豆?jié){灌根對(duì)烤煙生長(zhǎng)及土壤細(xì)菌群落的影響

戴華鑫，張艷玲，段衛(wèi)東，陳小龍，蘇新宏，任應(yīng)斌，劉文濤，李 亮，毛家偉，張 翔*

1.中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院，鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)楓楊街2 號(hào) 450001

2.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，鄭州市榆林南路16 號(hào) 450000

3.河南省煙草公司三門峽市公司，河南省三門峽市崤山路中段 472000

4.鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院，鄭州市科學(xué)大道100 號(hào) 450001

5.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，鄭州市花園路116 號(hào) 450002

豆?jié){灌根是河南三門峽煙區(qū)經(jīng)過長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐形成的一種成熟有效的有機(jī)肥追施技術(shù)，常年推廣面積占本地烤煙種植總面積的90%以上。近年來在洛陽(yáng)、平頂山、南陽(yáng)等煙區(qū)逐步推廣。傳統(tǒng)豆?jié){灌根技術(shù)包括豆?jié){制作和田間施用兩部分，將大豆用水浸泡，待大豆發(fā)脹后用機(jī)器打碎，再密封保存，于太陽(yáng)下暴曬1 周，充分發(fā)酵至發(fā)臭，最后根據(jù)土壤墑情兌水混勻，澆灌于煙株根部［1］。目前，與傳統(tǒng)豆?jié){制作方法相比，通過工廠自動(dòng)化加工生產(chǎn)的酵解豆粕營(yíng)養(yǎng)豐富、品質(zhì)穩(wěn)定，在提高烤煙品質(zhì)方面取得較好的應(yīng)用效果［2］。

土壤微生物參與土壤的形成發(fā)育、物質(zhì)循環(huán)和肥力演變等過程，是維持土壤質(zhì)量的重要組成部分［3］。土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的主要參與者，具有土壤C、N、P 和S循環(huán)的“推進(jìn)器”和土壤養(yǎng)分植物有效性的“轉(zhuǎn)換器”等多方面功能，其代謝物是植物體所需的營(yíng)養(yǎng)成分；土壤微生物種群多樣性及優(yōu)勢(shì)菌屬的變化，可在一定程度上反映土壤質(zhì)量的優(yōu)劣［4-5］。前人研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)豆?jié){灌根可提高烤煙物理、化學(xué)、外觀和感官品質(zhì)［2］，提高煙葉香氣物質(zhì)總量［6］，配施其他有機(jī)肥能促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育［7］，提高烤煙感官品質(zhì)和煙株抗病性［8］。目前，關(guān)于豆?jié){灌根對(duì)烤煙的影響研究多集中于提升烤煙質(zhì)量方面，而豆?jié){灌根對(duì)土壤養(yǎng)分、土壤微生物菌落結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)研究較少，尤其是豆?jié){灌根對(duì)土壤細(xì)菌數(shù)量、群落結(jié)構(gòu)及功能細(xì)菌豐度的影響方面尚未見報(bào)道。因此，通過盆栽和大田試驗(yàn)，檢測(cè)豆?jié){灌根前后土壤養(yǎng)分、煙株農(nóng)藝性狀和根系生長(zhǎng)的變化，明確豆?jié){灌根對(duì)土壤細(xì)菌數(shù)量、群落結(jié)構(gòu)及功能細(xì)菌的影響，以揭示其促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)和提高煙葉品質(zhì)的機(jī)理，為豆?jié){灌根這一土壤保育措施的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1.1 大田試驗(yàn)

于2017 年在河南省三門峽市盧氏縣杜關(guān)鎮(zhèn)選擇土壤肥力中等水平的平整地塊，以當(dāng)?shù)刂髟云贩N云煙87 為材料，開展豆?jié){灌根田間試驗(yàn)。傳統(tǒng)豆?jié){與酵解豆粕的營(yíng)養(yǎng)成分見表1。煙苗5 月2 日移栽，種植密度及田間管理按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行，試驗(yàn)小區(qū)的栽培條件一致。煙苗移栽28 d 后進(jìn)行豆?jié){灌根，設(shè)置3 個(gè)處理：分別為清水對(duì)照（CK）、傳統(tǒng)豆?jié){（T1）和酵解豆粕（T2）；傳統(tǒng)豆?jié){和酵解豆粕的灌根用量均為5 kg/667m2，具體施用方法參考文獻(xiàn)［1］。豆?jié){灌根后0、5、20、35、55、75 和95 d 采集大田土壤樣品。采用多點(diǎn)混合取樣法采集煙株間壟體0～15 cm 處的土壤，采集10 棵煙株根圍土壤混合成1 個(gè)樣品，每處理采集3 個(gè)混合樣品。將采集的土壤樣品分為兩部分，一部分立即用無(wú)菌封口袋包扎密封，置于干冰中帶回至實(shí)驗(yàn)室于-80℃冰箱中保存，用于土壤DNA 的提??；另一部分裝入布袋，室內(nèi)自然風(fēng)干，過2 mm 篩后用于土壤有機(jī)質(zhì)、速效氮、有效磷、速效鉀、有效鐵、交換性鈣、交換性鎂、活性有機(jī)碳及土壤蛋白等養(yǎng)分指標(biāo)的測(cè)定。煙株打頂前測(cè)定株高、節(jié)距、莖圍、留葉數(shù)、最大葉長(zhǎng)和葉寬等農(nóng)藝性狀指標(biāo)，每處理15 次重復(fù)。

1.1.2 盆栽試驗(yàn)

采集河南省三門峽市盧氏縣大田試驗(yàn)用的煙田土壤，充分混勻過篩后去除石塊等雜質(zhì)，裝入40 L 塑料盆中。選取六葉一心生長(zhǎng)期的云煙87 煙苗，于5 月2 日前移栽，每處理10 盆，每盆3 株，移栽28 d 后進(jìn)行間苗處理，保留1 株，處理設(shè)置同大田試驗(yàn)。豆?jié){灌根處理40 d 后，用自來水沖洗煙株根系，待根系上土壤全部被沖掉后，置于WinRHIZO PRO 根系掃描系統(tǒng)（加拿大Regent 公司）中測(cè)定根系生長(zhǎng)指標(biāo)，最后放入55 ℃烘箱中烘干稱量。

表1 傳統(tǒng)豆?jié){與酵解豆粕的營(yíng)養(yǎng)成分比較Tab.1 Nutrient compositions of traditional soymilk and fermented soymeal （g/kg）

1.2 測(cè)定方法

1.2.1 土壤養(yǎng)分含量的測(cè)定

采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定土壤堿解氮含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）［9］；采用NaHCO3浸提—鉬藍(lán)比色法測(cè)定有效磷含量［9］；采用NH4OAc 浸提—火焰光度法測(cè)定速效鉀含量［9］；采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)含量［9］；采用二乙三胺五乙酸浸提—原子吸收分光光度法測(cè)定有效態(tài)鐵、交換性鈣和鎂含量［9］。參照康奈爾土壤健康評(píng)價(jià)中的試驗(yàn)方法測(cè)定土壤蛋白和活性有機(jī)碳含量［9］。

1.2.2 土壤細(xì)菌多樣性與數(shù)量檢測(cè)

采用土壤DNA 專用提取試劑盒（PowerSoil DNA Isolation Kit，美國(guó)MO BIO Laboratories 公司）提取土壤微生物基因組DNA，將獲得的DNA 樣品置于-20℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

PCR反應(yīng)引物515F（5′-GTGCCAGCMGCCGCG GTAA-3′）和926R（5′-CCGTCAATTCMTTTGAGTT T-3′）。利用膠回收試劑盒（美國(guó)Axygen 公司）回收PCR 產(chǎn)物，獲得PCR 擴(kuò)增目的片段，并連接pMD18-T 載體（日本Takara 公司），轉(zhuǎn)化感受態(tài)細(xì)胞，進(jìn)行PCR 菌落鑒定，對(duì)陽(yáng)性克隆進(jìn)行測(cè)序。根據(jù)測(cè)序結(jié)果，利用質(zhì)粒提取試劑盒（美國(guó)Axygen公司）提取含有目的片段的質(zhì)粒作為標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)粒，利用Qubit 3.0（美國(guó)Invitrogen 公司）測(cè)定質(zhì)粒DNA溶液濃度，并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)粒的拷貝數(shù)。通過熒光定量PCR 構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)曲線。采用FTC-3000TM Real-Time qPCR 系統(tǒng)（上海Funglyn Biotech 公司）定量PCR 儀，SRBR Premix Ex TaqTM（2×）（日本Takara 公司）進(jìn)行定量分析，結(jié)果以目標(biāo)微生物拷貝數(shù)表示。

1.2.3 細(xì)菌16S rDNA 序列擴(kuò)增和MiSeq 測(cè)序

選取16S rDNA 的V4～V5 區(qū)序列進(jìn)行高通量測(cè)序分析，采用兩步PCR 擴(kuò)增方法進(jìn)行文庫(kù)構(gòu)建，MiSeq 測(cè)序及序列優(yōu)化具體步驟參照文獻(xiàn)［10］。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用97%相似性進(jìn)行OTU（operational taxonomic unit）聚 類（UPARSE software），OTU 代表序列與SILVA 128 數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)進(jìn)行物種信息注釋?；诜诸悓W(xué)信息，在門、綱、目、科、屬分類水平上進(jìn)行群落結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)分析。利用mothur（Version 1.33.3）進(jìn)行Chao 物種豐富度和Shannon物種多樣性分析。利用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析，采用Duncan's 新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 豆?jié){灌根對(duì)大田土壤養(yǎng)分含量的影響

由表2 可知，豆?jié){（傳統(tǒng)豆?jié){和酵解豆粕）灌根前，不同處理間各營(yíng)養(yǎng)元素含量無(wú)顯著差異。豆?jié){灌根初期（5 d），清水處理后的活性有機(jī)碳、土壤蛋白含量低于豆?jié){灌根處理。灌根后20 d，酵解豆粕處理的土壤速效氮、有效磷、速效鉀含量顯著高于對(duì)照和傳統(tǒng)豆?jié){處理，交換性鈣和交換性鎂含量顯著高于對(duì)照；豆?jié){灌根后55、75 和95 d，土壤中的速效氮和有效磷含量顯著高于對(duì)照；豆?jié){灌根后75 d 和95 d，土壤速效鉀含量顯著高于對(duì)照。而豆?jié){灌根對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和有效鐵含量無(wú)顯著影響。與對(duì)照相比，土壤蛋白和活性有機(jī)碳含量在豆?jié){灌根后5 d 和20 d 均顯著升高；在傳統(tǒng)豆?jié){灌根后35 d 土壤蛋白仍保持較高含量，35 d之后處理間含量無(wú)明顯差異。

2.2 豆?jié){灌根對(duì)大田烤煙農(nóng)藝性狀的影響

由表3 可知，豆?jié){灌根對(duì)大田烤煙株高、節(jié)距、莖圍、留葉數(shù)、中部葉最大葉寬、上部葉最大葉長(zhǎng)等生長(zhǎng)指標(biāo)的影響不大，但傳統(tǒng)豆?jié){和酵解豆粕處理后中部葉最大葉長(zhǎng)分別顯著高于對(duì)照1.9 cm和2.1 cm，上部葉最大葉寬顯著高于對(duì)照1.6 cm和1.7 cm。因此，豆?jié){灌根能促進(jìn)大田烤煙葉片的生長(zhǎng)。

2.3 豆?jié){灌根對(duì)盆栽烤煙生長(zhǎng)的影響

由表4 可知，與對(duì)照相比，豆?jié){灌根后的盆栽煙株總根長(zhǎng)、根表面積、根直徑、單位體積根長(zhǎng)、根體積、根干質(zhì)量等指標(biāo)均顯著提高。與對(duì)照相比，傳統(tǒng)豆?jié){和酵解豆粕處理后總根長(zhǎng)分別提高16.6%和12.8%，根表面積分別提高21.1%和25.1%，根直徑分別提高15.0%和17.4%，單位體積根長(zhǎng)分別提高16.8%和13.1%，根體積分別提高27.7%和29.5%，根干質(zhì)量分別提高16.6%和17.6%。

表2 豆?jié){灌根對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響①Tab.2 Effects of root irrigation with soymilk on soil nutrient contents （mg/kg）

表3 豆?jié){灌根對(duì)大田烤煙農(nóng)藝性狀的影響Tab.3 Effects of root irrigation with soymilk on agronomic traits of flue-cured tobacco in fields

表4 豆?jié){灌根對(duì)盆栽烤煙根系生長(zhǎng)的影響Tab.4 Effects of root irrigation with soymilk on root growth of potted flue-cured tobacco

由表5 可知，與對(duì)照相比，豆?jié){灌根后盆栽煙株的株高和莖圍無(wú)明顯變化，煙株留葉數(shù)顯著增加；傳統(tǒng)豆?jié){和酵解豆粕處理后，煙株中部葉及上部葉葉長(zhǎng)和葉寬均顯著增加，其中，中部葉最大葉長(zhǎng)分別增加2.9 cm 和2.6 cm，葉寬分別增加1.8cm和1.5cm；上部葉最大葉長(zhǎng)分別增加2.9 cm 和3.0 cm，葉寬分別增加1.6 cm 和2.1 cm。綜合來看，豆?jié){灌根能顯著促進(jìn)烤煙根系及地上部葉片的生長(zhǎng)發(fā)育。

表5 豆?jié){灌根對(duì)盆栽烤煙地上部生長(zhǎng)的影響Tab.5 Effects of root irrigation with soymilk on aerial parts of potted flue-cured tobacco

2.4 豆?jié){灌根對(duì)大田土壤細(xì)菌數(shù)量的影響

由圖1 可知，豆?jié){灌根前土壤中細(xì)菌數(shù)量差異不大；傳統(tǒng)豆?jié){處理后5 d 和20 d 細(xì)菌數(shù)量呈上升趨勢(shì)，分別為5.59×108cfu·g-1和11.61×108cfu·g-1。酵解豆粕處理后5 d 土壤中細(xì)菌數(shù)量達(dá)到最大值，為9.34×108cfu·g-1，是對(duì)照的7.7 倍；豆?jié){灌根處理后35 d 至95 d 土壤細(xì)菌數(shù)量呈波動(dòng)變化，但顯著低于灌根初期；清水對(duì)照處理的細(xì)菌數(shù)量變化不大。

圖1 豆?jié){灌根對(duì)土壤細(xì)菌數(shù)量的影響Fig.1 Effects of root irrigation with soymilk on number of soil bacteria

2.5 豆?jié){灌根對(duì)土壤細(xì)菌多樣性的影響

由表6 看出，各樣品OTU 數(shù)目分布在1 107～2 132 之間，序列覆蓋率均達(dá)到0.98 以上，說明各樣品文庫(kù)中包含了細(xì)菌群落的絕大多數(shù)細(xì)菌類群，基本能反映群落結(jié)構(gòu)組成。傳統(tǒng)豆?jié){和酵解豆粕處理后5 d 和20 d，細(xì)菌OTU 數(shù)量顯著下降，表明豆?jié){（尤其是酵解豆粕）處理短時(shí)間內(nèi)能明顯改變土壤的微生態(tài)環(huán)境。豆?jié){灌根后35 d 和55 d，酵解豆粕細(xì)菌OTU 數(shù)量低于對(duì)照；豆?jié){灌根后75 d細(xì)菌OTU 數(shù)量顯著高于對(duì)照；豆?jié){灌根后95 d，3個(gè)處理間細(xì)菌OTU 數(shù)量無(wú)顯著差異。

由圖2 可知，豆?jié){灌根后5 d，酵解豆粕處理的Chao 和Shannon 數(shù)值顯著低于對(duì)照和傳統(tǒng)豆?jié){。豆?jié){灌根后35 d 和95 d，3 種處理間土壤細(xì)菌Chao 和Shannon 指數(shù)無(wú)顯著變化。酵解豆粕處理后35 d 和95 d，Chao 和Shannon 指數(shù)無(wú)顯著變化。

2.6 豆?jié){灌根對(duì)大田土壤細(xì)菌（門水平）群落結(jié)構(gòu)的影響

豆?jié){灌根不同時(shí)間點(diǎn)土壤細(xì)菌門水平的相對(duì)豐度見圖3。樣品中含量大于1%的細(xì)菌類群共有13 個(gè)，分別為變形菌門（Proteobacteria）、放線菌門（Actinobacteria）、擬桿菌門（Bacteroidetes）、酸桿菌門（Acidobacteria）、綠彎菌門（Chloroflexi）、芽單胞菌 門 （Gemmatimonadetes） 、浮 霉 菌 門（Planctomycetes）、厚壁菌門（Firmicutes）、硝化螺旋菌門（Nitrospirae）、藍(lán)細(xì)菌（Cyanobacteria）、棲熱菌 門（Deinococcus-Thermus）、疣 微 菌 門（Verrucomicrobia）、裝甲菌門（Armatimonadetes）。

表6 豆?jié){灌根對(duì)土壤細(xì)菌OTUs 的影響Tab.6 Effects of root irrigation with soymilk on soil bacteria OTUs

豆?jié){灌根初期（5 d），不同處理間土壤優(yōu)勢(shì)菌門豐度差異明顯。豆?jié){灌根初期，土壤變形菌門和擬桿菌門相對(duì)豐度上升明顯，放線菌門、酸桿菌門、綠彎菌門、浮霉菌門和硝化螺旋菌門所占比例下降顯著，表明豆?jié){灌根短期內(nèi)可明顯改變土壤的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)；傳統(tǒng)豆?jié){和酵解豆粕處理對(duì)土壤細(xì)菌群落的影響也有差異，與對(duì)照相比，傳統(tǒng)豆?jié){施用后放線菌門所占比例顯著下降，酵解豆粕施用后的芽單胞菌門和裝甲菌門所占比例下降明顯，而厚壁菌門所占比例有所上升，這可能是由于傳統(tǒng)豆?jié){與酵解豆粕自身性質(zhì)不同造成的。豆?jié){灌根后中后期（35 d 和95 d），不同處理間主要的13 種細(xì)菌門類的相對(duì)豐度無(wú)顯著差異。

圖2 豆?jié){灌根后5 d（A、D）、35 d（B、E）和95 d（C、F）土壤細(xì)菌Chao 和Shannon 指數(shù)比較Fig.2 Comparison of Chao and Shannon indices of soil bacteria on the 5th(A,D),35th(B,E)and 95th(C,F)days after root irrigation with soymilk

圖3 豆?jié){灌根后5 d（A）、35 d（B）和95 d（C）土壤細(xì)菌門水平群落分布相對(duì)豐度比較Fig.3 Abundances of bacterial communities at phylum level in tobacco-planting soil on the 5th(A),35th(B)and 95th(C)days after root irrigation with soymilk

2.7 豆?jié){灌根對(duì)大田土壤功能性細(xì)菌屬相對(duì)豐度的影響

由表7 看出，土壤中不同細(xì)菌屬在豆?jié){灌根前后表現(xiàn)差異較大，如鏈霉菌屬和克雷白氏桿菌屬在酵解豆粕處理后的豐度分別為6.23%和3.53%，顯著高于傳統(tǒng)豆?jié){處理（1.59%和0.04%）和對(duì)照（2.78%和0.01%）；鞘脂單胞菌屬在傳統(tǒng)豆?jié){處理后的豐度（1.39%）顯著高于酵解豆粕處理（0.33%）和對(duì)照（0.20%）；產(chǎn)黃桿菌屬、Massilia、噬幾丁質(zhì)菌屬、鞘氨醇桿菌屬等在豆?jié){灌根后的豐度均顯著增加；除硝化細(xì)菌屬和芽單胞菌屬外，其他參與養(yǎng)分循環(huán)的細(xì)菌屬豐度均低于傳統(tǒng)豆?jié){或酵解豆粕處理。芽孢桿菌屬、假單胞菌屬、Pseudoduganella 和藤黃色桿菌屬等4 種細(xì)菌為植物 根 際 促 生 菌（Plant growth promoting rhizobacteria，PGPR 菌），其主要功能是分泌植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑而促進(jìn)植物生長(zhǎng)。與對(duì)照相比，4 種細(xì)菌屬在對(duì)照中的豐度均顯著低于傳統(tǒng)豆?jié){和酵解豆粕處理。豆?jié){灌根后，溶桿菌屬、假黃單胞菌屬、分枝桿菌屬和蛭弧菌屬等拮抗微生物的豐度均高于對(duì)照，可通過溶菌作用或產(chǎn)生抗生素類物質(zhì)等方式對(duì)土傳病原菌產(chǎn)生拮抗作用。豆?jié){灌根處理后致病菌Aquicella 的相對(duì)豐度下降50%。

表7 豆?jié){灌根初期土壤中功能細(xì)菌的豐度變化Tab.7 Changes in abundances of soil bacteria at early stage of root irrigation with soymilk （%）

3 討論

3.1 豆?jié){灌根條件下植煙土壤細(xì)菌數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)的變化

細(xì)菌是土壤中的主要微生物類群，在土壤的物質(zhì)循環(huán)轉(zhuǎn)化中發(fā)揮著重要作用。土壤細(xì)菌的數(shù)量、多樣性和群落結(jié)構(gòu)與植物生長(zhǎng)及病害防治密切相關(guān)［11-12］。研究發(fā)現(xiàn)，施用芝麻餅肥可明顯改善烤煙根際微生物區(qū)系，顯著提高各類微生物數(shù)量［13］。秸稈還田和腐熟有機(jī)肥對(duì)提高土壤微生物數(shù)量有明顯作用，對(duì)植煙土壤細(xì)菌群落多樣性無(wú)顯著影響［14］，與本試驗(yàn)中豆?jié){灌根后土壤細(xì)菌數(shù)量大幅度提高，灌根中后期細(xì)菌多樣性指數(shù)與對(duì)照相比無(wú)顯著差異的研究結(jié)果一致。這可能是由于傳統(tǒng)豆?jié){和酵解豆粕施入土壤后，增加了土壤活性有機(jī)碳和土壤蛋白含量，為細(xì)菌快速繁殖提供了新的能源和營(yíng)養(yǎng)源，而未改變土壤細(xì)菌的多樣性指數(shù)。本研究中各處理土壤的優(yōu)勢(shì)菌群均為變形菌門、放線菌門、擬桿菌門等13 個(gè)優(yōu)勢(shì)菌群，但其所占比例有較大差異，這與前人的研究結(jié)果一致［15］。變形菌門被認(rèn)為是土壤中最常見的菌門［16］，與土壤中碳的利用有關(guān)［17］；酸桿菌在土壤中分布廣泛，多存活于貧瘠的土壤環(huán)境中［18-19］，其豐富度與碳可用性呈負(fù)相關(guān)［17］。因此，變形菌門和酸桿菌門可用作土壤養(yǎng)分狀況的指示菌［20］。放線菌是產(chǎn)生抗生素的主要細(xì)菌，土壤中放線菌數(shù)量及拮抗放線菌的比例，對(duì)調(diào)整土壤微生物生態(tài)平衡有至關(guān)重要作用［21］。本研究中豆?jié){灌根后，土壤中變形菌門相對(duì)豐度提高明顯，酸桿菌門所占比例下降顯著，表明豆?jié){灌根處理可能提高了土壤碳源的可利用性，這也與檢測(cè)到的土壤活性有機(jī)碳含量增加的試驗(yàn)結(jié)果一致；其次，傳統(tǒng)豆?jié){灌根后放線菌門所占比例顯著下降，可能是因?yàn)閭鹘y(tǒng)豆?jié){中存在有抑制放線菌門的抗菌物質(zhì)所致。

土壤微生物可對(duì)土壤的微小變化作出敏感反應(yīng)，其群落結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了土壤的生物活性，因此被認(rèn)為是土壤生態(tài)系統(tǒng)變化的預(yù)警指標(biāo)［22-23］。土壤特異微生物主要包括生理類群微生物、拮抗微生物、病原微生物等［24］；對(duì)植物的積極作用主要有參與養(yǎng)分循環(huán)、抑制病原菌以及分泌植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等，消極作用主要是產(chǎn)生病害［25-26］。微生物生理類群在土壤生態(tài)中發(fā)揮重要作用，如硝化螺菌屬、固氮菌、鞘脂單胞菌屬、假單胞菌屬、鞘氨醇桿菌屬等在物質(zhì)轉(zhuǎn)化中具有特定的功能，其分布特征和數(shù)量通常與土壤碳氮循環(huán)密切相關(guān)，直接影響土壤肥力［27］。本試驗(yàn)中豆?jié){灌根初期，除硝化螺菌屬和芽單胞菌屬在對(duì)照中的豐度高于傳統(tǒng)豆?jié){和酵解豆粕處理外，多種細(xì)菌如鏈霉菌屬、產(chǎn)黃桿菌屬、水恒桿菌屬、克雷白氏桿菌、鞘脂單胞菌屬、鏈霉菌屬、Massilia、鞘氨醇桿菌屬、噬胞菌屬、纖維弧菌屬等在土壤中的相對(duì)豐度均有顯著提高，這些功能細(xì)菌在根際周圍發(fā)揮了固氮、解磷、解鉀、礦化復(fù)雜有機(jī)物、降解有機(jī)物以及分泌生長(zhǎng)激素促進(jìn)根系生長(zhǎng)的作用，說明豆?jié){灌根能促進(jìn)植煙土壤中有益生理類群微生物的繁殖，進(jìn)而影響土壤肥力［28-29］。

植物根際促生菌對(duì)土壤有害病原微生物與非寄生性根際有害微生物都有生防作用，可促進(jìn)植物對(duì)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的吸收和利用，并可產(chǎn)生有益于植物生長(zhǎng)的代謝產(chǎn)物（如生長(zhǎng)素），進(jìn)而促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育［30］。有報(bào)道認(rèn)為，芽孢桿菌屬和假單胞菌屬是土壤中分布較多的根際促生菌之一［31］，Pseudoduganella 是健康土壤中的標(biāo)志細(xì)菌之一［32］，藤黃色桿菌屬能促進(jìn)植物根系生長(zhǎng)［33］。本研究中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)豆?jié){及酵解豆粕施用后，芽孢桿菌、假單胞菌屬豐度顯著提高，說明豆?jié){灌根有利于煙株根系吸收礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)。

溶桿菌屬、假黃單胞菌屬、分枝桿菌和蛭弧菌屬等作為生防細(xì)菌，具有溶菌作用，可拮抗多種植物病害［34］，Aquicella 是連作土壤中的土傳病原菌之一［20］。豆?jié){灌根后4 種生防細(xì)菌屬的豐度均高于對(duì)照，而致病菌Aquicella 豐度低于對(duì)照，說明豆?jié){灌根能提高根際土壤拮抗微生物的豐度，降低致病菌含量，有利于土壤根際周圍形成健康微生物群落結(jié)構(gòu)，促進(jìn)烤煙根系生長(zhǎng)發(fā)育。

3.2 豆?jié){灌根條件下植煙土壤養(yǎng)分和烤煙生長(zhǎng)的變化

大田土壤中的氮素及中微量微量元素可通過施肥補(bǔ)充，一旦補(bǔ)充量不足或補(bǔ)充時(shí)間錯(cuò)位，土壤養(yǎng)分易出現(xiàn)虧損，致使農(nóng)作物生長(zhǎng)不良，嚴(yán)重時(shí)甚至造成大幅減產(chǎn)［35］。傳統(tǒng)豆?jié){和酵解豆粕中有機(jī)質(zhì)含量高，且含有一定量的氮、磷、鉀及中微量元素。在烤煙由團(tuán)棵期轉(zhuǎn)至旺長(zhǎng)期的關(guān)鍵階段，豆?jié){灌根在補(bǔ)充土壤水分的同時(shí)，可作為土壤養(yǎng)分元素的重要補(bǔ)充途徑。有研究表明，秸稈還田和腐熟有機(jī)肥可提高植煙土壤的速效鉀、有機(jī)碳、有效鎂等養(yǎng)分含量［14］；復(fù)方有機(jī)菌肥可顯著提高土壤堿解氮含量，與化肥和芝麻餅肥配施可明顯提高土壤肥力水平［36］。生物有機(jī)肥不僅能顯著提高土壤有機(jī)碳、速效磷和速效鉀含量，同時(shí)可提高土壤微生物的功能多樣性［37］?；旌嫌袡C(jī)肥、汽爆玉米秸稈和草炭等有機(jī)物料可明顯提高土壤活性有機(jī)碳含量和碳庫(kù)活度，改善煙株根際土壤環(huán)境［38-39］。本試驗(yàn)中傳統(tǒng)豆?jié){和酵解豆粕處理后，土壤活性有機(jī)碳和土壤蛋白在豆?jié){灌根初期上升明顯?；钚杂袡C(jī)碳和土壤蛋白作為土壤中微生物的主要碳源和氮源，可促進(jìn)煙株根系周圍形成更加健康的土壤微生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)煙草根系生長(zhǎng)發(fā)育，這可能是豆?jié){灌根促進(jìn)烤煙根系生長(zhǎng)的主要原因之一。總體來看，豆?jié){灌根初期參與土壤養(yǎng)分循環(huán)、抑制病原菌、分泌植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑及抑制病原菌等功能細(xì)菌的豐度顯著提高，伴隨土壤活性有機(jī)碳和土壤蛋白含量顯著升高，煙株根系生長(zhǎng)健壯；豆?jié){灌根中后期土壤速效氮、有效磷、速效鉀等養(yǎng)分含量保持較高水平，并一直持續(xù)到烤煙成熟期，這可能是煙株中上部葉片長(zhǎng)寬增加的主要原因。

4 結(jié)論

豆?jié){灌根初期土壤蛋白和活性有機(jī)碳含量顯著提高，中后期土壤堿解氮、有效磷和速效鉀等養(yǎng)分保持較高含量水平。豆?jié){灌根可促進(jìn)烤煙根系和地上部煙葉生長(zhǎng)，豆?jié){灌根初期土壤中多個(gè)優(yōu)勢(shì)菌門豐度差異明顯，參與養(yǎng)分循環(huán)、分泌植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、抑制病原菌等功能細(xì)菌豐度明顯升高。因此，豆?jié){灌根可提高土壤養(yǎng)分含量，提升功能細(xì)菌的相對(duì)豐度，改善土壤微生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)烤煙根系和葉片生長(zhǎng)發(fā)育。