有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)日光溫室番茄連作土壤微生物的影響.pdf

有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)日光溫室番茄連作 土壤微生物的影響 徐 賽 楊延杰 圣亞男 王浩愷 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院 山東青島 266109 摘 要 目的 為解決日光溫室番茄連作障礙 必須弄清有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)番茄連作土壤微生物的影響 方法 試 驗(yàn)共設(shè) 置 6個(gè)處理 分別為不施肥 CK 20 有機(jī)肥 80 化肥 M20C80 40 有機(jī)肥 60 化肥 M40C60 60 有機(jī)肥 40 化肥 M60C40 80 有機(jī)肥 20 化肥 M80C20 100 有機(jī)肥 0 化肥 M100 測(cè)定了 連作土壤理化性質(zhì) 細(xì)菌和真菌的微生物群落結(jié)構(gòu) 物種組成和豐度等相關(guān)指標(biāo) 結(jié)果 M40C60處理使連作土壤孔 隙度 在 54 38 55 61 pH維持 在 7 19 7 22 有機(jī)質(zhì)和速效鉀含量分別維持 在 49 70 59 21 g kg 1和 536 1 605 5 mg kg 1的中等水平 速效磷含量則維持 在 680 4 783 0 mg kg 1的高水平 增施有機(jī)肥 可以改善土壤微生物群落組成 分別提高芽孢桿菌 Bacillus 土胞桿菌 Terrisporbacter 鏈霉菌 Streptomyces 以及頭束霉菌 Cephalotrichum 等有益菌群落相對(duì)豐 度 0 86 0 60 0 12 和 47 82 降低變形菌 Proteobacteria 酸桿菌 Acidobacteriota 等有 害菌群落相對(duì)豐 度 3 47 和 1 74 結(jié)論 增施有機(jī)肥改善番茄連作土壤的基礎(chǔ)理化性質(zhì) 保持土壤中的養(yǎng)分含量 同時(shí)有益于微生物群落演替 維持或提高有益菌群的豐度 抑制或降低有害菌群的豐度 使連作土壤維持在一個(gè)較穩(wěn)定 的微生物群落結(jié)構(gòu) 減少番茄連作土壤病害的發(fā)生 維持良好的土壤狀態(tài) 關(guān) 鍵 詞 日光溫室 番茄 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施 微生物群落 中圖分類號(hào) S626 5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0564 3945 2022 04 0897 10 DOI 10 19336 ki trtb 2021092602 徐 賽 楊延杰 圣亞男 王浩愷 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)日光溫室番茄連作土壤微生物的影 響 J 土壤通報(bào) 2022 53 4 897 906 XU Sai YANG Yan jie SHENG Ya nan WANG Hao kai Effects of Combined Application of Organic and Inorganic Fertilizers on Soil Microorganisms in Continuous Cropping in Solar Greenhouse J Chinese Journal of Soil Science 2022 53 4 897 906 研究意義 番茄由于產(chǎn)量高 市場(chǎng)需求量大 經(jīng)濟(jì)效益優(yōu) 近年來(lái)在日光溫室栽培中栽培面積占 比越來(lái)越高 是我國(guó)設(shè)施蔬菜栽培播種面積最大的 作物 1 設(shè)施番茄栽培面積占番茄栽培總面積 的 57 21 在日光溫室番茄生產(chǎn)中 由于保護(hù)設(shè)施阻 隔了雨水的沖刷 長(zhǎng)期過(guò)量的無(wú)機(jī)肥施用 使肥料 和養(yǎng)分在表層土壤聚集 長(zhǎng)此以往 土壤中無(wú)機(jī)成 分和鹽分累計(jì)增加 2 3 日光溫室中栽培蔬菜作物種 類不同 養(yǎng)分吸收不同 造成土壤養(yǎng)分分布不均 作物養(yǎng)分吸收失衡 4 6 進(jìn)而導(dǎo)致日光溫室土壤地力 降低 蔬菜產(chǎn)量品質(zhì)下降 日光溫室番茄生產(chǎn)中多 有連作現(xiàn)象的發(fā)生 長(zhǎng)期連作不僅造成土壤環(huán)境惡 化 還導(dǎo)致土壤微生物群落發(fā)生變化 有益微生物 減少 土傳病害增加 土壤緩沖能力下降 7 8 土壤 連作障礙已成為制約日光溫室蔬菜發(fā)展的主要問(wèn)題 嚴(yán)重制約了番茄產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展 9 11 前人研究進(jìn)展 緩解設(shè)施土壤連作障礙的主 要措施包括 強(qiáng)化土壤排鹽 土壤消毒 優(yōu)化施肥 比例 有機(jī)無(wú)機(jī)肥合理配施以及科學(xué)合理的輪作 等 12 14 有研究表明 連 作 6年的土壤中施加牛 馬 羊糞堆肥較常規(guī)栽培和全施化肥處理可以顯著增加 番茄單果質(zhì)量和產(chǎn)量 改善果實(shí)品質(zhì) 提高土壤酶 活性 15 本研究切入點(diǎn) 關(guān)于日光溫室作物連作土 壤微生物研究大多數(shù)集中于辣椒 黃瓜 茄子 16 19 等作物 鮮有有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)日光溫室番茄連作 土壤微生物影響以及土壤微生物對(duì)番茄連作土壤影 響的研究 擬解決的問(wèn)題 本研究以不施肥為對(duì) 照 分別對(duì)施用不同有機(jī)無(wú)機(jī)肥配比的設(shè)施番茄連 作土壤的微生物進(jìn)行分析 探究土壤理化性質(zhì)以及 細(xì)菌和真菌的群落演替 以期解決番茄生產(chǎn)過(guò)程中 收稿日期 2021 09 28 修訂日期 2022 03 22 基金項(xiàng)目 中央 引導(dǎo)地方科技發(fā)展資金項(xiàng)目 YDZX20193700004393 2019年山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目 2019GSF109010 和山東省農(nóng) 業(yè)科技基金 園區(qū)產(chǎn)業(yè)提升工程 項(xiàng)目 2019YQ018 資助 作者簡(jiǎn)介 徐 賽 1997 男 山東菏澤 在讀碩士 主要研究菇渣發(fā)酵蔬菜栽培基質(zhì)化方向 E mail 1312849795 通訊作者 E mail yangyanjie72 第 53 卷第 4 期 土 壤 通 報(bào) Vol 53 No 4 2022年8月 Chinese Journal of Soil Science Aug 2022 土壤改良問(wèn)題 為設(shè)施番茄連作解決方案和可持續(xù) 生產(chǎn)提供理論依據(jù) 1 材料與方法 1 1 試驗(yàn)場(chǎng)地 試驗(yàn) 于 2019年 3月 至 2020年 6月在山東省青 島市城陽(yáng)區(qū)普瑞有機(jī)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司日光溫室內(nèi) 開(kāi)展 前茬作物為番茄 1 2 供試肥料 化肥為金正 大 3 三復(fù)合肥 購(gòu)至山東金正大集 團(tuán) N P2O5 K2O 15 5 22 總養(yǎng)分含量 為 42 其氮素作為無(wú)機(jī)肥氮源 有機(jī)肥為香菇渣 與豆粕復(fù)配發(fā)酵腐熟 由青島普瑞有機(jī)農(nóng)業(yè)發(fā)展有 限公司提供 N P2O5 K2O 2 1 1 2 1 8 總養(yǎng)分含 量 5 1 有機(jī)質(zhì)含 量 46 其氮素作為有 機(jī)肥氮源 磷 鉀補(bǔ)充肥源為過(guò)磷酸鈣 P2O5 16 硫酸鉀 K2O 52 1 3 試驗(yàn)方法 1 3 1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)時(shí)間起始 于 2019年 3月 在 青島普瑞有機(jī)農(nóng)業(yè)日光溫室內(nèi)開(kāi)展試驗(yàn) 連續(xù)開(kāi)展 三茬試驗(yàn) 2019年春茬 代 號(hào) 2019S 2019年 3月 22日 2019年 6月 27日 2019年秋茬 代 號(hào) 2019A 2019年 9月 21日 2020年 1月 16日 2020年春茬 代 號(hào) 2020S 2020年 4月 7日 7月 9日 其中三茬均進(jìn)行土壤理化性狀研究 僅 2019年春茬 和 2020年春茬進(jìn)行微生物群落 組成及 豐度等方面的研究 供試土壤基本理化性質(zhì)見(jiàn) 表 1 以園區(qū)常規(guī)施氮 量 607 5 kg hm 2為基準(zhǔn) 試驗(yàn)共設(shè) 置 6個(gè)處理 分別為 不施肥 CK 20 有機(jī)肥 80 化肥 常規(guī)施肥 M20C80 40 有機(jī)肥 60 化肥 M40C60 60 有機(jī)肥 40 化肥 M60C40 80 有機(jī)肥 20 化肥 M80C20 100 有機(jī)肥 0 化肥 M100 各處理間施用過(guò) 程中存在的磷 鉀元素含量差異 使用過(guò)磷酸鈣 P2O5 16 硫酸鉀 K2O 52 進(jìn)行均衡 使各處理下氮 磷 鉀養(yǎng)分含量處于相同水平 各 處理施肥情況見(jiàn) 表 2 每個(gè)處 理 3次重復(fù) 共 設(shè) 18 個(gè)小區(qū) 小區(qū)面 積 24 m2 6 m 4 m 隨機(jī)區(qū)組排列 表 1 供試土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì) Table 1 Physical and chemical properties of tested soil 土壤質(zhì)地 Soil texture 容重 Bulk density g cm 3 孔隙度 Porosity pH EC mS cm 1 有機(jī)質(zhì) Organic matter g kg 1 全氮 Total N g kg 1 速效磷 Available P mg kg 1 速效鉀 Available K mg kg 1 砂壤土 1 29 0 01 51 10 0 39 7 50 0 01 1 31 0 01 40 98 0 60 2 29 0 02 121 13 0 05 161 08 1 55 表 2 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理施肥量 Table 2 The amounts of organic and inorganic fertilizer applications 處理 Treatment 有機(jī)肥 kg hm 2 Organic manure 化肥 kg hm 2 Chemical fertilizer 總養(yǎng)分 N P 2O5 K2O kg hm 2 Total nutrient CK 0 0 0 M20C80 5785 7 3240 0 607 5 347 3 816 9 M40C60 11571 3 2430 0 M60C40 17357 0 1620 0 M80C20 23142 6 810 0 M100 28928 3 1 3 2 施肥方法 本試驗(yàn)中 在試驗(yàn)開(kāi)始 前 15 d 劃定好試驗(yàn)區(qū)域 將每小區(qū)對(duì)應(yīng)的有機(jī)肥與化肥施 用量全部作為基肥一次性施入 其中化肥采用溝施 有機(jī)肥采用撒施 施肥結(jié)束后 旋地翻耕 拌入土 中 同時(shí)為了防止各處理肥料混雜 旋地起壟后 在每一個(gè)小區(qū)設(shè)置隔離行 1 4 測(cè)定項(xiàng)目及方法 1 4 1 土壤理化性質(zhì)樣品采集 在試驗(yàn)開(kāi)始前采用 五點(diǎn)取樣法 分別 取 2019S 2019A 2020S三茬所 有處理的番茄盛果 期 0 30 cm耕層土壤樣品 每個(gè) 處理采集三次重復(fù) 放至陰涼通風(fēng)處進(jìn)行自然風(fēng)干 過(guò)篩 備用 1 4 2 土壤理化性質(zhì)測(cè)定 采用環(huán)刀法測(cè)定土壤容 重和孔隙度 土壤全氮采用自動(dòng)定氮儀法 有機(jī)質(zhì) 采用重鉻酸鉀容量法 有效磷采用釩鉬藍(lán)比色法 速效鉀采用火焰光度計(jì)法 pH及 EC值 用 5 g干土 和去離子水 以 1 5浸提 分別 用 pH計(jì)和電導(dǎo)率儀 測(cè)定浸提液 具體操作方法參照 土壤分析技術(shù)規(guī) 898 土 壤 通 報(bào) 第 53 卷 范 第二版 20 1 4 3 土壤微生物樣品采集 分別 在 2019年春茬 及 2020年春茬番茄盛果期進(jìn)行土壤微生物樣品采集 采集前對(duì)土壤表面雜物進(jìn)行清除 用 75 酒精對(duì)采 樣器進(jìn)行消毒 待酒精揮發(fā)后 采用五點(diǎn)取樣法對(duì) 小區(qū)土壤開(kāi)始樣品采集 采集完土樣后 過(guò) 2 mm篩 裝入樣品袋 標(biāo)記后迅速放入液氮罐 轉(zhuǎn)移至超低 溫冰箱 80 保存 1 4 4 土壤微生物樣品測(cè)定 抽提樣 本 DNA 濃度 和純度檢測(cè) 利 用 1 瓊脂糖凝膠電泳檢 測(cè) DNA提 取的完整性 利用以帶有 Barcode 的 338F 5 ACTCCTACGGGAGGCAGCAG 3 和 806R 5 GG ACTACHVGGGTWTCTAAT 3 引物 對(duì) V3 V4 區(qū)進(jìn) 行 PCR擴(kuò)增 利 用 2 瓊脂糖凝膠回 收 PCR產(chǎn)物 純化和檢 測(cè) PCR產(chǎn)物 利 用 Illumina MiSeq平臺(tái) Illumina SanDiego USA 純化擴(kuò)增片段 構(gòu)建文 庫(kù) 并利用 Miseq PE300 平臺(tái)進(jìn)行測(cè)序 測(cè)序得到的 PE reads 經(jīng)過(guò)過(guò)濾 拼接 篩選后進(jìn)行 OTU 聚類分 析和物種分類學(xué)分析 為了驗(yàn)證此次測(cè)序數(shù)據(jù)量的 合理性 利用隨機(jī)抽取一定測(cè)序量的數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的 物種數(shù)來(lái)構(gòu)建細(xì)菌和真菌的物種稀釋曲線 Bacterial species dilution curve 通過(guò)稀釋曲線表現(xiàn)為先急劇 上升后趨于平穩(wěn) 判斷此次的測(cè)序數(shù)據(jù)量充足且 合理 1 5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 土壤物理性質(zhì)及養(yǎng)分含量均三次重復(fù)測(cè)定 采 用 Excel 2016和 DPS7 05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和 作圖 差異顯著性采用 Duncan 新復(fù)極差法進(jìn)行分析 微生物群落多樣性分析由上海美吉生物醫(yī)藥科技有 限公司完成 每個(gè)處理重復(fù)一次 利用美吉生物 生信云平臺(tái) 進(jìn)行土壤微生物群落和土壤環(huán)境因子 的RDA分析 2 結(jié)果與分析 2 1 日光溫室連作土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)分析 2 1 1 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響 由 表 3可知 在 2019年春茬 2019S 中 隨著有機(jī) 肥的施用比例的增大 容重呈現(xiàn)下降趨勢(shì) 而孔隙 度呈現(xiàn)上升趨勢(shì) M40C60處理的容重 在 1 12 1 15 g cm 3之間 相對(duì) 于 CK處理降低 了 10 85 13 85 CK M20C80和 M40C60三個(gè)處理的容重在不同茬 口之間沒(méi)有顯著性差異 其余處理均隨茬口的增加 而顯著降低 M40C60處理的孔隙度相對(duì) 于 CK處理 增大 了 6 77 12 82 相同處理不同茬口之間 除 CK處理 M20C80處理沒(méi)有顯著性差異外 其余各 處理均隨茬口數(shù)的增加而增大 但增大幅度均控制 在4 左右 表 3 日光溫室連作土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì) Table 3 Physical and chemical properties of continuous cropping soil in solar greenhouse 處理 Treatment 茬口 Stubble 容重 Bulk density g cm 3 孔隙度 Porosity pH EC mS cm 1 有機(jī)質(zhì) Organic matter g kg 1 全氮 Total N g kg 1 速效磷 Available P mg kg 1 速效鉀 Available K g kg 1 CK 2019S 1 30 a 50 06 kl 7 50 c 1 05 hi 38 8 i 1 63 j 183 18 j 162 20 j 2019A 1 31 a 49 70 l 7 63 b 1 03 i 31 72 j 1 84 i 132 71 k 110 55 k 2020S 1 31 a 49 29 l 7 74 a 1 02 i 29 72 j 2 22 h 112 99 k 96 01 k M20C80 2019S 1 24 b 51 66 ijk 7 45 cd 1 06 hi 43 3 h 2 29 h 582 68 de 438 91 i 2019A 1 22 b 51 09 jkl 7 43 cde 1 07 gh 44 43 h 2 32 h 608 16 d 466 40 hi 2020S 1 23 b 52 48 hij 7 40 d 1 10 fgh 48 08 g 2 35 h 668 36 c 488 35 h M40C60 2019S 1 15 c 53 45 ghi 7 33 e 1 10 fgh 49 70 g 2 54 g 680 41 c 536 08 g 2019A 1 15 c 54 38 fgh 7 22 fg 1 12 f 54 92 f 2 74 f 736 69 b 569 23 fg 2020S 1 12 cde 55 61 cdef 7 19 fg 1 18 e 59 21 de 2 84 ef 782 96 a 605 49 de M60C40 2019S 1 15 c 54 91 efg 7 32 e 1 18 e 53 7 f 2 94 de 477 95 g 585 19 ef 2019A 1 13 cd 54 94 efg 7 24 f 1 19 e 60 66 d 3 03 cd 559 33 e 623 68 d 2020S 1 09 f 56 63 bcde 7 19 g 1 23 d 63 96 bc 3 08 bcd 655 75 c 661 72 c M80C20 2019S 1 13 cd 55 11 defg 7 35 e 1 28 c 56 49 ef 3 16 abc 421 96 h 621 70 d 2019A 1 11 def 57 00 abcd 7 2 g 1 33 ab 61 85 cd 3 2 ab 503 67 fg 669 77 bc 2020S 1 09 f 57 49 abc 7 16 gh 1 29 bc 64 97 ab 3 2 ab 609 41 d 712 43 a M100 2019S 1 10 ef 56 58 bcde 7 30 ef 1 31 abc 56 51 ef 3 21 ab 416 84 h 626 39 d 2019A 1 09 f 58 07 ab 7 12 h 1 34 a 64 52 bc 3 24 ab 384 35 i 720 12 a 2020S 1 05 g 58 69 a 7 12 h 1 35 a 67 91 a 3 27 a 511 97 f 697 42 ab 注 表中同列不同小寫字母表示不同處理間差異達(dá) P 0 05顯著水平 4 期 徐 賽等 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)日光溫室番茄連作土壤微生物的影響 899 2 1 2 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響 通 過(guò) 表 3可知 土 壤 pH在 2019S隨著有機(jī)肥的施用比 例增大而呈現(xiàn)降低的趨勢(shì) EC值的變化趨勢(shì) 與 pH 變化趨勢(shì)相反 隨著連作茬口的增 加 CK處理 的 pH 顯著增大 EC值沒(méi)有顯著差異 除 CK處理外其余 處理 的 pH呈現(xiàn)下降的趨勢(shì) EC值則呈上升趨勢(shì) 土壤有機(jī)質(zhì)和速效鉀的變化規(guī)律與EC值的一致 由 表 3可以看出 在 2019S全氮含量隨著有機(jī) 肥施用比例增大呈現(xiàn)升高的趨勢(shì) 在不同茬口的同 一處理中 隨著茬口數(shù)的增加而增大 在 2019S速 效磷的含量隨著有機(jī)肥施用比例的增大呈現(xiàn)先上升 后下降的趨勢(shì) 在 M40C60處理時(shí)達(dá)到最大 值 680 41 mg kg 1 且經(jīng)過(guò)連作之后各處理依舊保持高 水平的速效磷含量 各處理均大于CK處理 2 2 日光溫室連作土壤細(xì)菌群落分析 2 2 1 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)日光溫室土壤細(xì)菌 總 OTU 豐度的影響 由 圖 1可知 在細(xì)菌群落中 2019年 春茬 2019S 中鑒定 到 17111個(gè) OTUs 2020年春 茬 2020S 中 鑒 定 到 18334個(gè) OTUs 2020S較 2019S增加 了 1223個(gè) OTUs 2020S處理間共有 細(xì) 菌 OTUs較 2019C增 加 181個(gè) OTUs 2020S除 M20C80處理 和 M80C20處理 其他處理差異細(xì) 菌 OTUs數(shù)量均有所減少 其 中 CK處理減少量最大 隨著有機(jī)肥施用比例的增大 土壤細(xì)菌數(shù)種類有所 升高 整體較不施肥處理有所升高 其 中 2020S的 M40C60處理細(xì) 菌 OTUs最多 為 3152 較 2019S增 加了176 圖 1 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)日光溫室土壤細(xì)菌總OTU豐度的影響 Fig 1 Effects of combined application of organic and inorganic fertilizers on total OTU abundance of soil bacteria in solar greenhouse 2 2 2 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)日光溫室土壤細(xì)菌群落組 成的影響 由 圖 2可知 在細(xì)菌群落分析中 2019 年春茬 2019S 和 2020年春茬 2020S 的優(yōu)勢(shì)細(xì) 菌門 豐度排名前五 基本相同 優(yōu)勢(shì)門主為厚壁 菌門 Firmicutes 變形菌門 Proteobacteria 放 線菌門 Actinobacteriota 綠彎菌門 Chloroflexi 和酸桿菌門 Acidobacteriota 優(yōu)勢(shì)門 占 2019S各 處理中細(xì)菌群落總數(shù)均 在 80 以上 其 中 CK處理 最低 為 81 11 M80C20處理最高 為 85 2 2020S 中 CK處理最低 為 85 58 M40C60處理最高 為 87 60 結(jié)果表明 在 2020S細(xì)菌群落中 占主要 優(yōu)勢(shì)的門 與 2019C保持一致 優(yōu)勢(shì)細(xì)菌門占比 較 2019S均有所上升 說(shuō)明有機(jī)無(wú)機(jī)肥配 施 M40C60處 理對(duì)細(xì)菌群落影響最顯著 在不同施肥條件下 兩茬土壤的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌屬由 芽孢桿菌屬 Bacillus norank f JG30 KF CM45 梭狀芽胞桿菌屬 Clostridium sensu stricto 1 土 胞 桿 菌 屬 Terrisporbacter 類 芽 孢 桿 菌 屬 Paenibacillus 鏈霉菌屬 Streptomyces 等 15 個(gè) 優(yōu) 勢(shì) 屬 組 成 優(yōu) 勢(shì) 細(xì) 菌 屬 中 芽 孢 桿 菌 和 900 土 壤 通 報(bào) 第 53 卷 norank f JG30 KF CM45為所有處理的共同優(yōu)勢(shì)菌 種 類芽孢桿菌屬 為 2019S的 M100處理 2020S的 M40C60 M80C20和 M100處理的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌屬 norank f norank o Vicinamibacterales為 除 2019S 中 CK和 M100處理外其余處理的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌屬 放線 菌 norank f norank o Actinomarinales 在 2019S 的 M40C60 M80C20 M100處 理 和 2020S的 M80C20 M100處理中為優(yōu)勢(shì)菌 結(jié)果表明 不同 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施不僅改變了連作土壤中優(yōu)勢(shì)細(xì)菌屬 的占比 還改變了連作土壤中優(yōu)勢(shì)細(xì)菌屬的組成 2 3 日光溫室連作土壤真菌群落分析 2 3 1 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)日光溫室土壤真菌 總 OTU 豐度的影響 由 圖 3可知 在真菌群落中 2019年 春茬 2019S 鑒定 到 3041個(gè) OTUs 2020年春茬 2020S 鑒定 到 2864個(gè) OTUs 2020S比 2019S減 少 177個(gè) OTUs 各處理間共有 的 OTUs為 210個(gè) 較 2019S減 少 3個(gè) OTUs 除 M40C60處 理 和 M60C40處理外 其余處理的特有真 菌 OTUs均增加 結(jié)果表明 在有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理中 隨著有機(jī)肥 占總施肥量比例的增加土壤真菌數(shù)種類有所下降 整體較不施肥處理有所減少 連作會(huì)在一定程度上 影響真菌種類 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施可以有效緩解這種 狀況 2 3 2 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)日光溫室土壤真菌群落組 成的影響 由 圖 4可知 在 2019年春茬 2019S 真菌群落中 子囊菌門 Ascomycota 油壺菌門 Olpidiomycota 被 孢 霉 菌 門 Mortierellomycota 輪孢菌門 Rozellomycota 壺菌門 Chytridiomycota 為優(yōu)勢(shì)真菌門 其中子囊 菌門占各處理的絕大優(yōu)勢(shì) 另 外 M100處理中油壺菌 門占 比 23 24 顯著高于其他各處理 2019S曲霉 屬 Aspergillus 嗜熱真菌屬 Thermomyces 假 埃 希 氏 菌 屬 Pseudallescheria 油 壺 菌 屬 Olpidium 新赤殼屬 Neocosmospora 位居優(yōu) 勢(shì) 真 菌 群 落 前 五 在 M100處 理 中 曲 霉 屬 Aspergillus 嗜熱真菌屬 Thermomyces 油 壺菌屬 Olpidium 三種優(yōu)勢(shì)真菌屬占比相當(dāng) 其余 處理曲霉屬 Aspergillus 占絕對(duì)優(yōu)勢(shì) 圖 2 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)日光溫室土壤細(xì)菌群落組成的影響 Fig 2 Effects of combined application of organic and inorganic fertilizers on soil bacterial community composition in solar greenhouse 4 期 徐 賽等 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)日光溫室番茄連作土壤微生物的影響 901 在 2020年春茬 2020S 真菌群落中 占前三 位豐度的門 與 2019S優(yōu)勢(shì)菌群保持一致 與 2019S 相 比 輪 孢 菌 門 Rozellomycota 和 壺 菌 門 Chytridiomycota 不再是優(yōu)勢(shì)菌群 取而代之的是 擔(dān)子菌門 Basidiomycota 屬水平上 占優(yōu)勢(shì)的 屬 為 頭 束 霉 屬 Cephalotrichum 曲 霉 屬 圖 3 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)日光溫室土壤真菌總OTU豐度的影響 Fig 3 Effects of combined application of organic and inorganic fertilizers on total OTU abundance of soil bacteria in solar greenhouse 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 CK 2019 M20C80 2019M40C60 2019M60C40 2019M80C20 2019 M100 2019 CK 2019 M20C80 2019M40C60 2019M60C40 2019M80C20 2019 M100 2019 處理 Treatment 處理 Treatment 屬水平 相對(duì)豐度 Relative abundance Aspergillus Thermomyces Unclassified f Microascaceae Pseudallescheria Unclassified f Chaetomiaceae Olpidium Neocosmospora Fusarium Trichoderma Myceliophthora Talaromyces Mortierella Unclassified c Sordariomycetes Penicillium Microascus Phialemonium Scytalidium Chaetomium Unclassified f Pyronemataceae Unclassified k Fungi Rasamsonia Acremoniopsis Unclassified p Rozellomycota Unclassified p Ascomycota Gibberella Acremonium Cladosporium Arthrographis Unclassified o Sordariales Crassicarpon Pithoascus Scedosporium Unclassified p Chytridiomycota Humicola Kernia Others Cephalotrichum Aspergillus Chaetomium Thermomyces Gilmaniella Unclassified f Microascaceae Trichoderma Unclassified f Chaetomiaceae Fusarium Olpidium Pseudallescheria Neocosmospora Mortierella Unclassified f Pyronemataceae Botryosporium Myceliophthora Unclassified c Sordariomycetes Cladosporium Humicola Talaromyces Penicillium Sarocladium Scytalidium Gibberella Phialemonium Unclassified o Hypocreales Acremoniopsis Microascus Unclassified c Agaricomycetes Westerdykella Others Ascomycota Olpidiomycota Mortierellomycota Unclassified k Fungi Rozellomycota Chytridiomycota Others 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 CK 2020 M20C80 2020M40C60 2020M60C40 2020M80C20 2020 M100 2020 CK 2020 M20C80 2020M40C60 2020 M60C40 220 M80C20 2020 M100 2020 處理 Treatment 門水平 門水平 處理 Treatment 屬水平 相對(duì)豐度 Relative abundance Ascomycota Olpidiomycota Mortierellomycota Basidiomycota Others 相對(duì)豐度 Relative abundance 相對(duì)豐度 Relative abundance 圖 4 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)日光溫室土壤真菌群落組成的影響 Fig 4 Effects of combined application of organic and inorganic fertilizers on soil fungal community composition in solar greenhouse 902 土 壤 通 報(bào) 第 53 卷 Aspergillus 毛殼菌屬 Chaetomium 嗜熱真 菌屬 Thermomyces 孔球孢霉屬 Gilmaniella 除 C20M80處理外 其余處理的優(yōu)勢(shì)真菌屬第一位 均為頭束霉屬 C20M80處理占第一位的為油壺菌屬 Olpidium 占 比 為 13 01 頭 束 霉 屬 Cephalotrichum 僅 占 5 94 結(jié)果表明 有無(wú)機(jī) 肥配施可以改善真菌群落的占比 2 4 日光溫室連作土壤微生物群落與土壤環(huán)境因 子 RDA分析 由 圖 5a可知 RDA1和 RDA2能夠在累計(jì)變 量 60 63 上解釋細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)對(duì)環(huán)境因子的影響 C N的貢獻(xiàn)度 在 RDA1和 RDA2均為正值 pH與 C N的貢獻(xiàn)度恰好相反 而 EC BD TN的貢獻(xiàn)度 在 RAD1為負(fù)值 在 RAD2為正值 AP AK OM PV的貢獻(xiàn)度 在 RAD2為負(fù)值 在 RAD1為正值 由 圖 5b可 知 RDA1和 RDA2能 夠 在 累 計(jì) 變 量 82 99 上解釋在真菌群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的影響 AK AP OM C N PV的 貢 獻(xiàn) 度 在 RDA1和 RDA2均為正值 BD pH EC TN的貢獻(xiàn)度 在 RDA1和 RDA2均為負(fù)值 其 中 pH的貢獻(xiàn)度 在 RDA2接近于0 注 BD PV AP AK TN TP OM C N EC 和 pH 分別指土壤容重 孔隙度 速效磷 速效鉀 全氮 全磷 有機(jī)質(zhì) 碳氮比 可溶性鹽離子濃度和 pH 值 圖 a 表示不同施肥處理土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的RDA分析 圖 b 表示不同施肥處理土壤真菌群落結(jié)構(gòu)與土壤環(huán)境因子的RDA分析 圖 5 土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與土壤環(huán)境因子的RDA分析 Fig 5 The RDA analysis of soil microbial community structure and soil environmental factors 在土壤微生物群落結(jié)構(gòu)中 2020C比 2019C的 各處理 在 RDA1和 RDA2方面的貢獻(xiàn)度都有所增加 隨著有機(jī)肥施用占比的增大 RDA1和 RDA2的貢 獻(xiàn)度也隨之增大 通過(guò) 圖 5分析可以看出 通過(guò)有 機(jī)無(wú)機(jī)肥配施 會(huì)產(chǎn)生不同的微生物群落結(jié)構(gòu) 微 生物群落主要 與 AK AP OM PV C N成正相 關(guān) 與 pH EC TN BD成負(fù)相關(guān) 通過(guò)增加有機(jī) 肥的占比 可以有效的增進(jìn)微生物群落對(duì)土壤理化 性質(zhì)的作用 改善土壤狀態(tài) 3 討論 土壤微生物主要通過(guò)影響植物根系環(huán)境 進(jìn)而 對(duì)植物整體產(chǎn)生影響 連作對(duì)會(huì)導(dǎo)致有益微生物菌 群相對(duì)豐度降低 21 并增加一些病原微生物的相對(duì)豐 度 22 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施可以有效改善土壤微生物群落 組成 增加有益微生物數(shù)量 23 通 過(guò) RDA分析 微 生物群落豐富度與土壤的孔隙度 速效磷 速效鉀 和有機(jī)質(zhì)含量成正相關(guān) 通過(guò) 表 3可知 有機(jī)肥施 用比例增大可以增加土壤孔隙度 孔隙度增加方便 微生物獲得更多的氧氣 促進(jìn)微生物活動(dòng) 24 增施有 機(jī)肥可以增加有機(jī)質(zhì) 速效磷和速效鉀的含量 其 中 M40C60處理的有機(jī)質(zhì)含量和速效鉀含量分別維 持 在 49 70 59 21 g kg 1和 536 08 605 49 mg kg 1 的中等水平 速效磷含量則維持 在 680 41 782 96 mg kg 1的高水平 通過(guò)營(yíng)養(yǎng)含量的保持可以提供給 微生物活動(dòng)所需要的能量 豐富微生物的群落 25 細(xì)菌門分類水平上 本研究 見(jiàn) 圖 2 中的優(yōu)勢(shì) 門群落在其他研究中也被認(rèn)為是優(yōu)勢(shì)種群 26 這說(shuō)明 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施的連作土壤微生物群落具有土壤微 生物優(yōu)勢(shì)菌群組成的共性 只是不同的處理導(dǎo)致優(yōu) 勢(shì)菌群的占比不同 厚壁菌可在受污染或營(yíng)養(yǎng)不良 的土壤中產(chǎn)生具有抗性結(jié)構(gòu)的內(nèi)孢子 27 同時(shí)也在土 4 期 徐 賽等 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)日光溫室番茄連作土壤微生物的影響 903 壤有機(jī)物分解過(guò)程中具有重要意義 28 擬桿菌在各 處理中占比較為穩(wěn)定 其在中度污染土壤中表現(xiàn)出 較強(qiáng)的耐受性 29 有機(jī)肥中含有大量的營(yíng)養(yǎng)元素 作 物連作可能會(huì)導(dǎo)致金屬離子在土壤中富集 30 通過(guò)厚 壁菌和擬桿菌平衡土壤中的金屬離子 厚壁菌占各 處理中優(yōu)勢(shì)細(xì)菌首位 說(shuō)明有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施可以提 高土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化效率 改善土壤環(huán)境 變形菌多 為兼性或者專性厭氧及異養(yǎng)生活微生物 有去除難 降解污染物的能力 31 酸桿菌可以降解植物殘?bào)w 參 與單碳化合物代謝以及光合作用等物質(zhì)循環(huán)和生態(tài) 環(huán)境構(gòu)建過(guò)程 可以作為較貧瘠土壤環(huán)境的指標(biāo) 其豐度越低 土壤質(zhì)量越高 32 33 本研究中 2020S 各處理土壤中變形菌和酸桿菌豐度均低 于 2019S 其 中 100 有機(jī)肥處理降低最多 為 7 5 M40C60處 理降低最少 為 2 57 說(shuō)明有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施可以減緩 日光溫室連作土壤中有益菌群落豐度的降低 有機(jī) 肥中含有大量的有機(jī)質(zhì) 可以提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 豐富 有益菌群落 放線菌能夠分解纖維素和木質(zhì)素 34 還能抑制病原菌微生物的生長(zhǎng) 35 番茄連作是每年兩 茬 導(dǎo)致部分植株殘?bào)w遺留在土壤中 36 本研究表明 兩茬各處理的放線菌豐度均有所增加 M40C60處 理的放線菌豐度相對(duì)穩(wěn)定保持 在 11 左右 通過(guò)分 解植物有機(jī)殘?bào)w穩(wěn)定土壤質(zhì)量 提高連作植株的抗 病性 芽孢桿菌屬主要參與碳水化合物的分解 促進(jìn) 土壤有機(jī)質(zhì)分解 提高土壤肥力 改良土壤 37 有 研究表明芽孢桿菌可以有效的抑制連作障礙引發(fā)的 青枯病原微生物的滋生 38 芽孢桿菌屬占優(yōu)勢(shì)細(xì)菌屬 首位 且豐度隨有機(jī)肥施用比例的增大而增大 說(shuō) 明有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施可以通過(guò)提升芽孢桿菌屬豐度 促進(jìn)有機(jī)質(zhì)分解 抑制病原微生物 進(jìn)而緩解連作 障礙 預(yù)防常見(jiàn)病害的發(fā)生 norank f norank o Vicinamibacterales和 norank f Vicinamibacteraceae 對(duì) Sb具有較強(qiáng)的耐受性 39 Vicinamibacteria屬于 嗜酸桿菌屬 具有溶解土壤磷的潛力 40 兩種細(xì)菌屬 豐度 在 M40C60處理高 于 M20C80處理 根據(jù) 表 3 中 M40C60處理的速效磷含量 在 680 41 782 96 mg kg 1 表明添 加 40 的有機(jī)肥可以更好的減緩連 作引發(fā)的有益微生物群落的演變 維持土壤中速效 磷含量 關(guān) 于 norank f JG30 KF CM45的報(bào)道都出 現(xiàn)在堆肥過(guò)程中 41 這與本研究施用有機(jī)肥為腐熟菇 渣相一致 梭狀芽胞桿菌對(duì)水分脅迫比較敏感 42 該 屬 在 2019S的 CK處理 和 M20C80處理中表現(xiàn)出偏 中度的豐度 這是由于通過(guò)添加有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施 改善了土壤的容重和孔隙度 高占比的有機(jī)肥添加 改善明顯 與梭狀芽胞桿菌變化趨勢(shì)相似的還有土 胞桿菌屬 其可以增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu) 主要改善沙 土黏結(jié)性 43 綜合考慮 M40C60處理的有益細(xì)菌的 生物群落豐富 從而改善連作土壤的理化性質(zhì) 有機(jī)肥的施入比例增加在改善土壤環(huán)境的同時(shí) 引起了油壺菌門和子囊菌門真菌的增加 雖不影響 作物生長(zhǎng) 卻會(huì)有潛在傳播土傳病害的風(fēng)險(xiǎn) 44 可通 過(guò)充分消殺解決 45 連續(xù)有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施有助于土壤 真菌群落的減少 尤其是 在 M40C60處理中表現(xiàn)的 最明顯 比常規(guī)施肥 M20C80 處理降低 了 29 02 表