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Winter cover crop suppression methods influence on sunflower growth and rhizosphere communities.
Front Microbiol · 2024 · 15:1405842 · PMID 38993498 · 등급2 코호트·RCT 코호트연구 · 환경과 생태 > 토양생물·미생물 · 식물
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초록 전문 번역 · gemma4:e4b
해바라기(Helianthus annuus L.)는 전 세계 식용유 생산에 중요한 작물이나 재배 과정에서 지속 가능성 문제에 직면하고 있다. 본 연구는 월동 피복작물(CC)인 귀리(Avena sativa L.)를 포함시키는 것이 해바라기 작물의 후속 생육 및 근권 미생물 군집의 활력에 미치는 영향을 2년 동안 평가하였다. 이 연구는 글리포세이트를 이용한 화학적 억제와 인산(P) 시비제를 추가하는 여부와 관계없이 로링-보싱을 통한 기계적 억제라는 두 가지 월동 CC 억제 방법을 조사하였다. 이러한 접근법들은 준비 단계의 화학적 휴경 기간과 후속적인 시비 P 비료 적용을 포함하는 지역 최고의 해바라기 재배 관리 관행과 비교하여 평가되었다. 방법론으로는 근권 세균 16S rRNA 유전자와 진균 내부 전사 스페이서(ITS) 증폭 산물을 분석하기 위해 일루미나 염기서열 분석법을 활용하였다. 연구 결과, 글리포세이트로 억제된 월동 CC 재배 후 해바라기를 재배했을 때 화학적 휴경 기간과 비교하여 해바라기 생육 매개변수(식물 높이, 줄기 직경, 꽃차례 직경 및 건조 중량)에서 유의미한 개선(9-37%)이 관찰되었다. 반면, 월동 CC를 로링하는 것은 일반적으로 해바라기 성장에 부정적인 영향을 미쳤다. 화학적 억제 후 근권 세균 군집은 더 높은 피룰의 균등도(Pielou's evenness)를 보여 종의 균일한 분포를 나타냈다. 전반적으로, 이 처리는 월동 CC 로링보다 *Hymenobacter* 및 *Pseudarthrobacter*와 같은 유익한 해바라기 근권 세균에 더 해로운 영향을 미쳤으며, 이는 세균 군집 내의 중복성이 해바라기 성장에 대한 전반적인 영향을 완화할 수 있음을 시사한다. 진균 다양성의 경우, Chao-1 지수로 측정했을 때 월동 CC를 심고 P 비료를 받은 해바라기에서 증가하였으며, 이는 영양분 관리가 미생물 군집 구조에 미치는 역할을 강조한다. 생식 단계에서 진균 다양성과 해바라기 생육 매개변수 사이에 유의미한 정적 상관관계(r = 0.41-0.72; p < 0.05)가 관찰되어, 식물 적합성에서 진균 군집의 역할을 부각하였다. 본 연구는 해바라기 재배를 향상시키고 작물의 근권 내 유익한 미생물을 증진하는 데 있어 월동 CC 포함 및 관리가 가지는 긍정적인 효과를 강조한다. 지속 가능한 농업을 육성하기 위해 전략적인 월동 CC 종 선택, 기계적 억제 기술의 최적화, 그리고 해바라기에 맞춘 인산 비료 시비가 필요하다.
ORIGINAL ABSTRACT
Sunflower (Helianthus annuus L.), a vital crop for global vegetable oil production, encounters sustainability challenges in its cultivation. This study assesses the effects of incorporating a winter cover crop (CC), Avena sativa (L.), on the subsequent growth of sunflower crops and the vitality of their rhizosphere microbial communities over a two-year period. It examines the impact of two methods for suppressing winter CC-chemical suppression using glyphosate and mechanical suppression via rolling-both with and without the addition of phosphorus (P) starter fertilizer. These approaches are evaluated in comparison to the regional best management practices for sunflower cultivation, which involve a preparatory chemical fallow period and the subsequent application of starter P fertilizer. The methodology utilized Illumina sequencing for the analysis of rhizosphere bacterial 16S rRNA genes and fungal internal transcribed spacer (ITS) amplicons. Findings indicate a significant improvement (9-37%) in sunflower growth parameters (plant height, stem diameter, head diameter, and head dry weight) when cultivated after glyphosate-suppressed winter CC compared to the chemical fallows. Conversely, rolling of winter CC generally negatively affected sunflower growth. Rhizosphere bacterial communities following chemical suppression of winter CC showed greater Pielou's evenness, indicating a uniform distribution of species. In general, this treatment had more detrimental effects on beneficial sunflower rhizosphere bacteria such as Hymenobacter and Pseudarthrobacter than rolling of the winter CC, suggesting that the overall effect on sunflower growth may be mitigated by the redundancy within the bacterial community. As for fungal diversity, measured by the Chao-1 index, it increased in sunflowers planted after winter CC and receiving P fertilization, underscoring nutrient management's role in microbial community structure. Significant positive correlations between fungal diversity and sunflower growth parameters at the reproductive stage were observed (r = 0.41-0.72; p < 0.05), highlighting the role of fungal communities in plant fitness. The study underscores the positive effects of winter CC inclusion and management for enhancing sunflower cultivation while promoting beneficial microbes in the crop's rhizosphere. We advocate for strategic winter CC species selection, optimization of mechanical suppression techniques, and tailored phosphorus fertilization of sunflower to foster sustainable agriculture.
저자Morales, M. E.; Allegrini, M.; Basualdo, J.; Iocoli, G. A.; Villamil, M. B.; Zabaloy, M. C.
저널Frontiers in microbiology
권·호·쪽15, 1405842
PMID38993498
DOI10.1099/ijsem.0.000718
APA 7판
Morales, M. E., Allegrini, M., Basualdo, J., Iocoli, G. A., Villamil, M. B., & Zabaloy, M. C. (2024). Winter cover crop suppression methods influence on sunflower growth and rhizosphere communities. Front Microbiol, 15, 1405842. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.000718
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