不同生長(zhǎng)時(shí)期植煙根際微生物與土壤養(yǎng)分的關(guān)系

李小龍++吳曉宗++曾強(qiáng)++王淑玉++李紅麗++王巖

摘 要：為掌握植煙根際微生物與土壤養(yǎng)分在煙草生長(zhǎng)期的動(dòng)態(tài)變化及相互關(guān)系，對(duì)植煙根際和非根際主要微生物以及根際土壤基本養(yǎng)分進(jìn)行了測(cè)定，并對(duì)不同生長(zhǎng)期的根際微生物和土壤基本養(yǎng)分進(jìn)行多元回歸分析，觀察了它們之間的相關(guān)性。結(jié)果表明：在植煙生長(zhǎng)不同階段，根際微生物數(shù)量和根際土壤基本養(yǎng)分的利用率變化明顯，旺長(zhǎng)期時(shí)的真菌數(shù)量是團(tuán)棵期時(shí)的近6倍。根際微生物與土壤養(yǎng)分之間的相關(guān)性在團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期和采摘期有很大差別，說(shuō)明根際微生物區(qū)系的數(shù)量、種類以及組成比例都在動(dòng)態(tài)變化。

關(guān)鍵詞：根際微生物；土壤養(yǎng)分；生物防治；生長(zhǎng)時(shí)期

中圖分類號(hào)：S572.061 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.08.011

Abstract：In order to understand the dynamic change of tobacco rhizosphere soil microbial biomass and nutrition， rhizosphere and non-rhizosphere main microorganism and rhizosphere soil nutrient were determined， multiple regression between rhizosphere microbial biomass and soil nutrient at different growth stages was analyzed， the correlation between them was observed. The results showed that tobacco rhizosphere microbial biomass and utilization of soil nutrients in different growth phases changed obviously， fungi at vigorous growing stage was nearly 6 times than at rosette stage. Correlation between soil nutrient and rhizosphere microorganisms in the rosette stage， vigorous growing and harvesting period changed greatly， it accounted for that rhizosphere microflora quantity， species and composition was in dynamic change.

Key words： rhizosphere microorganisms； soil nutrients； biocontrol； growth stages

根際（Rhizosphere）是指由植物根系與根際土壤微生物之間相互作用所形成的微小土壤區(qū)域，是土壤生態(tài)系統(tǒng)最活躍的界面[1]。植煙從土壤中吸取養(yǎng)分，土壤養(yǎng)分直接影響植煙生長(zhǎng)；土壤微生物通過(guò)分解動(dòng)植物殘?bào)w參與生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)，間接影響植煙的生長(zhǎng)。在煙株生長(zhǎng)過(guò)程中，土壤養(yǎng)分、土壤微生物兩者互相作用，相互影響。

煙草青枯病（Bacterial wilt）是福建省煙草的主要病害，難以有效防治。目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一般采用化學(xué)藥劑防治、合理輪作、平衡施肥、種植抗病品種、調(diào)整煙苗移栽期和生物防治等措施[2-6]，但這些方法各有利弊，一方面只能控制或延緩青枯病的發(fā)生而無(wú)法杜絕，另一方面造成環(huán)境污染嚴(yán)重，不能實(shí)現(xiàn)綠色種植、可持續(xù)發(fā)展。近來(lái)利用有益微生物殺滅或降低病原菌的數(shù)量以控制煙草病害發(fā)生發(fā)展的煙草青枯病生物防治技術(shù)日益受到重視，并逐漸脫穎而出[7]。我國(guó)開(kāi)展煙葉青枯病生物防治的研究較多，但一直難以在大田中成功推廣，其主要原因是在沒(méi)有深入了解煙草根際微生物與土壤養(yǎng)分之間的關(guān)系時(shí)，直接引入外來(lái)生防有益菌株，結(jié)果生防菌在土壤中因根際微生物拮抗、土壤養(yǎng)分抑制等原因不能成為優(yōu)勢(shì)菌，從而起不到有效抑制青枯病害的作用。

本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)邵武地區(qū)植煙不同生長(zhǎng)時(shí)期根際微生物與土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行調(diào)查，了解根際微生物的活動(dòng)規(guī)律，為人為調(diào)控植煙根際微生物以及利用有益微生物防治煙草土傳病害提供幫助。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

于2014年在福建省邵武市徐溪村試驗(yàn)煙田進(jìn)行試驗(yàn)，供試煙葉品種為K326，土壤類型為中壤土，植煙生長(zhǎng)期（3—7月份）平均氣溫21.1 ℃，平均降雨量1 857.6 mm。

1.2 試驗(yàn)方法

分別在團(tuán)棵期（移栽后35 d），旺長(zhǎng)期（移栽后60 d），采摘期（移栽后90 d），采用五點(diǎn)取樣法隨機(jī)選取長(zhǎng)勢(shì)良好的煙株，去除煙株根部表層土，將煙株連根拔起，抖掉根系外圍土，取緊貼在根表附近的土樣，根系周圍1 cm內(nèi)的土壤為根際土壤。同時(shí)在距根系20 cm以外取土樣為非根際土壤[8]。

稀釋涂布平板法測(cè)定土壤微生物數(shù)量。細(xì)菌分離培養(yǎng)基為牛肉膏蛋白胨瓊脂，真菌分離培養(yǎng)基為馬鈴薯蔗糖瓊脂，放線菌分離培養(yǎng)基為高氏1號(hào)瓊脂。

電位法測(cè)定pH值；堿解擴(kuò)散法測(cè)定速效氮；火焰分光光度計(jì)法測(cè)定速效鉀；碳酸氫鈉法測(cè)定速效磷；重鉻酸鉀容量法測(cè)定有機(jī)質(zhì)[9]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS19.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生長(zhǎng)時(shí)期植煙主要微生物數(shù)量

試驗(yàn)區(qū)土壤中微生物主要包括細(xì)菌、真菌和放線菌三大類微生物。由表1可知，植煙根際、非根際土壤細(xì)菌數(shù)量比真菌和放線菌均高出1或2個(gè)數(shù)量級(jí)，占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

從煙株的不同生長(zhǎng)時(shí)期來(lái)看，根際土壤中三大類微生物數(shù)量都在旺長(zhǎng)期時(shí)達(dá)到最高，說(shuō)明旺長(zhǎng)期煙株根系代謝最強(qiáng)，根際土壤微生物參與煙株生長(zhǎng)影響最大。根際土壤真菌數(shù)量從團(tuán)棵期時(shí)的1.65×105 cfu·g-1到旺長(zhǎng)期時(shí)的9.87×105 cfu·g-1，增幅最為明顯，可能與旺長(zhǎng)期時(shí)煙株根系與根際土壤間的碳循環(huán)加快有關(guān)。非根際土壤微生物數(shù)量變化規(guī)律性弱，幅度小，說(shuō)明煙株生長(zhǎng)與非根際土壤微生物互動(dòng)作用較小。

不同生長(zhǎng)時(shí)期植煙土壤細(xì)菌、放線菌和真菌均表現(xiàn)出一定的根際效應(yīng)（表2），其中旺長(zhǎng)期時(shí)，3大類微生物的根際效應(yīng)最強(qiáng)，但細(xì)菌的根際效應(yīng)R/S均值在團(tuán)棵期時(shí)小于放線菌，在旺長(zhǎng)期時(shí)小于真菌。

2.2 不同生長(zhǎng)時(shí)期根際土壤基本養(yǎng)分

為了提高上等煙的比例，了解土壤養(yǎng)分的變化，移苗前在試驗(yàn)田里添加了有機(jī)肥，土壤中的養(yǎng)分含量達(dá)到豐富狀態(tài)。而由前文可知，煙株生長(zhǎng)受到根際土壤微生物影響較大，因此考察了根際土壤的基本養(yǎng)分變化情況，結(jié)果如圖1所示。

根際土壤pH值在團(tuán)棵期和旺長(zhǎng)期時(shí)基本不變，在采摘期時(shí)下降到4.7，這與煙株根系不同階段分泌的物質(zhì)有密切關(guān)系。速效K與速效P在煙株生長(zhǎng)時(shí)利用不多，但過(guò)了旺長(zhǎng)期，隨著煙株節(jié)距固定，煙葉長(zhǎng)大成熟，K與P的利用量變大，這與戴勛等[10]的研究相符。而對(duì)于速效N，煙株初期生長(zhǎng)利用了大部分，過(guò)了旺長(zhǎng)期，N素利用量急速下降。根際土壤的有機(jī)質(zhì)數(shù)量在煙株生長(zhǎng)過(guò)程中幾乎沒(méi)有變化。

2.3 根際土壤主要微生物與根際土壤基本養(yǎng)分相關(guān)性分析

為了更好地了解根際土壤微生物與根際土壤養(yǎng)分的相互作用，對(duì)煙株生長(zhǎng)的3個(gè)時(shí)期分別進(jìn)行根際土壤微生物與土壤養(yǎng)分的相關(guān)性分析[11-12]，分析結(jié)果見(jiàn)表3、4、5。

在團(tuán)棵期時(shí)（表3），細(xì)菌只與有機(jī)質(zhì)正相關(guān)，與速效K呈顯著負(fù)相關(guān)，與速效N呈極顯著負(fù)相關(guān)。真菌也只與有機(jī)質(zhì)正相關(guān)，與速效K呈顯著負(fù)相關(guān)，與速效N呈極顯著負(fù)相關(guān)。放線菌與有機(jī)質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，而與其它土壤養(yǎng)分呈正相關(guān)，與速效N呈顯著正相關(guān)。

在旺長(zhǎng)期時(shí)（表4），細(xì)菌與速效K呈顯著正相關(guān)，與速效P呈顯著負(fù)相關(guān)。真菌與有機(jī)質(zhì)和速效K呈負(fù)相關(guān)。放線菌與速效K呈顯著正相關(guān)，與速效P呈極顯著負(fù)相關(guān)。

在采摘期時(shí)（表5），細(xì)菌與pH值呈顯著正相關(guān)，與速效K呈顯著負(fù)相關(guān)。真菌與pH值和速效N呈顯著正相關(guān)，放線菌有機(jī)質(zhì)呈極顯著負(fù)相關(guān)。

在煙株的各個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期，根際土壤微生物與土壤養(yǎng)分的相關(guān)性都有一些變化，這是因?yàn)樵跓熤晟L(zhǎng)過(guò)程中，根際土壤微生物種類及組成發(fā)生了變化，利用傳統(tǒng)的分離培養(yǎng)方法不能完全反映土壤環(huán)境中的微生物群落組成及多樣性特征，未來(lái)將利用微生物宏基因組測(cè)序進(jìn)一步分析驗(yàn)證。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)中根際與非根際土壤中細(xì)菌的數(shù)量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于真菌和放線菌的數(shù)量，細(xì)菌作為優(yōu)勢(shì)菌，對(duì)煙株的生長(zhǎng)發(fā)育、病情防治都有著主導(dǎo)性的影響。在煙株生長(zhǎng)過(guò)程中，根際土壤微生物動(dòng)態(tài)變化明顯，變化幅度大，而非根際微生物動(dòng)態(tài)變化平穩(wěn)，變化幅度小，說(shuō)明根際土壤微生物與煙株根系“溝通”更為頻繁和有效，對(duì)定植煙株根系以及煙株的生長(zhǎng)發(fā)育影響更為直接，而在煙株生長(zhǎng)過(guò)程中，旺長(zhǎng)期時(shí)根系土壤微生物根際效應(yīng)更明顯。

根際土壤的基本養(yǎng)分在煙株生長(zhǎng)過(guò)程中呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化，速效K、P、N變化幅度均較大，K和P的變化趨勢(shì)相似，都是在煙株生長(zhǎng)階段的利用率低于煙株成熟階段，說(shuō)明速效K、P在煙葉發(fā)育成熟和工業(yè)可利用中起到較大的作用。速效N主要用于煙株生長(zhǎng)，農(nóng)諺“少來(lái)富，老來(lái)窮，煙株長(zhǎng)成肥退盡”就說(shuō)明了N肥的利用過(guò)程。因此，可以在煙株種植過(guò)程中，根據(jù)各階段利用養(yǎng)分的側(cè)重度，進(jìn)行適當(dāng)追肥處理，以滿足煙株生長(zhǎng)和煙葉工業(yè)可利用的需要。

把煙株3個(gè)生長(zhǎng)期的根際土壤微生物與土壤基本養(yǎng)分進(jìn)行相關(guān)性分析比較，發(fā)現(xiàn)在不同階段，微生物與土壤養(yǎng)分的相關(guān)性有一定變化，說(shuō)明根際土壤微生物區(qū)系是在動(dòng)態(tài)變化，數(shù)量、種類以及組成比例也在做動(dòng)態(tài)調(diào)整，一方面是由于根際土壤養(yǎng)分和煙株根系分泌物對(duì)根際微生物有著重要影響，另一方面也是根際微生物為適應(yīng)生長(zhǎng)環(huán)境的一種自我主動(dòng)調(diào)整。

在煙株生長(zhǎng)過(guò)程中，根際微生物的根際效應(yīng)強(qiáng)，對(duì)煙株生長(zhǎng)影響大，并且根際微生物一直都在動(dòng)態(tài)變化，這就給生物防治煙草疾病提供了一個(gè)依據(jù)。筆者將在后續(xù)的試驗(yàn)中，對(duì)根際微生物進(jìn)行多態(tài)性分析，描述出動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，獲得健康煙草株的根系微生物“體檢結(jié)果”，再對(duì)發(fā)病株和健康株的根際微生物區(qū)系組成進(jìn)行比較，人為調(diào)整發(fā)病株的根際微生物區(qū)系，以達(dá)到最終的生物防治煙草青枯病的目的。

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