?拉巴豆替代控制對(duì)美洲商陸根際土壤微環(huán)境的影響?

引用格式：喬國蘭，孫镕基，高文婧，等. 拉巴豆替代控制對(duì)美洲商陸根際土壤微環(huán)境的影響[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024（6）：28-31，37.

DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2024.006.006

收稿日期：2024-01-04

基金項(xiàng)目：湖南省省級(jí)財(cái)政林草繁育項(xiàng)目（湘財(cái)資環(huán)指〔2023〕5號(hào)）

作者簡介：喬國蘭（1997—），女，青海西寧市人，碩士研究生，主要從事生態(tài)草資源學(xué)研究工作。

通信作者：陳桂華

摘要：為探究拉巴豆替代控制對(duì)美洲商陸根際土壤微環(huán)境的影響，分別測定了美洲商陸單種及與拉巴豆按不同比例混種時(shí)根際土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量，及土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量。結(jié)果表明：混種拉巴豆顯著降低了美洲商陸根際土壤細(xì)菌數(shù)量、放線菌數(shù)量和所占比例、微生物總數(shù)、全磷、堿解氮、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量，顯著提高了真菌所占比例，1∶3混種（S2L6）時(shí)細(xì)菌所占比例顯著降低，1∶1（S4L4）和1∶3（S2L6）混種時(shí)真菌數(shù)量顯著提高，全氮和速效磷含量顯著降低。相關(guān)性分析表明根際土壤微生物數(shù)量和理化性質(zhì)相互影響，由主成分分析綜合排名可知1∶3混種時(shí)美洲商陸根際土壤肥力條件最差。綜上所述，因?yàn)榛旆N使美洲商陸根際土壤肥力降低，說明拉巴豆能夠成功替代控制美洲商陸，1∶3混種最有利于美洲商陸的替代控制。

關(guān)鍵詞：美洲商陸；拉巴豆；替代控制；微生物數(shù)量；土壤理化性質(zhì)

中圖分類號(hào)：Q948.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-060X（2024）06-0028-04

Replacement Control with Dolichos lablab Affects the Rhizosphere Soil Microenvironment

of Phytolacca americana L.

QIAO Guo-lan，SUN Rong-ji，GAO Wen-jing，CHEN Gui-hua

（College of Agronomy， Hunan Agricultural University， Changsha 410218， PRC）

Abstract： This study aims to investigate the effects of replacement control with Dolichos lablab on the rhizosphere soil microenvironment of Phytolacca americana L. We measured the counts of bacteria， fungi， and actinomycetes and the content of total nitrogen， total phosphorus， total potassium， available nitrogen， available phosphorus， available potassium， and organic matter in the rhizosphere soil of the fields planted with P. americana L. alone or mixed with D. lablab at different proportions. The results showed that mixed cultivation with D. lablab significantly reduced the count of bacteria， count and proportion of actinomycetes， total microbial count， total phosphorus， available nitrogen， available potassium， and organic matter in the rhizosphere soil of P. americana L.， while it significantly increased the proportion of fungi. The mixed cultivation of P. americana L. and D. lablab at a ratio of 1∶3 （S2L6） signi-

ficantly decreased the proportion of bacteria， while the mixed cultivation at ratios of 1∶1 （S4L4） and 1∶3 （S2L6） significantly increased

the count of fungi and significantly decreased the content of total nitrogen and available phosphorus. The correlation analysis showed that the microbial count and physicochemical properties in the rhizosphere soil interacted with each other. According to the comprehensive ranking of principal component analysis， we concluded that the mixed cultivation at a ratio of 1∶3 had the worst rhizos-

phere soil fertility. In summary， the reduction of soil fertility in the rhizosphere of P. Americana L. by mixed cultivation indicated that D. lablab successfully controlled P. americana L.. Moreover， the mixed cultivation of P. americana L. and D. lablab at a ratio of 1∶3 was most conducive to the replacement control of P. americana L..

Key words： Phytolacca americana L.; Dolichos lablab; replacement control; microbial count; physicochemical properties of soil

美洲商陸（Phytolacca americana L.）是一種入侵植物[1]，因其藥用價(jià)值引入我國后迅速傳播蔓延，嚴(yán)重威脅入侵地的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2-3]。利用植物的化感作用對(duì)美洲商陸進(jìn)行替代控制是一種長期有效的生態(tài)控制方法[4]。前期經(jīng)過篩選發(fā)現(xiàn)拉巴豆（Dolichos lablab）可以替代控制美洲商陸[5-6]，該研究內(nèi)容主要集中在替代控制對(duì)美洲商陸生長的影響，包括對(duì)其株高、地上和地下部分生物量等的影響，但是缺少對(duì)根際土壤微環(huán)境變化的研究。

根際土壤微環(huán)境是植物進(jìn)行物質(zhì)交換的重要區(qū)域，與植物的長發(fā)育密切相關(guān)[7]，根際土壤微生物數(shù)量及土壤中有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀等的含量可以反映土壤養(yǎng)分大小和肥力狀態(tài)[8]，有研究表明[9]，外來入侵植物會(huì)通過改變?nèi)肭值赝寥牢⑸飻?shù)量和養(yǎng)分含量使自己成功入侵。當(dāng)入侵植物與被替代植物混種時(shí)，不同物種植物間的競爭作用會(huì)改變根際土壤微環(huán)境[10]。項(xiàng)目組通過復(fù)合De Wit取代法[5]進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，分別測定單種和混種拉巴豆時(shí)美洲商陸根際土壤微生物數(shù)量和理化性質(zhì)大小，進(jìn)一步探究拉巴豆對(duì)美洲商陸的替代控制機(jī)理，以期為實(shí)現(xiàn)對(duì)美洲商陸的生態(tài)控制，修復(fù)入侵地的生態(tài)環(huán)境提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2021年10月8日在湖南省長沙縣江背鎮(zhèn)的山坡坡腳處采集獲得美洲商陸種子，拉巴豆（潤高）種子購買于百綠（天津）國際草業(yè)有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

盆栽試驗(yàn)于2022年7月10日在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)校內(nèi)試驗(yàn)基地進(jìn)行，從湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)耘園實(shí)驗(yàn)基地采集土壤，土壤pH值為6.80，全氮含量0.96 g/kg、全磷0.34 g/kg、全鉀14.80 g/kg、速效氮167.53 mg/kg、

速效磷58.82 mg/kg、速效鉀60.31 mg/kg、有機(jī)質(zhì)13.10 g/kg。土壤過篩除去碎石和動(dòng)植物殘?bào)w后裝入塑料花盆中（底部直徑為18.5 cm、高20 cm），播種前分別用98%的硫酸浸泡美洲商陸種子5 min[11]、用5%的次氯酸鈉溶液浸泡拉巴豆種子10 min進(jìn)行消毒，然后用自來水和無菌水沖洗多次，用吸水紙吸

干表面水分。分別設(shè)美洲商陸單種（CK），及美洲商

陸與拉巴豆以3∶1（S6L2）、1∶1（S4L4）和1∶3（S2L6）

的比例混種，共4個(gè)處理，種植密度為8株/盆，每個(gè)處理設(shè)4組重復(fù)。

1.3 取樣及測定

1.3.1 土樣采集 于2022年10月25日采集土樣，采用抖根法采集美洲商陸根際土樣，用無菌自封袋小心收集附著在美洲商陸根系表面土壤，迅速封裝后連同根一起置于冰盒保存，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用毛刷仔細(xì)刷取附著在根表面的土壤，將土樣分為兩份，其中一份土樣立即存放至4℃冰箱中，24 h內(nèi)進(jìn)行微生物培養(yǎng)計(jì)數(shù)，另一份土樣過2 mm孔徑的篩，并在室溫下自然風(fēng)干后供土壤理化性質(zhì)的測定。

1.3.2 土壤微生物數(shù)量測定 采用涂布平板法進(jìn)行計(jì)數(shù)，采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基[12]對(duì)細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)和計(jì)數(shù)；采用馬丁孟加拉紅培養(yǎng)基[13]對(duì)真菌進(jìn)行培養(yǎng)和計(jì)數(shù)；采用改良高氏1號(hào)培養(yǎng)基[14]對(duì)放線菌進(jìn)行培養(yǎng)和計(jì)數(shù)。

1.3.3 土壤理化性質(zhì)測定 土壤全氮采用高氯酸–硫酸消化–蒸餾定氮法測定；全磷采用高氯酸–硫酸消化–鉬銻抗比色法測定；全鉀采用氫氧化鈉熔融–火焰光度法測定；堿解氮采用堿解擴(kuò)散吸收法測定；速效磷采用碳酸氫鈉浸提–鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用乙酸銨浸提–火焰光度法測定；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法–外加熱法測定[15]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel 2019對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，利用SPSS 22.0進(jìn)行單因素One–way ANOVA檢驗(yàn)，利用最小顯著差異法（LSD）分析差異性，顯著水平0.05，Pearson雙尾檢驗(yàn)相關(guān)性。采用因子分析對(duì)不同處理中根際土壤微生物數(shù)量和理化性質(zhì)進(jìn)行主成分分析，表格中的數(shù)據(jù)均以4次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤的形式列出。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)根際土壤微生物的影響

由表1可知，與拉巴豆混種改變了美洲商陸根際土壤微生物的數(shù)量和結(jié)構(gòu)，較美洲商陸單種（CK），美洲商陸和拉巴豆以3∶1（S6L2）、1∶1（S4L4）和1∶3（S2L6）混種時(shí)根際土壤細(xì)菌數(shù)量顯著降低了52.46%、

54.69%和67.19%，放線菌數(shù)量顯著降低了70.91%、70.68%和68.64%，微生物總數(shù)顯著降低了52.25%、51.57%和53.24%，真菌所占比例顯著增加了128.83%、

149.85%和205.84%，放線菌所占比例顯著降低了34.63%、34.88%和27.99%（P＜0.05），1∶1（S4L4）和1∶3（S2L6）混種時(shí)根際土壤真菌數(shù)量較單種（CK）顯著增加了20.74%和42.96%（P＜0.05）。

2.2 不同處理對(duì)根際土壤理化性質(zhì)的影響

美洲商陸根際土壤全氮、全磷、堿解氮、速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量在不同處理間均存在明顯差異（表2）。其中1∶1（S4L4）和1∶3（S2L6）混種時(shí)根際土壤全氮含量較單種（CK）顯著降低了8.08%

和9.09%（P＜0.05）；3∶1（S6L2）、1∶1（S4L4）和1∶3（S2L6）混種時(shí)土壤全磷含量較單種（CK）顯著降低了19.44%、30.56%和30.56%，堿解氮含量顯著降低了4.58%、7.62%和31.59%，速效鉀含量顯著降低了15.22%、27.91%和40.58%，有機(jī)質(zhì)含量較CK組顯著降低了19.80%、32.86%和39.99%（P＜0.05）；1∶1（S4L4）和1∶3（S2L6）混種時(shí)土壤速效磷含量較單種（CK）顯著降低了34.01%和50.19%

（P＜0.05）。

2.3 根際土壤微生物數(shù)量與理化性質(zhì)的相關(guān)性分析

對(duì)根際土壤微生物數(shù)量和理化性質(zhì)做相關(guān)性分析（表3），結(jié)果顯示土壤細(xì)菌數(shù)量與放線菌數(shù)量極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與全磷、堿解氮和有機(jī)質(zhì)含量顯著正相關(guān)（P＜0.05）；真菌數(shù)量與全磷和有機(jī)質(zhì)含量顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），與堿解氮、速效磷和速效鉀含量極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；放線菌數(shù)量與全磷含量顯著正相關(guān)（P＜0.05），全氮含量與速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量顯著正相關(guān)（P＜0.05）；全磷含量與堿解氮、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與速效磷含量顯著正相關(guān)（P＜0.05）；堿解氮含量與速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量極顯著正相關(guān)（P＜0.01），速效磷含量與速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；速效鉀含量與有機(jī)質(zhì)含量極顯著正相關(guān)（P＜0.05）。

2.4 根際土壤微環(huán)境因子主成分分析

在相關(guān)性分析的基礎(chǔ)上，采用SPSS 22.0軟件對(duì)不同處理美洲商陸根際土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)共10個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析（表4），

從表4可以看出第1個(gè)主成分的方差百分比為70.812%

第1、第2個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到85.559%，因此共提取到2個(gè)主成分。由成分矩陣表（表5）可知第一主成分主要由全磷、堿解氮、有機(jī)質(zhì)和速效鉀等組成，第二主成分主要是全鉀、放線菌和細(xì)菌等組成，根據(jù)載荷矩陣分別得出2個(gè)主成分得分的計(jì)算方程如下：

Y1=0.115X1-0.119X2+0.095X3+0.100X4+0.137X5-0.067X6+0.137X7+0.128X8-0.132X9+0.130X10" " " " " （1）

Y2=0.388X1+0.093X2+0.457X3-0.023X4+0.034X5+

0.527X6-0.103X7-0.035X8-0.014X9-0.065X10" " " " " "（2）

為進(jìn)一步判斷不同處理對(duì)土壤環(huán)境因子的作用大小，計(jì)算出綜合評(píng)分F值，F(xiàn)值由每個(gè)主成分得分乘以各自權(quán)重求和所得，即F=a1×F1+a2×F2；ai=Fi的方差解釋率/總的方差解釋率（i從1到2），求解得a1=82.76%，a2=17.24%。根據(jù)綜合評(píng)分（表6）結(jié)果可知，不同處理得分排名依次為CK、S6L2、S4L4、S2L6。說明隨著拉巴豆所占比例增加，美洲商陸根際土壤養(yǎng)分含量逐漸降低，美洲商陸和拉巴豆以1∶3混種時(shí)根際土壤肥力條件最差，更有利于對(duì)美洲商陸進(jìn)行替代控制。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

微生物作為土壤的重要組成成分之一，在土壤系統(tǒng)中參與許多生物化學(xué)反應(yīng)，對(duì)土壤中有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)的分解、養(yǎng)分的吸收和循環(huán)轉(zhuǎn)化等過程起到了重要的驅(qū)動(dòng)作用[16]。不同種類植物間的相互作用會(huì)影響根際微生物的數(shù)量和結(jié)構(gòu)，李冰月等[17]的研究表明，四翅濱藜間作紅豆草顯著提高了細(xì)菌和放線菌數(shù)量，從而提高了土壤肥力，改善了土壤微環(huán)境，而真菌數(shù)量顯著降低，說明土壤性狀的改良，有利于減少病害的發(fā)生。在研究中，混種拉巴豆顯著降低了美洲商陸根際土壤細(xì)菌、放線菌數(shù)量和微生物總數(shù)，同時(shí)顯著降低了細(xì)菌和放線菌所占比例，進(jìn)而降低了根際土壤肥力，不利于改善土壤微環(huán)境。美洲商陸和拉巴豆以1∶1和1∶3混種顯著提高了根際土壤真菌數(shù)量和所占比例，而真菌屬多包含致病菌[18]，不利于美洲商陸的生長。

混種拉巴豆較美洲商陸單種顯著降低了根際土壤全氮、全磷、堿解氮、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量，美洲商陸和拉巴豆以1∶1和1∶3混種顯著降低了土壤速效磷含量，說明混種降低了美洲商陸根際土壤肥力，土壤養(yǎng)分減少有利于抑制美洲商陸生長，這與蔣智林等[10]的研究結(jié)果一致，說明混種時(shí)拉巴豆通過根系爭奪土壤養(yǎng)分，從而抑制美洲商陸的生長。根據(jù)相關(guān)性分析，土壤微生物與理化性質(zhì)相互影響，其中細(xì)菌數(shù)量與全磷、堿解氮和有機(jī)質(zhì)含量正相關(guān)，放線菌數(shù)量與全磷含量正相關(guān)，真菌數(shù)量與全磷和有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量負(fù)相關(guān)，可能是因?yàn)槊乐奚剃懞屠投乖诜N間競爭過程中存在一定的反饋調(diào)節(jié)機(jī)制[19]，通過改變根系分泌物的種類和含量[20]改變了根際土壤微生物數(shù)量和結(jié)構(gòu)從而改變了土壤養(yǎng)分含量。由主成分分析可知，混種拉巴豆主要通過影響根際土壤全磷、堿解氮、有機(jī)質(zhì)、速效鉀、全鉀含量及放線菌和細(xì)菌數(shù)量實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤微環(huán)境的改變。根據(jù)綜合評(píng)分結(jié)果，美洲商陸與拉巴豆以1∶3混種時(shí)對(duì)土壤微環(huán)境的改變最顯著，這與前期研究結(jié)果[21]一致，說明1∶3混種更有利于對(duì)美洲商陸進(jìn)行替代控制。

3.2 結(jié)論

混種拉巴豆顯著改變了美洲商陸根際土壤微生物數(shù)量和理化性質(zhì)，顯著降低了根際土壤肥力，這可能是拉巴豆能夠替代控制美洲商陸的原因之一。美洲商陸和拉巴豆以1∶3混種時(shí)美洲商陸根際土壤肥力條件最差，是替代控制最佳比例。

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（責(zé)任編輯：肖彥資）