不同菌肥對華重樓根際土壤微生物多樣性及理化性質(zhì)的影響*

冼康華，蘇 江，付傳明，何 文，劉寶駿，黃寧珍，何金祥

(廣西壯族自治區(qū)中國科學(xué)院廣西植物研究所，廣西喀斯特植物保育與恢復(fù)生態(tài)學(xué)重點實驗室，廣西桂林 541006)

0 引言

華重樓(Parispolyphyllavar.chinensis)為百合科(Liliaceae)重樓屬(Paris)多年生草本植物，具有清熱解毒、消腫止痛、涼肝定驚等功效，是我國傳統(tǒng)名貴中藥材[1,2]。華重樓對生長環(huán)境要求高，且生長緩慢，種子從發(fā)芽到藥用，一般需10年以上[3]。研究表明，藥用植物產(chǎn)生的黃酮、生物堿、萜類等次級代謝產(chǎn)物，在生長過程中很容易釋放到土壤中，從而引起植物根際土壤理化性質(zhì)的改變，導(dǎo)致根際土壤微生物和土壤酶活性的變化[4]。華重樓長時間的單一化種植及次級代謝產(chǎn)物的逐年累積極易引發(fā)連作障礙，從而導(dǎo)致華重樓的品質(zhì)和產(chǎn)量難以得到保障，嚴(yán)重影響華重樓的產(chǎn)量及產(chǎn)業(yè)發(fā)展。因此，在栽培生產(chǎn)中有針對性地選擇合適的微生物肥料科學(xué)合理施肥，維持栽培地土壤理化性狀和有益微生物群體、數(shù)量的平衡，是華重樓人工栽培成功的關(guān)鍵[5,6]。

目前，已有多位學(xué)者多方面報道華重樓的人工施肥研究。鄭欽方等[7]在華重樓施肥時以腐熟的有機肥為主，輔施葉面肥，不施化肥。李偉等[8]則以充分腐熟的廄肥(如羊糞)混合史丹利復(fù)合肥為主要肥料。劉哲等[9]研究不同梯度水平氮、磷、鉀肥對華重樓根莖產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，氮、磷、鉀肥配施有利于華重樓根莖的增重率、總皂苷含量和浸出物含量的提高。而有關(guān)華重樓栽培中微生物菌肥的應(yīng)用卻鮮有報道，選擇何種類型的菌肥有待進一步研究。微生物菌肥是一類含有特定微生物活體的肥料，通過微生物的生命活動及代謝產(chǎn)物促使農(nóng)作物得到特定施肥效應(yīng)，具有應(yīng)用效果好、保護環(huán)境、對作物增產(chǎn)增效、安全無毒等優(yōu)點[10-12]，因而在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用范圍不斷擴大。但由于現(xiàn)階段仍存在菌種效能不穩(wěn)定且肥效短期不明顯、肥料種類少等問題[13]，尤其是許多珍稀瀕危中藥材仍未有穩(wěn)定高效的微生物菌肥種類，從而導(dǎo)致我國中藥材產(chǎn)業(yè)種植技術(shù)落后、品質(zhì)退化、農(nóng)藥殘留等問題日益突出。因此，開展我國傳統(tǒng)特色中藥材微生物菌肥的研究工作十分有意義。研究表明，微生物菌肥可以改良土壤微生態(tài)結(jié)構(gòu)[13,14]，從而提高土壤肥力[15-17]與肥料利用效率[18,19]，促進中藥材生長，提高中藥材的產(chǎn)量和品質(zhì)[20-23]，目前在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特別是經(jīng)濟作物栽培上得到廣泛應(yīng)用。根際土壤微生物群落多樣性可敏感地反映出植物的生長、繁殖以及代謝活動的變化[24]，施加菌肥后，根際土壤微生物必然會發(fā)生變化，根際微生物的組成和結(jié)構(gòu)變化對植物的生長發(fā)育、營養(yǎng)吸收和抗逆性等都會產(chǎn)生影響。同時，由于多方面的作用，土壤理化性質(zhì)也可能發(fā)生相應(yīng)的改變。因此，研究根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及土壤理化性質(zhì)的變化可以快速推測出所用菌肥對華重樓生長的影響。

本研究選用兩種常用的微生物菌肥，內(nèi)含的微生物菌種分別為枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)和解淀粉芽孢桿菌(B.amyloliquefaciens)[25]?？莶菅挎邨U菌是芽孢桿菌屬中的一種革蘭氏陽性菌，其分泌的脂肽類、抗菌蛋白、酚類及多烯類等抗菌物質(zhì)具有抑制病原真菌的效果[26,27]；解淀粉芽孢桿菌對植物病原菌具有很強的抑制力，其產(chǎn)生的酶類、脂肽類抗生素、生物表面活性素、聚酮類化合物和抑菌蛋白，在生物防治應(yīng)用中對植物病原真菌、細菌、病毒、線蟲的抑制起主要作用，同時能夠促進植物根系及植株生長，并具有誘導(dǎo)植物產(chǎn)生系統(tǒng)抗性的能力，從而減少病害的發(fā)生[28-30]。本研究通過高通量測序技術(shù)分析使用不同菌肥后華重樓根際土壤微生物的變化，篩選出適合華重樓生長的微生物菌肥種類，為華重樓的人工栽培技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 植物材料

以引種至廣西植物研究所內(nèi)1年半、根莖刻痕數(shù)為5個的華重樓為實驗材料。

1.2 微生物菌肥類型

枯草芽孢桿菌：水劑，有效活菌數(shù)≥10億/g；解淀粉芽孢桿菌：粉劑，有效活菌數(shù)≥10億/g，含有機質(zhì)≥65%。

1.3 實驗設(shè)計

2019年3-10月完成田間實驗，選取長勢一致的華重樓，分為4個處理組，每個處理組種植30株。處理組1 (J1)：僅施用枯草芽孢桿菌，施用濃度為6 g/m2，施用方式為兌水灌根；處理組2 (J2)：僅施用解淀粉芽孢桿菌，施用濃度為120 g/m2,施用方式為拌土圍根；處理組3 (J3)：兩種微生物菌肥混施，其中枯草芽孢桿菌施用濃度為6 g/m2,施用方式為兌水灌根，解淀粉芽孢桿菌施用濃度為120 g/m2,施用方式為拌土圍根；處理組4 (J4)：不施菌肥，為對照處理組。各處理3次重復(fù)，施肥后按常規(guī)方法管理。

1.4 土壤樣品采集與處理

當(dāng)年11月于每個處理組隨機選取華重樓10株，抖去根系上附著顆粒較大的土壤，收集根系以及附著的土壤即為根際土，將混合均勻的根際土壤放入無菌塑料袋中，用標(biāo)簽記錄采樣的信息，放入戶外保鮮箱后立即帶回實驗室，每個采樣點3次重復(fù)。采集的土壤一份置于-80℃下保存，用于土壤DNA提取及后續(xù)的細菌16S rDNA和真菌18S rDNA測序；一份室內(nèi)自然風(fēng)干，研磨，過2 mm篩，用于土壤理化性質(zhì)測定。

1.5 測定方法

土壤理化性質(zhì)測定參照《土壤農(nóng)化分析》[31]，測定項目和方法如下：全氮TN (凱氏定氮法)、全磷TP(鉬銻顯色法)、全鉀TK (火焰光度法或原子吸收分光光度法)、土壤有機碳TOC (重鉻酸鉀水合加熱法)、銨態(tài)氮A和硝態(tài)氮N (定氮儀法)、速效磷AP(鹽酸-氟化銨法)、速效鉀AK (浸提+原子吸收法)和pH值。

土壤微生物DNA提取和測序：使用土壤基因組DNA快速抽提試劑盒[生工生物工程(上海)股份有限公司]提取土壤微生物總DNA，DNA送到上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司進行測序。整個測序流程包括PCR擴增，PCR產(chǎn)物的混樣、純化，文庫的構(gòu)建。對細菌V3-V4區(qū)進行擴增，引物采用338F (5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′)和806R (5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′)。擴增程序如下：95℃預(yù)變性3 min；95℃變性30 s，53℃退火30 s，72℃延伸45 s，持續(xù)28個循環(huán)周期；72℃延伸10 min。對真菌V5-V7區(qū)進行擴增，引物采用SSU0817F(5′-TTAGCATGGAATAATRRAATA-

GGA-3′)和1196R (5′-TCTGGACCTGGTGAGTTTCC-3′)，擴增程序如下：95℃預(yù)變性3 min；95℃變性30 s，53℃退火30 s，72℃延伸45 s，持續(xù)37個循環(huán)周期；72℃延伸10 min。本研究利用Illumina平臺進行測序。

1.6 微生物組測序數(shù)據(jù)質(zhì)控與分析

對測序得到的原始數(shù)據(jù)進行拼接質(zhì)控，得到有效數(shù)據(jù)。采用Uparse軟件平臺進行操作分類單元(Operational Taxonomic Units，OTU)聚類和物種信息分析。OTU聚類步驟如下：(1)對優(yōu)化序列提取非重復(fù)序列，便于降低分析中間過程冗余計算量；(2)去除沒有重復(fù)的單序列；(3)按照97%相似性對非重復(fù)序列(不含單序列)進行OTU聚類，在聚類過程中去除嵌合體，得到OTU的代表序列；(4)將所有優(yōu)化序列map至OTU代表序列，選出與代表序列相似性在97%以上的序列，生成OTU表格。采用RDP classifier貝葉斯算法對97%相似水平的OTU代表序列進行分類學(xué)分析。

1.7 華重樓根際土壤微生物組成分析

基于測序的數(shù)據(jù)，利用R語言工具生成土壤微生物群落柱形圖(Bar圖)；利用Mothur軟件分析隨機抽樣下的Alpha多樣性指數(shù)來反映微生物群落的豐富度和多樣性，包括Ace、Chao、Simpson和Shannon指數(shù)。Ace和Chao指數(shù)反映群落中物種的數(shù)量，衡量群落的豐富度；Simpson和Shannon指數(shù)受樣品群落的物種豐富度和均勻度影響，反映群落的多樣性。Ace、Chao和Shannon指數(shù)越大，Simpson指數(shù)越小，說明樣品的物種多樣性越高。Venn圖可用于統(tǒng)計多組或多個樣本中所共有和獨有的OTU數(shù)目，采用R語言工具和作圖生成。

1.8 華重樓根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)差異性分析

利用Beta多樣性對不同樣品微生物群落間的物種多樣性進行比較分析，探索不同樣品間群落組成的相似性或差異性。用Qiime計算Beta多樣性距離矩陣，然后用R語言作圖畫樹。

1.9 數(shù)據(jù)處理

采用單因素方差分析進行差異顯著性檢驗，顯著性水平設(shè)置為0.05，用最小顯著性差異法(Least Significant Difference，LSD)進行多重比較分析，以上分析在SPSS 21.0軟件上運行，用Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用菌肥后土壤微生物群落組成差異分析

2.1.1 施用菌肥后細菌群落組成差異分析

華重樓土壤樣品中共檢測出細菌23門57綱125目185科284屬525種，各實驗樣地細菌門(Phylum)和綱(Class)水平的群落結(jié)構(gòu)如圖1所示。從門水平上(圖1a)看，根際土壤中主要優(yōu)勢菌門為變形菌門(Proteobacteria)、酸桿菌門(Acidobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)和綠彎菌門(Chloroflexi)。在門水平上，與對照組(J4)相比，施加枯草芽孢桿菌(J1)使變形菌門、放線菌門的豐度升高，酸桿菌門、綠彎菌門豐度降低；而施加解淀粉芽孢桿菌(J2)則會降低變形菌門、放線菌門的豐度，使酸桿菌門、綠彎菌門豐度增加。另外，所有施加菌肥的處理組均會顯著降低芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)的豐度，而使厚壁菌門(Firmicutes)的豐度增加?？莶菅挎邨U菌比解淀粉芽孢桿菌更利于厚壁菌門的生長，但兩種菌肥同施(J3)會引起厚壁菌門豐度下降。通過綱分類層次(圖1b)統(tǒng)計，根際土壤中以放線菌綱(Actinobacteria)、γ-變形菌綱(Gamma-proteobacteria)及α-變形菌綱(Alpha-proteobacteria)為優(yōu)勢菌綱。

圖1 在門(a)、綱(b)水平上華重樓根際土壤細菌的相對豐度

2.1.2 施用菌肥后真菌群落組成差異分析

華重樓土壤樣品中共檢測出真菌8門26綱54目66科69屬82種，各處理組真菌門和綱水平的群落結(jié)構(gòu)如圖2所示。從門水平上(圖2a)看，土壤中的真菌主要由擔(dān)子菌門(Basidiomycota)、子囊菌門(Ascomycota)與毛霉門(Mucoromycota)組成。在門水平上，與對照組(J4)相比，施加枯草芽孢桿菌(J1)后擔(dān)子菌門的豐度顯著降低，同時子囊菌門豐度顯著增加，單施解淀粉芽孢桿菌(J2)則對擔(dān)子菌門及子囊菌門豐度影響不大。兩種菌肥混施(J3)時，同樣會引起擔(dān)子菌門豐度顯著下降、子囊菌門豐度顯著提高，但幅度相對單施枯草芽孢桿菌有所下降，表明混施時枯草芽孢桿菌對擔(dān)子菌門和子囊菌門豐度的變化起主要作用，解淀粉芽孢桿菌可以緩解枯草芽孢桿菌對擔(dān)子菌門和子囊菌門的作用?？莶菅挎邨U菌對毛霉菌門的生長有促進作用，而解淀粉芽孢桿菌則會抑制毛霉菌門的生長，二者混施時，會導(dǎo)致毛霉菌門豐度顯著下降。在綱水平上(圖2b)，以傘菌綱(Agaricomycetes)、糞殼菌綱(Sordariomycetes)和散囊菌綱(Eurotiomycetes)為優(yōu)勢菌綱。其中，施加枯草芽孢桿菌會顯著降低傘菌綱的豐度，但會促進糞殼菌綱和散囊菌綱真菌的生長；而解淀粉芽孢桿菌則可以顯著提高傘菌綱真菌的豐度，抑制散囊菌綱真菌的生長。

圖2 在門(a)、綱(b)水平上華重樓根際土壤真菌的相對豐度

2.2 施用菌肥后土壤微生物群落的多樣性差異分析

2.2.1 施用菌肥后細菌群落的多樣性差異分析

供試土壤樣品的細菌群落豐度指數(shù)(Ace，Chao)和多樣性指數(shù)(Simpson，Shannon)如表1所示。在豐度方面，單施枯草芽孢桿菌(J1)與兩種菌肥混施(J3)處理組細菌的Ace、Chao指數(shù)均低于對照組(J4)，表明這兩種處理方式可能抑制了細菌的生長，造成細菌數(shù)量(豐度)顯著降低(P<0.05)，單施枯草芽孢桿菌的抑菌效果更為明顯。而單施解淀粉芽孢桿菌(J2)時，土壤中Ace、Chao指數(shù)均為最高，表明施加解淀粉芽孢桿菌可以促進土壤中細菌的生長，但與對照組相比差異不顯著(P>0.05)。

表1 土壤微生物群落的豐富度和多樣性指數(shù)

在多樣性方面，施加枯草芽孢桿菌后，土壤中細菌Shannon指數(shù)較對照組顯著下降(P<0.05)，而Simpson指數(shù)則顯著升高(P<0.05)，表明單施枯草芽孢桿菌會導(dǎo)致土壤中細菌種類減少，細菌多樣性降低。而施加解淀粉芽孢桿菌(J2)與兩種菌肥混施(J3)的處理組中，Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)與對照組相比差異不顯著(P>0.05)，表明這兩種處理方式并未造成細菌物種種類的變化。

2.2.2 施用菌肥后真菌群落的多樣性差異分析

供試土壤樣品的真菌群落豐度指數(shù)(Ace，Chao)和多樣性指數(shù)(Simpson，Shannon)亦如表1所示。在豐度方面，各施加菌肥的處理組根際土壤中真菌Ace、Chao指數(shù)均比對照組低，表明施加菌肥會抑制真菌的生長，造成真菌數(shù)量下降，導(dǎo)致真菌豐富度降低，但各處理組間真菌豐度差異不顯著(P>0.05)。

在多樣性方面，施加枯草芽孢桿菌后真菌Shannon指數(shù)高于對照組，且是4個處理組中最高的，而Simpson指數(shù)則是最低的，表明施加枯草芽孢桿菌后土壤真菌物種數(shù)量增多，真菌多樣性升高。施加解淀粉芽孢桿菌與兩種菌肥混施的處理組中真菌Shannon指數(shù)均小于對照組，而Simpson指數(shù)與對照組相比有所增加，表明真菌物種數(shù)量減少，多樣性降低。

2.3 施用菌肥后土壤微生物Beta多樣性差異分析

細菌聚類分析(圖3a)結(jié)果顯示，根際土壤中的細菌劃分為3個類群：單施解淀粉芽孢桿菌土壤(J2)和不施肥土壤(J4)、單施枯草芽孢桿菌土壤(J1)、兩種菌肥混施土壤(J3)，表明單施解淀粉芽孢桿菌時細菌組成與對照組相近，各組之間的距離則表明單施枯草芽孢桿菌時細菌群落構(gòu)成變化最大。真菌聚類分析(圖3b)結(jié)果顯示，真菌也劃分為3個類群：單施枯草芽孢桿菌土壤(J1)和不施肥土壤(J4)，單施解淀粉芽孢桿菌土壤(J2)、兩種菌肥混施土壤(J3)，表明單施枯草芽孢桿菌時真菌群落結(jié)構(gòu)與對照組相近，而各組之間的距離則表明單施解淀粉芽孢桿菌時真菌群落構(gòu)成變化最大。綜上可知，枯草芽孢桿菌主要影響華重樓根際土壤中細菌的組成，而解淀粉芽孢桿菌則主要影響真菌的組成。

圖3 不同施肥處理根際土壤微生物UPGMA聚類分析

2.4 施用菌肥后土壤微生物群落的相關(guān)性差異分析

在97%的相似度下聚類，得到各處理組土壤樣品的OTU數(shù)。從表2可知，各土壤樣品的細菌OTU數(shù)均高于真菌OTU數(shù)。各施肥處理組中，單施解淀粉芽孢桿菌(J2)細菌OTU數(shù)略高于對照組，而單施枯草芽孢桿菌(J1)和兩種菌肥混施(J3)土壤中細菌OTU數(shù)與對照組(J4)相比分別下降36.08%和14.08%。各處理組真菌OTU數(shù)較對照組均有降低，其中兩種菌肥混施處理組真菌OTU數(shù)降幅最大，下降約35.11%；單施解淀粉芽孢桿菌(J2)處理組下降約18.32%；單施枯草芽孢桿菌下降約8.40%。上述結(jié)果說明，兩種菌肥混施對真菌OTU數(shù)目會產(chǎn)生疊加的抑制效果。

表2 華重樓土壤樣本測序獲得的細菌和真菌OTU序列數(shù)

從細菌OTU韋恩圖(圖4a)可知，經(jīng)不同施肥處理的華重樓根際土壤共有的細菌OTU數(shù)為846個，分別占各處理組總OTU數(shù)的67.25%、42.53%、50.03%和42.99%；J1、J2、J3和J4特有的細菌OTU數(shù)分別為47，138，109和134個，分別占各處理組總OTU數(shù)的3.74%、6.94%、6.45%和6.81%，說明枯草芽孢桿菌對細菌的影響大于解淀粉芽孢桿菌，解淀粉芽孢桿菌土壤中的細菌組成與不施肥處理組更接近。

圖4 不同施肥處理根際土壤細菌和真菌OTU韋恩圖

從真菌OTU韋恩圖(圖4b)可以看出，各處理組共有的真菌OTU數(shù)為48個，分別占各處理組總OTU數(shù)的40.00%、44.86%、56.47%和36.64%；J1、J2、J3和J4特有的真菌OTU數(shù)分別為18，12，7和25個，分別占各處理組總OTU數(shù)的15.00%、11.21%、8.24%和19.08%。經(jīng)施肥后各處理組特有的真菌OTU數(shù)均比對照組低，且兩種菌肥混施時下降最多?？莶菅挎邨U菌處理組(J1)土壤中真菌組成與不施肥處理組更為接近，兩種菌肥處理比單一菌肥處理對真菌組成影響更大。

經(jīng)不同施肥處理的華重樓根際土壤共有的細菌OTU數(shù)為846個，未施肥土壤中特有的細菌OTU數(shù)為134個，分別占未施肥土壤細菌總OTU數(shù)的42.99%和6.81%；而各處理組共有的真菌OTU數(shù)為48個，未施肥土壤中特有的真菌OTU數(shù)為25個，分別占未施肥土壤真菌總OTU數(shù)的36.64%和19.08%。對照組土壤中共有真菌OTU比例低于細菌，而特有真菌OTU比例高于細菌，表明施肥后根際土壤真菌OTU類型變化比細菌大。

2.5 施用菌肥對華重樓根際土壤理化性質(zhì)的影響

對不同施肥處理的華重樓根系土壤中的全氮(TN)、全磷(TP)、全鉀(TK)、土壤有機碳(TOC)、銨態(tài)氮(A)、硝態(tài)氮(N)、速效磷(AP)和速效鉀(AK)等指標(biāo)進行測定(表3)，并根據(jù)1980年全國第2次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)[32]進行評價。由表3可知，J4樣地土壤中除TN和TK處于缺乏狀態(tài)外，TP、TOC、AK及AP均處于較豐以上水平，pH值為6.14，適宜華重樓生長。與對照組(J4)相比，施加菌肥后TK、TOC、N及AK水平顯著下降(P<0.05)，而pH值顯著上升(P<0.05)。其中，施用枯草芽孢桿菌(J1)和兩種菌肥混施(J3)處理組中TN含量顯著下降至極缺水平，特別是兩種菌肥混施時TN含量與對照組相比下降66.15%；而施加解淀粉芽孢桿菌后TN含量顯著上升(P<0.05)，約為未施肥處理組的2倍。另外，兩種菌肥混施還會使AP含量顯著降低(P<0.05)，TP含量也有下降，但未達顯著水平(P>0.05)。綜合比較后發(fā)現(xiàn)，兩種菌肥混施時，土壤理化性質(zhì)中除pH值顯著上升外，其余指標(biāo)均顯著下降，且TN、TP、TOC、A、N、AP及AK均為各處理組中最低水平；單施枯草芽孢桿菌時，TP、AP及pH值較對照組有所上升；而單施解淀粉芽孢桿菌時，TK含量最低，TN、TP、AP及pH值較對照組有所上升，其中TN、AP及pH值為各處理組中最高水平。

表3 不同菌肥處理后華重樓根際土壤的理化性質(zhì)變化

3 討論

3.1 不同微生物菌肥對華重樓根際土壤微生物的影響

土壤微生物數(shù)量和活性是衡量土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，土壤微生物的種類和數(shù)量可以作為評價土壤肥力的指標(biāo)[33]。本研究發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌和解淀粉芽孢桿菌對華重樓根際土壤中細菌與真菌的影響不同。枯草芽孢桿菌會顯著抑制華重樓根際土壤中細菌的生長，引起細菌豐富度和多樣性顯著降低；同時對真菌的生長也有一定抑制作用，造成真菌總體豐富度略有降低，但顯著增加真菌物種的數(shù)量，提高真菌物種的多樣性，這與高吉坤[34]、樊勝南等[35]的研究結(jié)果有所差異。解淀粉芽孢桿菌對華重樓根際土壤中細菌無顯著影響，與枯草芽孢桿菌混施時還可以緩和其對細菌豐度的影響，同時提高細菌的多樣性。胡基華等[36]研究發(fā)現(xiàn)，解淀粉芽孢桿菌能顯著降低土壤中真菌數(shù)量，而本研究中解淀粉芽孢桿菌雖未能顯著降低土壤中真菌個體數(shù)量，但卻顯著降低土壤中真菌的物種數(shù)量。造成上述差異的原因可能與菌肥施用濃度、施用組合和施用方式有關(guān)。于會麗等[37]研究發(fā)現(xiàn)，隨著微生物菌肥用量增加，土壤微生物活性和多樣性指數(shù)呈先增加后降低的趨勢。黎妍妍等[38]研究結(jié)果表明，不同菌肥施用方式對煙株根際土壤真菌群落結(jié)果有顯著影響，拌土圍根、米糠+拌土圍根這兩種方式均可顯著提高煙株根際土壤真菌的數(shù)量和群落多樣性。因此，在實際生產(chǎn)栽培中應(yīng)根據(jù)華重樓根際土壤微生物的狀況，正確選擇適宜的微生物菌肥濃度、組合及施用方式。

3.2 不同微生物菌肥對華重樓根際土壤理化性質(zhì)的影響

土壤養(yǎng)分是土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，合理的養(yǎng)分含量對植物生長至關(guān)重要[39]。土壤酸化會引起連作障礙，而連作障礙又會導(dǎo)致中藥材低產(chǎn)、低質(zhì)、低效[40]。毛玉東等[41]研究發(fā)現(xiàn)，華重樓根莖總皂苷含量隨土壤pH值升高而增加，并建議在華重樓人工栽培中，土壤pH值應(yīng)控制在中性范圍(6.50-7.50)內(nèi)。本研究中與不施肥組相比，施加兩種菌肥后所有處理組根際土壤的pH值顯著上升，說明施加微生物菌肥可預(yù)防連作障礙的發(fā)生，同時也可將土壤的pH調(diào)節(jié)至更適合華重樓生長的水平。微生物菌肥可以促進植物的營養(yǎng)吸收，使植物品質(zhì)改善，從而使產(chǎn)量提高[42]。本研究中，施加兩種微生物菌肥后土壤中TK、TOC、A、N及AK等水平顯著下降，可能是微生物菌肥可促進華重樓根系對這些營養(yǎng)元素的吸收，從而導(dǎo)致碳、氮、鉀元素在土壤中的含量減少，尤其以兩種菌肥混施時，促進營養(yǎng)吸收效果最好。而單施解淀粉芽孢桿菌時，土壤中TN含量顯著上升，可能是解淀粉芽孢桿菌促進了固氮菌類的生長，從而使土壤中的氮素含量顯著增加[43]。也有研究表明，微生物菌肥在分解有機質(zhì)時需要合成蛋白質(zhì)，從而需要一定量的氮素，因此土壤中必須保證含有充足的有機質(zhì)和氮肥,如果土壤營養(yǎng)含量不足，可能會造成一定程度的脫肥[44]，這也可能是導(dǎo)致施肥后部分營養(yǎng)元素下降的原因。目前關(guān)于微生物菌肥與植物、根際土壤理化性質(zhì)的作用機理尚不明確，仍有待進一步研究。

4 結(jié)論

本研究表明，枯草芽孢桿菌和解淀粉芽孢桿菌對華重樓根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性影響不同，施加微生物菌肥后會引起根際土壤理化性質(zhì)發(fā)生顯著變化。施用本研究濃度的枯草芽孢桿菌會引起細菌豐富度和多樣性下降而真菌群落多樣性顯著升高，促使土壤由髙肥力的“細菌型”向低肥力的“真菌型”轉(zhuǎn)變，可能會增加病蟲害發(fā)生的概率，導(dǎo)致作物產(chǎn)量及質(zhì)量下降等負面影響；施用解淀粉芽孢桿菌對細菌豐富度和多樣性影響不顯著，卻能顯著降低真菌的多樣性；兩種菌肥混施還能中和枯草芽孢桿菌對細菌的抑制作用，提升細菌的多樣性，這為今后的研究提供了思路和方向。本研究結(jié)果為進一步探索適合華重樓人工栽培的微生物菌肥奠定了基礎(chǔ)，有助于促進華重樓的可持續(xù)利用及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。