生物炭對(duì)三七連作土壤性質(zhì)及真菌群落的影響

孫海航 官會(huì)林 王旭 王童 李泓霖 彭文潔 劉柏楨 樊芳玲

（云南師范大學(xué)能源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，昆明 650500）

三七（Panax notoginseng）是五加科植物，又稱文三七、田七，是我國(guó)傳統(tǒng)的名貴中藥材，在我國(guó)中醫(yī)藥行業(yè)中，已經(jīng)成為僅次于人參的中藥材大品種，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值［1-2］。三七具有化瘀止血、消炎鎮(zhèn)痛的功效，在跌打損傷、冠心病、心絞痛、腦血管后遺癥、高血壓等疾病的治療中得到廣泛應(yīng)用［3］，是云南白藥、復(fù)方丹參滴丸、片仔癀、血塞通等中成藥大品種的主要藥材成分［4］。全國(guó)以三七為原料的中成藥品種有540 多種, 藥品批號(hào)3 600 多個(gè), 涉及制藥企業(yè)1 350 多家，其中白藥系列三七健康產(chǎn)品銷售收入超過70 億元。三七喜溫暖陰濕，對(duì)于海拔、溫度、水分等要求極其嚴(yán)格，其主要種植地集中在云南省文山州，然而，三七種植面臨著嚴(yán)峻的連作障礙影響［5］，給七農(nóng)造成的損失一般在5%-20%，嚴(yán)重的達(dá)70%，甚至絕收［6］。因此，三七連作障礙也成了三七種植產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展迫切需要解決的難題。

土壤中真菌群落是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要部分，是土壤生態(tài)系統(tǒng)中有機(jī)質(zhì)和大分子物質(zhì)的分解者，不僅可以起到營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的傳遞和轉(zhuǎn)運(yùn)等作用，還能夠改善土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu)，參與土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的生物化學(xué)循環(huán)，同時(shí)也會(huì)影響植物根際微生物的群落結(jié)構(gòu)［7］，與細(xì)菌相比，土壤真菌能夠更有效地利用碳源，對(duì)于惡劣環(huán)境更具優(yōu)勢(shì)。研究表明，真菌可以作為衡量土壤健康程度的指標(biāo)［8］，真菌群落結(jié)構(gòu)主要受到植被類型［9］或土地管理措施［10］的影響，不同類型土壤真菌群落組成和多樣性存在明顯差異［11-12］。土壤連作障礙產(chǎn)生的原因主要有根際土壤微生物群落變化、土傳病蟲害增加、化感物質(zhì)積累及土壤理化性狀惡變等多個(gè)方面［13］，其中土壤真菌群落變化被認(rèn)為是引起三七病害的主導(dǎo)因子［14］。

前人在如何克服連作障礙上做了許多研究［15］。已有的研究表明，可以通過一些措施，如合理輪作、噴灑農(nóng)藥、土壤熏蒸、生防菌劑、土壤改良劑來減緩三七連作障礙的危害［16］。如Li 等［17］研究表明，生物炭對(duì)植煙土壤微生物群落有著促進(jìn)作用，對(duì)植煙種植有較好的效果。Dangi 等［18］研究表明，使用生物炭或有機(jī)肥料會(huì)影響微生物群落PLFA 結(jié)構(gòu)，微生物生物量、組成和辣椒產(chǎn)量。生物炭是生物質(zhì)能原料在無氧環(huán)境條件下高溫?zé)峤獾玫降母惶嫉挠袡C(jī)物質(zhì)［19］。相比其他改良劑，生物炭具有材料易得、價(jià)格便宜、能夠顯著提高作物產(chǎn)量、降低病害風(fēng)險(xiǎn)等特點(diǎn)，是較為理想的病害防治措施［20-21］。目前，生物炭在土壤中的應(yīng)用研究主要關(guān)注沙化地、鹽堿地土壤理化性質(zhì)的改變，并刺激土壤微生物的活動(dòng)，從而影響土壤質(zhì)量和植物性能［22］等方面，有關(guān)土壤真菌群落特征（生物量、多樣性和群落結(jié)構(gòu)）的研究較少，尤其是對(duì)連作土壤恢復(fù)措施效果的對(duì)比研究更為稀少，對(duì)連作土壤真菌群落演變的主要驅(qū)動(dòng)因子和機(jī)制還缺乏認(rèn)知。

本團(tuán)隊(duì)前期的研究發(fā)現(xiàn)，生物炭能夠提高三七主根產(chǎn)量，減低重金屬脅迫，提高土壤有機(jī)質(zhì)等［23］，然而這些作用效果在三七連作土壤真菌群落變化中起什么作用，能否通過生物炭的施用改善三七連作土壤真菌群落結(jié)構(gòu)？值得進(jìn)一步研究。因此，本研究通過高通量測(cè)序技術(shù)分析不同生物炭對(duì)三七根際土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的影響，并對(duì)土壤理化性質(zhì)進(jìn)行分析，旨在得出生物炭對(duì)連作地三七的改良機(jī)制，為三七產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)區(qū)位于傳統(tǒng)的三七產(chǎn)區(qū)云南省文山州中國(guó)西南部的苗鄉(xiāng)三七科學(xué)實(shí)驗(yàn)站（23°31′44″N,104°19′13″E）。該 區(qū) 亞 熱 帶 氣 候，年 平 均 氣 溫16.6℃，年平均降水量1 111 mm，全年無霜期356 d。土壤以酸性紅壤為主，富含鐵和鋁，至2020年，該試驗(yàn)區(qū)已連續(xù)種植三七5年。自從第一次移栽一年生三七籽條存活至收獲以后，此后每年移栽一年生三七籽條均表現(xiàn)出常規(guī)栽培后籽條發(fā)病死亡。試驗(yàn)前土壤的基本理化性質(zhì)為：pH 7.02，電導(dǎo)率 0.09 ms/cm，有機(jī)碳和總氮的含量分別為10.2 g/kg 和1.36 g/kg。供試生物炭分別為稻殼、煙桿在500℃ 厭氧熱解后的產(chǎn)物，供試生物炭的基本理化性質(zhì)如表1所示。

表1 生物炭基本性質(zhì)Table 1 Basic properties of the biochar

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 在三七種植基地按照三七傳統(tǒng)栽培方法，于2019年2月，將生長(zhǎng)一年的三七籽條移栽到田間，移栽前在0-20 cm 表土中均勻摻入1 kg/m2復(fù)合肥作為基肥（肥料的配比為氮、磷、鉀2∶1∶3 的比例進(jìn)行配方施肥）及上述兩種生物炭。試驗(yàn)共設(shè)置2 個(gè)處理，RB：添加18 t/hm2的稻殼炭［24］；TB：添加18 t/hm2的煙桿炭；以不添加生物炭為對(duì)照（CK），各處理均設(shè)置3 個(gè)重復(fù)。3 個(gè)處理均進(jìn)行相同的田間管理（包括除草、灌溉等）。

1.2.2 土壤樣品采集 在三七籽條生長(zhǎng)1.5年后，于2020年9月對(duì)其成活率進(jìn)行了調(diào)查，9月20日采集土壤樣品。各處理每個(gè)小區(qū)按“S”形采樣路線隨機(jī)選取10 個(gè)采樣點(diǎn)，采集0-20 cm 的耕層土壤，混合均勻后去除雜物和細(xì)根，過2 mm 篩。過篩后的新鮮土壤樣品分成3 份：一份風(fēng)干后測(cè)定土壤理化性質(zhì)；一份保存在4℃用于測(cè)定土壤微生物活性；一份保存在-80℃用于土壤基因組DNA 的提取［25］。

1.2.3 土壤理化性質(zhì)及酶的活性 土壤pH 值、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、有效磷、有效鉀、有機(jī)質(zhì)、總氮等理化性質(zhì)的測(cè)定參照鮑士旦［26］的方法；土壤微生物量碳采用熏蒸浸提法測(cè)定［27］；土壤磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定［28］、脲酶采用苯酚次氯酸鈉比色法測(cè)定、蔗糖酶用3,5-二硝基水楊酸比色法［29］

1.2.4 土壤DNA 的提取與高通量測(cè)序 稱取1 g三七根際土壤，用DNA 提取試劑盒（NucleoSpin Kit，Macherey-Nagel GmbH，Germany）提取樣品總DNA。 使 用 引 物ITS1F：5′-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3′ 和ITS2：5′-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3′對(duì)真菌ITS 片段進(jìn)行擴(kuò)增。PCR 擴(kuò)增產(chǎn)物使用AMPure XP 試劑盒（Beckman Coulter Life Sciences，USA）和QuantiFluorTM-ST 熒光定量系統(tǒng)（Promega，USA）進(jìn)行純化和定量，利用Illumina HiSeq2500PE250 進(jìn)行高通量測(cè)序［30］。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析與處理 通過FLASH V1.2.7［31］和Trimmomatic［32］軟件對(duì) Illumina HiSeq 雙端測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接與過濾，使用UCHIME v4.2［33］去除嵌合體，并用Usearch 軟件［34］對(duì)Reads 在97.0%的相似度水平下進(jìn)行聚類，獲得OTU（Operational Taxonomic Units）。使用 RDP 軟件以真菌ITS UNITE數(shù)據(jù)庫（https://unite.ut.ee/）為參照對(duì)不同 OTU 的代表性序列進(jìn)行分類學(xué)注釋。使用QIIME2 軟件分析真菌樣品Alpha 多樣性指數(shù)和Beta 多樣性進(jìn)行分析評(píng)估。使用MOTHUR［35］軟件和R 語言工具分析樣品Shannon 指數(shù)、Chao1 并將樣品所含序列數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；統(tǒng)計(jì)學(xué)分析使用SPSS Statistics 26 軟件進(jìn)行相關(guān)性分析和方差分析，顯著水平為0.05，用Duncan 法（P<0.05）對(duì)處理間進(jìn)行多重比較，采用Tukey 檢驗(yàn)確定組間有顯著性差異（P<0.05）；使用Canoco 4.5 軟件分析真菌群落與土壤環(huán)境因子的關(guān)系，結(jié)構(gòu)模型采用Amos 進(jìn)行分析，使用Visio、Origin2021 作圖。

2 結(jié)果

2.1 施加生物炭對(duì)土壤理化性質(zhì)及酶活性的影響

由表2 可知，施加兩種生物炭均可以顯著提升三七籽條的成活率，施加稻殼炭（RB）和煙桿炭（TB）處理分別比對(duì)照（CK）提高了3.3 和3.1 倍。土壤理化性質(zhì)分析結(jié)果表明，施加稻殼炭和煙桿炭處理顯著增加了土壤pH 值和有效磷含量（P<0.05），顯著降低了銨態(tài)氮含量（P<0.05），施加稻殼炭處理對(duì)硝態(tài)氮含量的影響不顯著；施加煙桿炭處理卻能夠顯著提高土壤硝態(tài)氮含量（P<0.05）；兩組處理均降低了有效鉀含量。施加生物炭均提高了土壤微生物量碳含量，但其影響并不顯著。施用煙桿炭（TB）能顯著提高土壤脲酶和酸性磷酸酶活性（P<0.05），分別比CK 提高22.7%和65.5%。但是，施用生物炭的2 個(gè)處理均顯著降低了土壤蔗糖酶活性（P<0.05），相比對(duì)照, 稻殼炭和煙桿炭處理土壤蔗糖酶活性分別降低了48.9%和60.3%。稻殼炭處理土壤酸性磷酸酶和脲酶活性與對(duì)照相比沒有顯著性差異（P<0.05）。

表2 三七連作土壤的理化性質(zhì)和土壤酶活性Table 2 Physicochemical properties and enzyme activities of soil for continuously cropping P. notoginseng

2.2 三七成活率與土壤理化性質(zhì)及酶活性相關(guān)分析

由圖1 可知，三七成活率與土壤pH 值、土壤微生物量碳含量（MC）呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），與土壤有效磷含量（AP）呈顯著正相關(guān)（P<0.05），三七成活率與土壤酶活性呈正相關(guān)，但顯著性不高（P>0.05）。此外，土壤銨態(tài)氮的含量與土壤酸性磷酸酶活性呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），土壤pH 值與有效磷含量（P<0.05）、土壤微生物量碳含量（P<0.05）呈顯著正相關(guān)。。

2.3 施加不同生物炭對(duì)三七連作地真菌群落結(jié)構(gòu)的影響

2.3.1 土壤真菌群落組成 根據(jù)物種注釋結(jié)果，選取每個(gè)處理在門水平上最大豐度排名前10 的物種，生成物種相對(duì)豐度柱形累加圖（附圖1）。其中Ascomycota（子囊菌門），Basidiomycota（擔(dān)子菌門）和Mortierellomycota（被孢菌門）為三七根際土壤優(yōu)勢(shì)真菌類群，其相對(duì)豐度分別為93.50%，95.91%和93.85%。但各處理優(yōu)勢(shì)類群在相對(duì)豐度上存在差異，施加生物炭后均顯著升高了Ascomycota 的相對(duì)豐度，顯著降低了Basidiomycota 及Mortierellomycota（被孢菌門）的相對(duì)豐度（P<0.05）。其中，與CK對(duì)比，RB 處理中Ascomycota 的豐度升高了23.84%，Basidiomycota 及Mortierellomycota 的豐度分別降低了55.25%、37.98%；TB 處理中Ascomycota 的豐度比CK 升高4.71%，Mortierellomycota 的豐度降低了33.31%。

圖1 三七成活率與土壤理化性質(zhì)及酶活性相關(guān)性描述分析Fig. 1 Descriptive analysis on the correlation between P. notoginseng's survival rates and soil physicochemical properties and enzyme activities

在屬水平上，僅選取具有顯著差異的真菌類群生成柱形圖（圖2）。其中Botryotinia（葡孢盤菌屬）的豐度在各處理中差異顯著（P<0.05），CK 中的豐度僅為0.056%，而RB 及TB 組的豐度分別為3.88%和0.19%；與CK 相比，RB 和TB 中Mortierella（被孢霉屬）、Fusarium（鐮刀菌屬）、Aspergillus（曲霉菌屬）和Alternaria（鏈格孢屬）的相對(duì)豐度都顯著降低。其中RB 處理對(duì)Mortierella，F(xiàn)usarium及Aspergillus的影響最大，分別顯著降低了51.22%，8.99%及12.0%；RB 處理對(duì)Alternaria的影響較大，顯著降低了34.05%。Pearson 相關(guān)分析（圖2）表明，三七成活率與Botryotinia的豐度呈正相關(guān)，與Mortierella，F(xiàn)usarium，Aspergillus及Alternaria的 豐度呈負(fù)相關(guān)。

圖2 屬水平不同處理間真菌類群的相對(duì)豐度及其與三七成活率的皮爾遜相關(guān)系數(shù)Fig. 2 Abundance of fungal population among different treatments at the genus level in the rhizosphere soil and their Pearson’s correlation coefficients with P.notoginseng’s survival rates

2.3.2 施加生物炭對(duì)三七連作土壤真菌群落alpha 和beta 多樣性多樣性的影響 由表3 可知，煙桿生物炭處理土壤真菌OTUs 數(shù)量、Chao1 指數(shù)、Simpson指數(shù)及Shannon 指數(shù)，均顯著高于稻殼生物炭處理和對(duì)照處理（P<0.05），表明施用煙桿生物炭對(duì)土壤真菌微生物數(shù)量和群落多樣性均有提高。而稻殼生物炭處理土壤真菌OTUs 數(shù)量及Simpson 指數(shù)與對(duì)照之間沒有顯著差異，而 Chao1 指數(shù)顯著低于對(duì)照，Shannon 指數(shù)顯著高于對(duì)照，表明稻殼生物炭相比對(duì)照能夠顯著提高真菌的種類，但卻降低真菌數(shù)量。

表3 三七連作土壤真菌群落alpha 多樣性分析Table 3 Alpha diversity analysis of fungal community in soil for continuous cropping of P. notoginseng

基于Bray-Curitis 距離指數(shù)算法，對(duì)各處理間真菌群落進(jìn)行UPGMA 聚類分析（附圖2），CK 組土壤真菌群落單獨(dú)聚為一類，RB 與TB 聚為一類，表明RB 與TB 真菌群落結(jié)構(gòu)較為接近。

土壤pH 值及硝態(tài)氮含量與Simpson、Shannon指數(shù)均呈顯著正相關(guān)（P<0.05）；微生物量碳與各項(xiàng)多樣性指數(shù)均呈正相關(guān)，而銨態(tài)氮與有效鉀與

2.4 土壤理化性質(zhì)對(duì)真菌群落多樣性及結(jié)構(gòu)的影響

各項(xiàng)多樣性指數(shù)均呈負(fù)相關(guān)，但均未達(dá)到顯著水平（P<0.05）（圖3-A）；由圖3-B 可知，Ascomycota（子囊菌門）與有效鉀呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05）；Basidiomycota（擔(dān)子菌門）與銨態(tài)氮呈顯著正相關(guān)（P<0.05）；Mortierellomycota（ 被 孢 霉 門） 與有效磷呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05）。圖3-C 所示，Mortierella、Aspergillus與pH 呈 顯 著 負(fù) 相 關(guān)（P<0.05）；Botryotinia及Penicillium與微生物量碳呈顯著正相關(guān)（P<0.05）；Archaeorhizomyces與微生物量碳呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05）。

圖3 土壤理化性質(zhì)與真菌群落相對(duì)豐度及多樣性指數(shù)相關(guān)性分析熱圖Fig. 3 Heatmap of correlation analysis between soil physicochemical properties and fungal community diversity index or relative abundance of soil fungal community

進(jìn)一步探究土壤理化因子對(duì)三七根際真菌群落結(jié)構(gòu)的影響。由圖4-A 可知，基于門水平RDA分析第一排序軸與第二排序軸分別為 35.90%和24.37%，總解釋率為 60.27%。3 個(gè)處理真菌群落分布在3 個(gè)不同象限。Ascomycota 與Basidiomycota及Mortierellomycota 呈鈍角，屬于負(fù)相關(guān)關(guān)系。Basidiomycota 與Mortierellomycota 呈 銳 角， 屬 于正相關(guān)關(guān)系。Ascomycota 僅與有效鉀及銨態(tài)氮呈正相關(guān)關(guān)系，與其他理化因子呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。而Basidiomycota 及Mortierellomycota 與硝態(tài)氮呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，Rozellomycota 與Chytridiomycota 均與有效鉀呈正相關(guān)關(guān)系。

圖4-B 的RDA 分析結(jié)果顯示，前兩軸解釋率分別為 29.24%與 17.76%，總共可解釋優(yōu)勢(shì)菌屬分布趨勢(shì)的 47.00%，Botryotinia與微生物量碳呈正相關(guān)關(guān)系，Mortierella、Sagenomella及Fusarium與微生物量碳呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，Aspergillus及Talaromyces與有效磷呈正相關(guān)關(guān)系，Archaeorhizomyces與pH、硝態(tài)氮呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，Penicillium與pH 呈正相關(guān)關(guān)系，Trichoderma僅與有效磷呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

圖4 基于門（A）與屬（B）水平土壤真菌群落結(jié)構(gòu)與土壤理化性質(zhì)間的冗余分析Fig. 4 Redundancy analysis between the soil fungal community and soil physicochemical properties based on phylum（A）and genus（B）level

圖5 結(jié)構(gòu)分析表明，pH 值、土壤有效磷、微生物量碳及有效鉀對(duì)三七成活率具有促進(jìn)作用，銨態(tài)氮對(duì)三七成活率具有抑制作用，其中，pH 值（0.746***）和有效磷（0.698***）貢獻(xiàn)最大。此外，pH 值對(duì)Mortierellomycota 具有顯著性抑制作用，其貢獻(xiàn)率分別為-0.815***和-0.208***，而對(duì)Ascomycota 與Basidiomycota 為 正 貢 獻(xiàn)。此 外，有效磷對(duì)Mortierellomycota 的抑制貢獻(xiàn)度也較高（-0.208***），有效鉀對(duì)Ascomycota 的抑制貢獻(xiàn)度（-0.208***）也較高。

圖5 土壤性質(zhì)及真菌群落指標(biāo)對(duì)三七苗成活率影響的結(jié)構(gòu)模型Fig. 5 Structural model of the influence of soil properties and fungal community indicators on the survival rate of P. notoginseng seedlings

3 討論

3.1 施加生物炭對(duì)連作三七土壤理化性質(zhì)的影響

本研究中，三七的成活率與土壤中有效磷及微生物量碳的含量呈正相關(guān)，這可能是由于施入的生物炭中有效磷及碳氮含量較大的緣故。生物炭中含有大量的有機(jī)質(zhì)碳且屬于惰性碳庫［36］，不易分解，因此恢復(fù)了連作土壤中碳元素的流失，提高了三七的成活率。生物炭中含有堿性物質(zhì)，一般呈堿性，且特殊的結(jié)構(gòu)能將鹽基離子吸附在表面，使土體中含有較多碳酸鹽和碳酸氫鹽，水解后產(chǎn)生OH-，所以能提高土壤pH［37］，相關(guān)分析表明，三七連作土壤的pH 值與三七的成活率呈正相關(guān)。同時(shí)Xu 等［38］的研究表明，當(dāng)土壤pH 值達(dá)到6.5 時(shí)，三七存活率最高。本研究中發(fā)現(xiàn)，三七成活率與土壤中有效鉀含量呈負(fù)相關(guān)，這可能是由于土壤長(zhǎng)期連作鉀肥含量過高，土壤養(yǎng)分失衡所導(dǎo)致。單一營(yíng)養(yǎng)元素的富集可導(dǎo)致病原微生物的增加。土壤微生物和功能酶對(duì)土壤中物質(zhì)代謝功能具有重要的維持和推動(dòng)作用，有研究表明提高酶活性有助于作物的生長(zhǎng)，本研究發(fā)現(xiàn)施加生物炭對(duì)連作土壤酸性磷酸酶活性、脲酶活性均有不同程度提高，但影響并不顯著［39］?？赡苁遣煌愋偷纳锾侩S著時(shí)間的推移，提高土壤酶活性的能力在不同程度的降低。

3.2 施加生物炭對(duì)連作三七土壤真菌群落的影響

真菌具有很強(qiáng)的分解能力，能分解糖類和纖維素等物質(zhì)，從而積累土壤中的有機(jī)質(zhì)，還能改變植物根際微環(huán)境，增加作物的抗病性。因此，真菌群落結(jié)構(gòu)對(duì)植物生長(zhǎng)有著間接的影響。在本研究中施加生物炭后，真菌群落多樣性表現(xiàn)出一定的差異性，施加生物炭組與對(duì)照組具有明顯的分化特征。有研究表明，健康土壤中三七真菌群落多樣性較高［40］，本研究中三七連作地中真菌群落多樣性及豐富度較差，施加不同類型的生物炭均能夠升高三七連作土壤真菌的物種豐富度和多樣性，且施加煙桿炭后的處理組alpha 多樣性最高。本研究結(jié)果顯示，土壤真菌群落多樣性指數(shù)受有效鉀及微生物量碳影響，且pH 值及硝態(tài)氮對(duì)土壤真菌群落多樣性指數(shù)影響顯著。文東新等［41］以丘陵坡地紫色土為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)有效磷與土壤微生物多樣性指數(shù)呈顯著正相關(guān)。李永赟等［42］的研究表明，硝態(tài)氮對(duì)植煙土壤多樣性指數(shù)呈正相關(guān)。施用生物炭可以通過改變?nèi)吒H土壤理化性質(zhì)，調(diào)節(jié)土壤真菌群落的多樣性［43］。

連作障礙的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致部分病原菌的產(chǎn)生，病原菌與真菌會(huì)發(fā)生拮抗作用，使根際土壤中真菌群落發(fā)生改變。通過本研究中RDA 及結(jié)構(gòu)模型分析發(fā)現(xiàn)，子囊菌門（Ascomycota）在不同處理中均為優(yōu)勢(shì)菌群，子囊菌物種在土壤中分布廣泛，其充當(dāng)了生態(tài)系統(tǒng)中的分解者［44］，施加生物炭解決了土壤鉀肥富集的問題從而使處理組中Ascomycota 豐度的提升（有效鉀的抑制貢獻(xiàn)度為-0.208***）；根據(jù)冗余分析中銨態(tài)氮與擔(dān)子菌門（Basidiomycota）的相關(guān)性，導(dǎo)致?lián)泳T（Basidiomycota）豐度的下降，可能是由于土壤中銨態(tài)氮含量降低的原因，研究表明 Basidiomycota 往往會(huì)引起玉米小麥等農(nóng)作物嚴(yán)重病害［45］，故本研究中，Basidiomycota 豐度降低緩解了連作對(duì)三七生長(zhǎng)的危害；施加生物炭后的豐度降低。結(jié)構(gòu)分析表明，pH 對(duì)Mortierellomycota 顯著性抑制作用，其貢獻(xiàn)率分別為-0.815***和-0.208***，而對(duì)Ascomycota 與Basidiomycota 為正貢獻(xiàn)。此外，有效磷對(duì)Mortierellomycota 的抑制貢獻(xiàn)度也較高（-0.208***）。研究表明被孢霉可補(bǔ)充氮素、溶解態(tài)磷、有機(jī)碳［46］，而本研究認(rèn)為，Mortierellomycota豐度過高可能會(huì)導(dǎo)致磷元素富集，并不利于三七的生長(zhǎng)。

在本研究中施加不同類型生物炭可以降低土壤中Fusarium，Alternaria等真菌的相對(duì)豐度。研究表明［47］Fusarium能引起白及、三七、西洋參等根莖類藥用植物發(fā)生病害，且這些藥用植物根腐病的發(fā)生伴隨著土壤Fusarium豐度的快速增加。黃宇等［48］的研究表明Alternaria導(dǎo)致煙草感染白粉病。而這些病原菌豐度的降低可能是生物炭獨(dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的吸附效果。本研究還發(fā)現(xiàn)連作土壤中存在著大量的Mortierella和Aspergillus，這兩種真菌的豐度與三七的成活率成負(fù)相關(guān)，且與土壤pH 值呈負(fù)相關(guān)，施加生物炭后土壤環(huán)境趨于中性導(dǎo)致其豐度降低。本研究發(fā)現(xiàn)施加生物炭后Botryotinia豐度升高，這可能是因?yàn)樯锾繉?duì)土壤中碳源的補(bǔ)充。且本研究發(fā)現(xiàn)，Botryotinia可作為三七生防菌，抑制三七病原真菌的生長(zhǎng)，這表明生物炭通過降低病原菌，增強(qiáng)對(duì)病原菌的拮抗作用，提高三七的成活率。

4 結(jié)論

施加生物炭可提高連作地三七籽條的成活率，施入生物炭后，可以顯著提高土壤pH 值、有效磷及微生物量碳含量，有助于改善土壤環(huán)境，恢復(fù)土壤肥力。施加不同種類生物炭均顯著改變了三七連作地土壤真菌群落結(jié)構(gòu)，提高了真菌群落的多樣性及豐富度，同時(shí)使三七連作土壤中病原菌豐度顯著降低，從而提高了三七的成活率，為三七產(chǎn)區(qū)特色農(nóng)業(yè)發(fā)展提供理論參考。

文章所有附圖請(qǐng)到本刊官網(wǎng)下載（http://biotech.aiijournal.com/CN/1002-5464/home.shtml）。