Study on Effect of Thickness of Abandoned Branches and Leaves Coverage in Gardens on Soil Bacterial Communities

LIULingxiao

Journal of Agriculture ›› 2026, Vol. 16 ›› Issue (5) : 37-42.

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Journal of Agriculture ›› 2026, Vol. 16 ›› Issue (5) : 37-42. DOI: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2025-0068

Study on Effect of Thickness of Abandoned Branches and Leaves Coverage in Gardens on Soil Bacterial Communities

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Abstract

The study aims to explore the effects of different thicknesses of garden waste branches and leaves on the composition and diversity of soil bacterial communities, and to provide a scientific basis for the resource utilization of urban garden waste and soil ecological management. A controlled experimental design was adopted, with bare soil without garden waste branches and leaves as the control group (S), and four treatment groups with different coverage thicknesses were set up, including 3 cm (A), 5 cm (B), 10 cm (C) and 15 cm (D). High-throughput sequencing technology was used to sequence and analyze the bacterial communities in soil samples from different treatment groups, comparing the differences in bacterial structure, basic functions, and composition distribution among the groups. The results showed that compared with the control group (S), the soil pH value, organic matter content, total nitrogen, available potassium and available phosphorus content increased in all four treatment groups (A to D), indicating that branch and leaf coverage had a significant impact on soil physicochemical properties. With increasing coverage thickness, the number of bacterial species classifications and sequence counts showed an overall increasing trend, demonstrating relatively rich bacterial diversity. Across all treatment levels, the Shannon index increased over time, while the Simpson index initially increased and then decreased. The gene abundance of various bacterial phyla in all treatment groups was higher than that in the control group. Significant differences were observed in both the quantity of bacterial species and the composition of dominant species under different coverage thicknesses. The treatment group with 10 cm coverage (C) showed the highest Shannon and Simpson indices, with the most stable dominant species in the soil bacterial community. At 15 cm coverage (D), the gene abundance of all bacterial phyla reached maximum levels, exceeding 2.0×105. In the control group (S), Pseudomonas was the dominant genus, while in groups with thicker coverage (B, C and D), bacteria such as Streptomyces and Rhizobium gradually became dominant. The study demonstrates that moderate garden waste coverage (5-10 cm) effectively promotes soil bacterial community richness and diversity, whereas excessive coverage may adversely affect bacterial survival.

Key words

gardens / abandoned branches and leaves / coverage thickness / soil bacterial community / physical and chemical properties

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LIU Lingxiao. Study on Effect of Thickness of Abandoned Branches and Leaves Coverage in Gardens on Soil Bacterial Communities[J]. Journal of Agriculture. 2026, 16(5): 37-42 https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2025-0068

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研究不同生物反应堆处理对设施黄瓜根际土壤细菌群落结构及多样性的影响,旨在为黄瓜根际土壤改良和设施土壤可持续利用提供理论依据和现实基础。以16S rRNA基因V3-V4区为基础,设置原始温室土壤(CK),未经处理的黄瓜根际土壤100(CK1),200 d(CK2),玉米秸秆生物反应堆处理100(S1),200 d(S2)的根际土壤,羊粪生物反应堆处理100(M1),200 d(M2)的根际土壤7个处理,使用Illumina Miseq高通量测序技术对不同生物反应堆处理下的设施黄瓜进行根际土壤细菌群落多样性、结构、理化性质分析。结果表明,土壤样品经测序后共得到6 344个OTUs,主要隶属于39门315目980属;M2处理可提高黄瓜根际土壤细菌丰富度,并显著增加细菌群落多样性。在门水平上,玉米秸秆生物反应堆处理和羊粪生物反应堆处理土壤细菌门水平优势种群结构相似,其中放线菌门和变形菌门是优势菌门;在属水平上,norank_f_JG30-KF-CM、节杆菌属、norank_f_norank_o_Gaiellales、norank_f_67-14、芽球菌属、Gaiella、火山岩海球菌属(Marmoricola)在不同处理之间有显著差异;从细菌群落丰度组成情况来看,M2处理和S2处理在一定程度上提高了黄瓜根际部分有益细菌类群相对丰度;RDA分析表明,土壤细菌群落受土壤环境因子的影响显著,铵态氮含量(P=0.015)、全钾含量(P=0.002)、速效钾含量(P=0.005)对细菌群落影响显著。因此,M2处理可提高设施黄瓜根际土壤细菌丰富度、增加细菌群落多样性、改变细菌群落结构,有利于设施黄瓜根际土壤的改良。
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为揭示水盐处理下科尔沁沙地土壤细菌群落结构及其对油莎豆(Cyperus esculentus)的影响。以吉林省前郭尔罗斯灌区油莎豆农田为研究对象,开展水、盐双因素(水处理:50%、70%、100%标准灌溉定额;盐处理:无盐胁迫、轻度盐胁迫、中度盐胁迫)随机区组野外控制试验,构建土壤细菌分子生态网络筛选关键菌种,并研究揭示其与油莎豆生长的相互关系。结果表明:(1) 油莎豆农田土壤细菌优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)(22.85%±3.80%)、酸杆菌门(Acidobacteriota)(20.02%±3.21%)和放线菌门(Actinobacteriota)(18.85%±2.41%)。优势菌属为RB41属、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和红色杆菌属(Rubrobacter)。水盐环境对土壤细菌Alpha多样性无显著影响(P>0.05)。(2) 100%标准灌溉定额灌溉处理细菌种间共存关系更强,50%标准灌溉定额灌溉处理细菌种间互作程度、连接紧密度最高。无盐胁迫细菌群落生态网络复杂度、互作程度最高,中度盐胁迫细菌物种之间的共存关系更强。(3) 随灌溉量增加,关键菌群数量增加,中度盐胁迫关键菌群数量达到最大。水盐处理下油莎豆土壤关键菌种为红色杆菌属、RB41属、Dongia属、类固醇杆菌属(Steroidobacter)、硝化螺旋菌属(Nitrospira)、鞘氨醇单胞菌属、溶杆菌属和Luteolibacter属。(4) 灌溉量变化对油莎豆株高、冠幅、分蘖数、地上干重、羧化酶、脯氨酸和超氧物歧化酶活性具有显著影响(PPDongia属、RB41属、类固醇杆菌属和Luteolibacter属与油莎豆生长生理性状显著相关(P
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为探究不同类型草地土壤细菌群落结构及多样性对封育的响应规律,本研究以新疆山地草甸和温性草原草地为研究对象,采用野外调查取样和室内分析方法并结合高通量测序技术,对封育区(10 a)和放牧区的退化草地土壤细菌群落结构及其多样性进行测定分析。结果表明:封育后山地草甸和温性草原草地0~10 cm土层变形菌门相对丰度均显著增加(除山地草甸草地5~10 cm土层)(PP<0.01);冗余分析表明,山地草甸草地细菌群落组成的主要驱动因子为pH、土壤容重,但温性草原草地为电导率和植物盖度。总之,封育对不同草地类型土壤细菌群落多样性的影响存在较大差异,且山地草甸草地土壤细菌较温性草原对封育的响应更显著。因此,在对退化草地实施封育措施进行生态恢复时,应着重考虑不同草地类型对封育响应的差异。
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为了解干旱半干旱地区荒漠草原不同发育阶段柠条灌丛堆土壤细菌群落结构与多样性特征及影响因素,选取宁夏荒漠草原生长期、成熟期和衰退期3种不同发育阶段柠条灌丛堆,通过高通量测序技术分析其土壤细菌的群落结构及多样性特征,探究发育阶段和土壤理化因子演变对土壤细菌群落结构和功能的影响因素,最后利用PICRUSt方法预测不同发育阶段柠条灌丛堆土壤细菌的功能。结果表明,获得的15 383个细菌操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU)属于50门146纲364目590科1 111属,其中生长期细菌数量最多,优势菌门为放线菌门(Actinobacteriota)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、绿弯菌门(Chloroflexi)等9个菌门,占微生物总数90%以上,优势菌门门类与大多数研究相似。柠条灌丛堆不同发育阶段土壤AP、EC存在显著差异,表现为成熟期&gt;生长期&gt;衰退期,其他土壤养分差异不显著,但数值同样表现为成熟期&gt;生长期&gt;衰退期。细菌群落的多样性和丰富度没有显著性差异,但数值上表现为成熟期最高。AP、SOC是柠条灌丛堆土壤细菌群落多样性的主要影响因子,EC、pH等其他环境因子也显著影响多个菌群丰富度。基于柠条灌丛堆不同发育阶段土壤细菌基因组的16S rRNA序列对其功能的预测发现,土壤细菌的主要功能表现为代谢方面。以上结果丰富了半干旱荒漠草原地区土壤微生物多样性的相关理论知识,为柠条植被的恢复提供一定的依据。
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