Published March 11, 2022
| Version v1
Publication
Open
Keystone microbiome in the rhizosphere soil reveals the effect of long-term conservation tillage on crop growth in the Chinese Loess Plateau
Creators
- 1. Institute of Grassland Research
- 2. Chinese Academy of Agricultural Sciences
- 3. Ghent University
- 4. Wageningen University & Research
- 5. Shijiazhuang Academy of Agriculture and Forestry Sciences
- 6. Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences
Description
Keystone taxa play an important role in soil nutrient cycling and crop growth and can be influenced by soil tillage. We investigated the composition of keystone taxa and their relationships with soil properties under different long-term tillage practices. Four tillage treatments (i.e., CT, conventional tillage; NT, no tillage with mulch; RT, reduced tillage; and SS, subsoiling with mulch) were maintained for twenty-one years. Co-occurrence network (CoNet) was constructed to identify the keystone taxa, and redundancy analysis (RDA) was carried out to explore the relationships between keystone taxa and soil properties under the four tillage practices at two growth stages (elongation and grain filling stages) of winter wheat. Compared with CT, RT had no significant effect on the microbial community and the keystone microbiome, while NT and SS remarkably altered the microbial community structure and the keystone microbiome at both growth stages. Massilia was the keystone genus under CT and RT, while Sphingomonas, Asanoa and Hoeflea were the keystone genera under NT and SS. RDA results showed that keystone genera were significantly correlated with soil organic carbon (SOC), dissolved organic carbon (DOC) and microbial biomass nitrogen (MBN) at both stages, especially at the elongation stage. Our results further revealed that the effects of NT and SS on crop growth might be related to the changes in keystone microbiome. Our study suggests that NT and SS may contribute to the development of sustainable agricultural production in the Chinese Loess Plateau.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تلعب أصناف كيستون دورًا مهمًا في تدوير مغذيات التربة ونمو المحاصيل ويمكن أن تتأثر بحراثة التربة. لقد حققنا في تكوين أصناف حجر الزاوية وعلاقاتها بخصائص التربة في ظل ممارسات حرث مختلفة طويلة الأجل. تم الحفاظ على أربعة معالجات للحرث (على سبيل المثال، التصوير المقطعي المحوسب، والحرث التقليدي ؛ والحرث غير المحوسب، وعدم الحرث مع المهاد ؛ والحرث المخفض ؛ والتربة التحتية مع المهاد) لمدة واحد وعشرين عامًا. تم إنشاء شبكة التواجد المشترك (CoNet) لتحديد أصناف كيستون، وتم إجراء تحليل التكرار (RDA) لاستكشاف العلاقات بين أصناف كيستون وخصائص التربة في إطار ممارسات الحرث الأربعة في مرحلتين من مراحل النمو (مراحل الاستطالة وملء الحبوب) من القمح الشتوي. بالمقارنة مع التصوير المقطعي المحوسب، لم يكن للحقن الإشعاعي أي تأثير كبير على المجتمع الميكروبي والميكروبيوم الأساسي، في حين غيرت NT و SS بشكل ملحوظ هيكل المجتمع الميكروبي والميكروبيوم الأساسي في كلتا مرحلتي النمو. كانت ماسيليا هي الجنس الرئيسي تحت التصوير المقطعي المحوسب و التصوير المقطعي المحوسب، في حين كانت سفينغوموناس وأسانوا وهوفليا هي الأجناس الرئيسية تحت التصوير المقطعي المحوسب و التصوير المقطعي المحوسب. أظهرت نتائج RDA أن أجناس حجر الزاوية كانت مرتبطة بشكل كبير بالكربون العضوي في التربة (SOC) والكربون العضوي المذاب (DOC) ونيتروجين الكتلة الحيوية الميكروبية (MBN) في كلتا المرحلتين، خاصة في مرحلة الاستطالة. كشفت نتائجنا كذلك أن تأثيرات NT و SS على نمو المحاصيل قد تكون مرتبطة بالتغيرات في الميكروبيوم الأساسي. تشير دراستنا إلى أن الإقليم الشمالي والجنوب الجنوبي قد يساهمان في تطوير الإنتاج الزراعي المستدام في هضبة لويس الصينية.Translated Description (French)
Les taxons clés jouent un rôle important dans le cycle des nutriments du sol et la croissance des cultures et peuvent être influencés par le travail du sol. Nous avons étudié la composition des taxons clés et leurs relations avec les propriétés du sol sous différentes pratiques de travail du sol à long terme. Quatre traitements de travail du sol (c.-à-d. CT, travail du sol conventionnel ; NT, pas de travail du sol avec paillis ; RT, travail du sol réduit ; et SS, sous-solage avec paillis) ont été maintenus pendant vingt et un ans. Un réseau de co-occurrence (CoNet) a été construit pour identifier les taxons clés, et une analyse de redondance (RDA) a été réalisée pour explorer les relations entre les taxons clés et les propriétés du sol dans le cadre des quatre pratiques de travail du sol à deux stades de croissance (stades d'élongation et de remplissage des grains) du blé d'hiver. Par rapport à la tomodensitométrie, la RT n'a eu aucun effet significatif sur la communauté microbienne et le microbiome clé, tandis que le NT et le SS ont remarquablement modifié la structure de la communauté microbienne et le microbiome clé aux deux stades de croissance. Massilia était le genre clé sous CT et RT, tandis que Sphingomonas, Asanoa et Hoeflea étaient les genres clés sous NT et SS. Les résultats de la RDA ont montré que les genres clés étaient significativement corrélés avec le carbone organique du sol (SOC), le carbone organique dissous (COD) et l'azote de la biomasse microbienne (MBN) aux deux stades, en particulier au stade de l'élongation. Nos résultats ont en outre révélé que les effets du NT et du SS sur la croissance des cultures pourraient être liés aux changements du microbiome clé. Notre étude suggère que les NT et les SS pourraient contribuer au développement d'une production agricole durable dans le plateau chinois de Loess.Translated Description (Spanish)
Los taxones clave desempeñan un papel importante en el ciclo de nutrientes del suelo y el crecimiento de los cultivos y pueden verse influenciados por la labranza del suelo. Investigamos la composición de los taxones clave y sus relaciones con las propiedades del suelo bajo diferentes prácticas de labranza a largo plazo. Se mantuvieron cuatro tratamientos de labranza (es decir, CT, labranza convencional; NT, sin labranza con mantillo; RT, labranza reducida; y SS, subsuelo con mantillo) durante veintiún años. Se construyó una red de co-ocurrencia (CoNet) para identificar los taxones clave, y se llevó a cabo un análisis de redundancia (RDA) para explorar las relaciones entre los taxones clave y las propiedades del suelo en las cuatro prácticas de labranza en dos etapas de crecimiento (etapas de alargamiento y llenado de grano) del trigo de invierno. En comparación con la TC, la RT no tuvo un efecto significativo en la comunidad microbiana y el microbioma clave, mientras que la NT y la SS alteraron notablemente la estructura de la comunidad microbiana y el microbioma clave en ambas etapas de crecimiento. Massilia fue el género clave bajo CT y RT, mientras que Sphingomonas, Asanoa y Hoeflea fueron los géneros clave bajo NT y SS. Los resultados de la RDA mostraron que los géneros clave se correlacionaron significativamente con el carbono orgánico del suelo (SOC), el carbono orgánico disuelto (DOC) y el nitrógeno de la biomasa microbiana (MBN) en ambas etapas, especialmente en la etapa de elongación. Nuestros resultados revelaron además que los efectos de NT y SS en el crecimiento de los cultivos podrían estar relacionados con los cambios en el microbioma clave. Nuestro estudio sugiere que el NT y el SS pueden contribuir al desarrollo de la producción agrícola sostenible en la meseta china de Loess.Files
latest.pdf.pdf
Files
(539.5 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:a08fcf375eef26b68bb3d44425559acb
|
539.5 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يكشف ميكروبيوم كيستون في تربة غلاف الجذر عن تأثير الحراثة طويلة الأجل على نمو المحاصيل في هضبة اللوس الصينية
- Translated title (French)
- Le microbiome clé dans le sol de la rhizosphère révèle l'effet du travail du sol de conservation à long terme sur la croissance des cultures dans le plateau chinois de Loess
- Translated title (Spanish)
- El microbioma clave en el suelo de la rizosfera revela el efecto de la labranza conservadora a largo plazo en el crecimiento de los cultivos en la meseta china de Loess
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4221004716
- DOI
- 10.1007/s11104-022-05297-5
References
- https://openalex.org/W1966623514
- https://openalex.org/W1968134119
- https://openalex.org/W1968318397
- https://openalex.org/W1977714527
- https://openalex.org/W1979273092
- https://openalex.org/W1981953425
- https://openalex.org/W1983463368
- https://openalex.org/W1995936327
- https://openalex.org/W2007925681
- https://openalex.org/W2016638618
- https://openalex.org/W2020198640
- https://openalex.org/W2020492334
- https://openalex.org/W2021404209
- https://openalex.org/W2026267539
- https://openalex.org/W2027763661
- https://openalex.org/W2031946990
- https://openalex.org/W2044712133
- https://openalex.org/W2047894798
- https://openalex.org/W2055338673
- https://openalex.org/W2070019190
- https://openalex.org/W2077339871
- https://openalex.org/W2090470865
- https://openalex.org/W2112998801
- https://openalex.org/W2120718111
- https://openalex.org/W2128711701
- https://openalex.org/W2148663653
- https://openalex.org/W2148679320
- https://openalex.org/W2152042241
- https://openalex.org/W2152054729
- https://openalex.org/W2169510843
- https://openalex.org/W2200177631
- https://openalex.org/W2252943156
- https://openalex.org/W2281227836
- https://openalex.org/W2295974368
- https://openalex.org/W2337543455
- https://openalex.org/W2520231093
- https://openalex.org/W2605772983
- https://openalex.org/W2735568322
- https://openalex.org/W2737237581
- https://openalex.org/W2754164528
- https://openalex.org/W2755295897
- https://openalex.org/W2759774137
- https://openalex.org/W2768500153
- https://openalex.org/W2782835102
- https://openalex.org/W2788523635
- https://openalex.org/W2794997506
- https://openalex.org/W2796499297
- https://openalex.org/W2799445168
- https://openalex.org/W2801691667
- https://openalex.org/W2802912191
- https://openalex.org/W2804431166
- https://openalex.org/W2804854320
- https://openalex.org/W2806408903
- https://openalex.org/W2884964139
- https://openalex.org/W2888861235
- https://openalex.org/W2899454509
- https://openalex.org/W2912899200
- https://openalex.org/W2915355032
- https://openalex.org/W2917578541
- https://openalex.org/W2923940586
- https://openalex.org/W2933816574
- https://openalex.org/W2946274814
- https://openalex.org/W2954200840
- https://openalex.org/W2974327500
- https://openalex.org/W2982907285
- https://openalex.org/W2986449133
- https://openalex.org/W2999191369
- https://openalex.org/W3000437798
- https://openalex.org/W3003060017
- https://openalex.org/W3005096495
- https://openalex.org/W3006306605
- https://openalex.org/W3011414645
- https://openalex.org/W3015330149
- https://openalex.org/W3016145370
- https://openalex.org/W3021614719
- https://openalex.org/W3022291995
- https://openalex.org/W3032896403
- https://openalex.org/W3047096893
- https://openalex.org/W3088263439
- https://openalex.org/W3094271180
- https://openalex.org/W3106156741
- https://openalex.org/W3109528674
- https://openalex.org/W3114746983
- https://openalex.org/W3120642112
- https://openalex.org/W3156934986
- https://openalex.org/W3159135693
- https://openalex.org/W4245901258