間作韭菜模式下番木瓜根區(qū)微生物群落變化特征

王麗霞，殷曉敏，劉永霞，連子豪，王必尊，何應(yīng)對(duì)

（中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院?？趯?shí)驗(yàn)站/海南省香蕉遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，?？?571101）

0 引言

土壤微生態(tài)環(huán)境的變化受作物種類、種植模式、管理水平等多種因素的影響[1-2]，然而土壤微生物在土壤養(yǎng)分運(yùn)移以及肥力形成過程中扮演重要角色，其數(shù)量、多樣性及群落結(jié)構(gòu)是土壤肥力評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)之一[3-4]。長(zhǎng)期以來，人們通過間套作的種植模式提高土壤微生物的根際效應(yīng)，改變根際土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)，改善土壤的微環(huán)境取得良好的效果[5-6]，尤其在刺梨、紫云英、桑樹、玉米等作物中開展大量的研究[7-11]?？梢姡ㄟ^間作模式改善作物根區(qū)有益微生物、改良田間土壤微結(jié)構(gòu)、提高土壤養(yǎng)分利用率以及增強(qiáng)作物抗病性等具有重要意義。

番木瓜(Carica papaya)又稱萬壽果、木瓜，為熱帶亞熱帶常綠軟木質(zhì)大型木瓜科植物。在中國主要分布在海南、廣西、廣東等地區(qū)，全年花果期，種植經(jīng)濟(jì)效益較好[12]。在種植生產(chǎn)中，一些多年種植的番木瓜園往往出現(xiàn)土壤板結(jié)、養(yǎng)分利用率低以及病害嚴(yán)重等連作障礙現(xiàn)象。研究表明韭菜具有廣譜抗細(xì)菌和真菌的活性[32-34]，能夠釋放揮發(fā)性物質(zhì)，對(duì)作物根區(qū)病原真菌和卵菌具有抑制作用[35-37]。課題組在前期工作基礎(chǔ)上，在番木瓜園行間進(jìn)行韭菜的間作種植。為進(jìn)一步闡明間作模式的微生物與養(yǎng)分因子之間變化機(jī)制，利用高通量測(cè)序技術(shù)[13]，研究番木瓜果園間作韭菜后番木瓜根區(qū)土壤微生物群落變化特征，以期為番木瓜園間作韭菜種植技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況及間套作品種處理

試驗(yàn)基地位于海南省澄邁縣橋頭鎮(zhèn)豐西村委會(huì)美鼎村果蔬基地(19°57′15.27″N，109°56′1.24″E)，該區(qū)域?qū)贌釒Ъ撅L(fēng)氣候，5—10月為雨季；土壤為花崗巖發(fā)育的磚紅壤類型，前茬種植作物為香蕉；試驗(yàn)基地地勢(shì)較為平坦，肥力等級(jí)屬中等偏上。果園土壤pH 5.9，有機(jī)質(zhì)23.4 g/kg，全氮1.1 g/kg，速效磷20.9 mg/kg，速效鉀400 mg/kg。

番木瓜品種為‘大白’，普通商業(yè)性品種，具有開花早、豐產(chǎn)等特點(diǎn)，而且果實(shí)風(fēng)味佳，一般移栽大田7個(gè)半月后即可開花掛果；韭菜種子(Allium tuberosum)購自?？谑挟?dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，將其用清水洗凈，播前浸種催芽，5天后種子露白尖時(shí)將其播種到番木瓜30 cm行間。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與樣品采集

番木瓜大田種植時(shí)間為2012年4月，次年2月為始花期，種植密度為2.2 m×2.5 m；間作作物（韭菜）種植時(shí)間為2013年2月20日，該時(shí)期為番木瓜的坐果期；以播種韭菜時(shí)間后設(shè)置5個(gè)不同采樣時(shí)期，分別是間作韭菜0、30、60、90、120天；以8株番木瓜的區(qū)域?yàn)樵囼?yàn)重復(fù)，共設(shè)定5個(gè)試驗(yàn)小區(qū)。

隨機(jī)選擇3個(gè)試驗(yàn)小區(qū)取混合樣，同時(shí)為了消除外界環(huán)境的干擾，當(dāng)日取樣時(shí)間盡量保持一致性。土壤取樣具體方法為：將試驗(yàn)小區(qū)中距離番木瓜樹干30 cm處深度為10～20 cm的土壤，隨機(jī)3個(gè)試驗(yàn)小區(qū)重復(fù)取混合樣，去除土壤中枯落物及大塊石子等雜物，采用四分法取樣。本研究取的樣品分2個(gè)部分，一部分新鮮土現(xiàn)場(chǎng)過2 mm篩后放入冰盒保存，帶回實(shí)驗(yàn)室置于-80℃超低溫冰箱，用于提取土壤DNA，分析微生物多樣性；另一部分帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干后，測(cè)定土壤養(yǎng)分和有效養(yǎng)分。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 土壤養(yǎng)分測(cè)定 土壤理化性質(zhì)主要參考鮑士旦[38]的方法進(jìn)行測(cè)定。將自然風(fēng)干后的土壤，用2 mm篩子過濾后測(cè)定其理化指標(biāo)。土壤pH測(cè)定采用電極電位法（2.5:1=水:土質(zhì)量，浸提液用于測(cè)定pH）；土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀-外加熱法測(cè)定；土壤全氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定；土壤有效磷采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定；土壤速效鉀含量采用NH4OAc浸提-火焰光度法測(cè)定。

1.3.2 土壤DNA提取以及ITS和16S rRNA基因的PCR擴(kuò)增和測(cè)序分析 稱取各土壤樣品0.25 g，參照Power Soil?DNA Isolation kit(MOBIO，USA)的提取方法進(jìn)行土壤總微生物基因組DNA的提取。1%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA片段大小，將DNA樣品貯存至-20℃冰箱備用。采用引物ITS1F和ITS2(2043R)擴(kuò)增土壤真菌ITS1區(qū)[14]；采用引物338F和806R擴(kuò)增土壤細(xì)菌16S rRNA基因V3～V4區(qū)[15-16]，進(jìn)行3次重復(fù)，采用2%瓊脂糖凝膠進(jìn)行電泳并用AxyPrep DNA凝膠回收試劑盒（AXYGEN公司）回收PCR產(chǎn)物，2%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)。

確定質(zhì)量合格后將DNA樣本低溫環(huán)境送至上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司完成擴(kuò)增子測(cè)序。采用Illumina MiSeqTM測(cè)序技術(shù)進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理與分析 將有效序列通過UPARSE軟件在97%相似水平上進(jìn)行聚類并產(chǎn)生OUT（operational taxonomic units，操作分類單元）。選取OTU的代表性序列進(jìn)行物種注釋，細(xì)菌和真菌分別采用SILVA和UNITE數(shù)據(jù)庫進(jìn)行，獲得分類學(xué)信息并分別在門、綱、目、科、屬水平統(tǒng)計(jì)各樣本的群落組成[39-40]。使用QIIME軟件計(jì)算樣品的α-多樣性指數(shù)和覆蓋度，包括Shannon指數(shù)和ACE指數(shù)。采用R3.3.2軟件對(duì)16S rRNA和ITS基因序列進(jìn)行樣品間維恩圖、熱圖和群落結(jié)構(gòu)組分圖等相關(guān)性分析。

應(yīng)用Office Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，采用SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析，Duncan多重比較法進(jìn)行差異顯著性檢測(cè)，顯著性水平設(shè)定為α=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 間作韭菜模式下番木瓜根區(qū)土壤微生物多樣性分析

2.1.1 根區(qū)土壤細(xì)菌物種多樣性分析 本研究中以97%相似度水平歸并OTU計(jì)算根區(qū)土壤細(xì)菌和真菌的α多樣性。由表1可知，隨著番木瓜行間間作韭菜時(shí)間的推移，除60天時(shí)根區(qū)土壤細(xì)菌OTU數(shù)量均存在差異顯著(P＜0.05)；在韭菜種植到90天時(shí)，OTU數(shù)量最高，說明間作韭菜后番木瓜根區(qū)的總細(xì)菌群數(shù)變得較豐富。測(cè)序的數(shù)據(jù)覆蓋率范圍值98.73%～98.89%，幾乎涵蓋了土壤細(xì)菌群體中絕大多數(shù)的屬類；根區(qū)土壤細(xì)菌ACE、Chao、Shannon-Wiener、Simpson指數(shù)多樣性指數(shù)變化差異顯著(P＜0.05)；ACE與Chao以及Shannon-Wiener物種多樣性指數(shù)呈現(xiàn)為先增加后降低再增加再降低的趨勢(shì)，其中在90天時(shí)多樣性指數(shù)顯著高于其他處理。物種多樣性指數(shù)Simpson呈現(xiàn)為先增加后降低再增加的趨勢(shì)，其中0天時(shí)Simpson指數(shù)顯著高于其他處理，而其他時(shí)期的Simpson指數(shù)不存在顯著差異，推測(cè)開始時(shí)種植番木瓜的根區(qū)土壤細(xì)菌群落多樣性較為單一。

表1 間作韭菜模式下番木瓜根區(qū)土壤細(xì)菌物種多樣性相關(guān)指數(shù)

2.1.2 根區(qū)土壤真菌物種多樣性分析 通過表2可知，隨著種植時(shí)間的推移，土壤真菌OTU數(shù)間差異顯著(P＜0.05)，各時(shí)間點(diǎn)OTU數(shù)均顯著高于0天時(shí)；土壤真菌多樣性隨著種植時(shí)間的推移，果園根區(qū)土壤真菌ACE、Chao、Shannon-Wiener以及 Simpson指數(shù)變化差異顯著(P＜0.05)；真菌群落豐富度指數(shù)ACE與Chao以及物種多樣性指數(shù)Shannon-Wiener呈現(xiàn)為“先增加后降低”變化趨勢(shì)，且各指數(shù)顯著高于0天時(shí)，而Simpson指數(shù)變化與之相反，說明隨著間作韭菜時(shí)間推移番木瓜根區(qū)土壤真菌物種逐漸呈現(xiàn)多樣性。

2.2 間作韭菜模式下番木瓜根區(qū)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)分析

2.2.1 根區(qū)土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分析 如圖1所示，獲得的細(xì)菌OTU歸類到27門64綱146目272科437屬，細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的組成具有一定的相似性，但各類細(xì)菌菌群所占比例有差異，其中10個(gè)門的物種在所有樣品中均為優(yōu)勢(shì)類群，其中酸桿菌門(Acidobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)、綠彎菌門(Chloroflexi)、變形菌門(Proteobacteria)為優(yōu)勢(shì)菌，所占比例分別為18.15%、22.33%、19.11%和25.53%，共占據(jù)了全部細(xì)菌組成的85.12%；隨著韭菜間作時(shí)間的推移，各優(yōu)勢(shì)菌群的豐度順序有所改變，前人將這種變化歸結(jié)于間作模式導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)發(fā)生了不同程度的改變，從而致使菌群豐度產(chǎn)生差異性[17]。在最初種植韭菜時(shí)間（0天）時(shí)，綠彎菌門、變形菌門、放線菌門和酸桿菌門所占比例分別為30.55%、24.14%、17.27%和12.36%；然而隨著韭菜間作時(shí)間的推移，各菌群相對(duì)豐度相應(yīng)發(fā)生變化，在30天時(shí)，酸桿菌門的相對(duì)豐度最高，占比26.20%；在60、90、120天時(shí)相對(duì)其他菌門，變形菌門相對(duì)豐度最高，分別達(dá)到24.96%、34.86%和24.16%，值得一提的是90天變形菌門的相對(duì)豐度是所有數(shù)值中最高，放線菌門相對(duì)豐度緊隨其后?？芍g作韭菜90天可顯著改變土壤中細(xì)菌優(yōu)勢(shì)菌群豐度。

在細(xì)菌屬分類學(xué)水平上進(jìn)一步進(jìn)行分析。如圖2所示，間作韭菜的番木瓜根區(qū)檢測(cè)出較高豐度的細(xì)菌屬有37個(gè)，在30、60、120天，酸桿菌門的一個(gè)分屬Subgroup_6_norank所占相對(duì)豐度比值最高，分別為12.13%、9.38%和11.07%；在90天，硝化螺菌門的一個(gè)分屬硝化螺菌屬(Nitrospira)所占相對(duì)豐度較高，為4.67%；在0天時(shí)，優(yōu)勢(shì)菌群為綠彎菌門下的一個(gè)分屬JG37-AG-4_norank，而這2個(gè)屬在Silva數(shù)據(jù)庫(http:www.arb-silva.de)中沒有被注釋，暫時(shí)無法確定到具體的種屬，有待下一步進(jìn)行分析研究。在90天時(shí)，優(yōu)勢(shì)菌群為硝化螺旋菌門下的硝化螺菌屬(Nitrospira)，其次為綠彎菌門的JG37-AG-4_norank。相對(duì)于細(xì)菌門優(yōu)勢(shì)類群，間作韭菜后番木瓜在屬優(yōu)勢(shì)類群水平上呈現(xiàn)出較為豐富的變化，在土壤生態(tài)中具有重要的作用[18]。

如圖3所示，選取相對(duì)豐度較高的前100個(gè)細(xì)菌屬進(jìn)行樣本間豐度相似性聚類分析。隨著間作韭菜時(shí)間的推移，OTU相對(duì)豐度結(jié)果均有明顯差異；在0天時(shí)，綠彎菌門下的JG37-AG-4_norank的相對(duì)豐度為24.82%，顯著高于其他時(shí)間，隨著韭菜間作時(shí)間推移，酸桿菌門下的Subgroup_6_norank的相對(duì)豐度增加，成為明顯的優(yōu)勢(shì)菌群，聚類分析圖縱向表示各物種間豐度情況，距離越近，說明樣本的物種組成及豐度越相似；同理橫向距離越近，說明樣品間各物種組成越相似。由此可見，間作韭菜后番木瓜根區(qū)在30、60、120天時(shí)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)相似度較高，即原有細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響不顯著，而90天時(shí)原有細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響顯著，推測(cè)韭菜間作對(duì)番木瓜根區(qū)細(xì)菌菌群相對(duì)豐度影響較大。

圖3 間作韭菜后番木瓜根區(qū)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)熱圖

2.2.2 土壤真菌群落結(jié)構(gòu)分析 如圖4所示，將獲得的真菌OTU歸類到7門24綱64目126科239屬，所測(cè)樣品中有3個(gè)門水平上的物種，分別為子囊菌門(Ascomycota)、接合菌門(Zygomycota)和擔(dān)子菌門(Basidiomycota)，所占比例分別為93.71%、3.94%和1.18%，3個(gè)真菌門所占真菌群落達(dá)到98.83%；較為明顯的是子囊菌門在間作的各時(shí)間中起主導(dǎo)地位，且在120天時(shí)相對(duì)豐度最大，達(dá)到96.20%。由此可知，間作韭菜對(duì)番木瓜根區(qū)菌群落門水平優(yōu)勢(shì)菌群影響程度比較小。

圖4 間作韭菜后番木瓜根區(qū)真菌門水平優(yōu)勢(shì)類群的相對(duì)豐度

如圖5所示，間作韭菜后各時(shí)間根區(qū)真菌群落結(jié)構(gòu)的組成具有一定的差異性，從而進(jìn)一步在屬分類學(xué)水平上分析真菌群落結(jié)構(gòu)之間的差異性。各時(shí)間點(diǎn)共檢測(cè)到有較高豐度真菌屬為27個(gè)；在0天時(shí)，優(yōu)勢(shì)菌群為子囊菌門的一個(gè)分屬青霉菌屬(Penicillium)；在30、60、90、120天時(shí)優(yōu)勢(shì)菌群均為子囊菌門的分屬，可是這些屬在Silva數(shù)據(jù)庫(http:www.arb-silva.de)中仍然沒有被注釋，不能精準(zhǔn)確定到種屬，有待下一步分析研究。

圖5 間作韭菜后番木瓜根區(qū)真菌屬水平優(yōu)勢(shì)類群的相對(duì)豐度

如圖6所示，選取相對(duì)豐度較高的前100個(gè)真菌屬進(jìn)行相似性聚類分析。隨著間作韭菜時(shí)間推移，OTU相對(duì)豐度均有差異，且無論任何時(shí)間番木瓜根區(qū)子囊菌門下的分屬的相對(duì)豐度均為最高水平；間作韭菜時(shí)間在30、60、90、120天番木瓜根區(qū)物種組成及豐度變化較為相似，在0天時(shí)與其他間作時(shí)間不同屬真菌豐度差異較大，說明間作韭菜對(duì)番木瓜根區(qū)原有真菌群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了較為顯著的影響?？偠灾煌g作韭菜時(shí)間點(diǎn)真菌微生物的種類大體一致，但不同種類真菌微生物的豐度在不同時(shí)間存在差異，即間作韭菜對(duì)番木瓜根區(qū)真菌微生物的多樣性產(chǎn)生了一定的影響。

圖6 間作韭菜后番木瓜根區(qū)真菌群落結(jié)構(gòu)熱圖

2.3 土壤養(yǎng)分因子對(duì)番木瓜根區(qū)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

2.3.1 間作韭菜模式下番木瓜根區(qū)土壤理化性質(zhì)變化由表3可知，隨著間作種植時(shí)間的推移，除120天時(shí)間點(diǎn)外，其余時(shí)間點(diǎn)的有機(jī)質(zhì)、pH、全氮以及速效磷總體上均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)；說明間作韭菜改善了番木瓜果園的土壤特性，尤其是120天時(shí)土壤顯著性提升至pH 6.93，這更適于熱帶果園[19]。各時(shí)間點(diǎn)土壤養(yǎng)分含量出現(xiàn)顯著性差異(P＜0.05)，隨著間作韭菜時(shí)間推移，根區(qū)土壤全氮含量呈增加趨勢(shì)，在60天時(shí)呈顯著性降低，隨后又急劇升高；隨著韭菜間作時(shí)間推移，根區(qū)土壤速效磷含量逐漸升高，在90天時(shí)，速效磷含量顯著性降低；隨著韭菜間作時(shí)間推移，根區(qū)土壤速效鉀含量總體上呈現(xiàn)出“先升高后降低”趨勢(shì)；土壤有機(jī)質(zhì)和pH呈現(xiàn)出顯著性“降低后顯著性升高”趨勢(shì)，而在30天時(shí)兩者數(shù)值最低。由此可知，選擇韭菜作為番木瓜的間作植物，在一定時(shí)間內(nèi)可以顯著性提高土壤pH、全氮、速效磷、有機(jī)質(zhì)含量。

表3 各采樣時(shí)間土壤理化性質(zhì)變化

2.3.2 土壤養(yǎng)分因子與細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的相關(guān)性 由圖7可知，土壤有機(jī)質(zhì)與全氮水平對(duì)番木瓜根區(qū)土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)影響最大。有機(jī)質(zhì)對(duì)綠彎菌門(Chloroflexi)的分屬JG37-AG-4_norank和熱袍菌門(Thermotogae)的分屬GAL15細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)，對(duì)硝化螺旋菌門(Nitrospirae)的硝化螺菌屬(Nitrospira)和放線菌門(Actinobacteria)的Patulibacter細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響呈顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05)。全氮對(duì)芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)下的分屬Gemmatimonadaceae_uncultured、變形菌門(Proteobacteria)下的分屬Nitrosomonadaceae_uncultured和放線菌門(Actinobacteria)下的分屬Kribbella的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)，對(duì)酸桿菌門 (Acidobacteria)的Subgroup_2_norank細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響呈顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05)；速效磷對(duì)變形菌門(Proteobacteria)的鞘氨醇單胞菌(Sphingomonas)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)，對(duì)綠彎菌門(Chloroflexi)的JG30-KFCM66_norank和酸桿菌門(Acidobacteria)的Subgroup_5_norank細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響呈顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05)；速效鉀對(duì)變形菌門(Proteobacteria)下的Xanthobacteraceae_unclassified細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響呈顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05)。pH對(duì)綠彎菌門(Chloroflexi)下的分屬JG30-KF-CM45_norank和TK10細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)。

圖7 土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的相關(guān)性

2.3.3 土壤環(huán)境因子與真菌群落結(jié)構(gòu)的相關(guān)性 由圖8可知，土壤速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤真菌群落結(jié)構(gòu)影響的相關(guān)性與土壤pH和總氮對(duì)土壤真菌群落結(jié)構(gòu)相關(guān)性影響相反，且土壤速效磷與土壤有機(jī)質(zhì)水平對(duì)番木瓜根區(qū)土壤真菌群落結(jié)構(gòu)影響最大。速效磷水平對(duì)子囊菌門(Ascomycota)下的分屬真菌群落結(jié)構(gòu)的影響顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05)；有機(jī)質(zhì)對(duì)子囊菌門(Ascomycota)下的青霉菌屬(Penicillium)、毛殼菌屬(Chaetomium)、假裸囊菌屬(Pseudogymnoascus)、鏈格孢屬(Alternaria)等以及擔(dān)子菌門(Basidiomycota)的硬皮馬勃屬(Scleroderma)真菌群落結(jié)構(gòu)的影響呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)；全氮對(duì)子囊菌門(Ascomycota)下的鐮刀菌屬(Fusarium)真菌群落結(jié)構(gòu)的影響呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)。土壤速效鉀對(duì)子囊菌門(Ascomycota)下的漆斑菌屬(Myrothecium)、莖點(diǎn)霉屬(Phoma)等真菌群落結(jié)構(gòu)的影響呈顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05)；pH對(duì)子囊菌門下的鏈格孢屬(Alternaria)和擔(dān)子菌門下的Hannaella真菌群落結(jié)構(gòu)的影響呈顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05)。

圖8 土壤真菌群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的相關(guān)性

3 結(jié)論與討論

3.1 間作韭菜對(duì)番木瓜根區(qū)土壤細(xì)菌、真菌多樣性的影響

土壤微生物多樣性是表征土壤質(zhì)量變化的敏感指標(biāo)之一，也是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分，在作物殘?bào)w降解、腐殖質(zhì)形成及養(yǎng)分轉(zhuǎn)化與循環(huán)中發(fā)揮著重要作用[20-21]。Chao、ACE、Shannon和Simpson指數(shù)是人們?cè)谘芯客寥牢⑸锶郝涠鄻有詴r(shí)的主要表征，相同物種相對(duì)豐度的情況下，群落中各物種具有越大的均勻度，則認(rèn)為群落具有越大的多樣性，Shannon指數(shù)值越大，Simpson指數(shù)值越小，說明樣品的物種多樣性越高[22]。前人研究表明，合理的間作種植模式可顯著提高梨、油菜、桑樹等作物根際的微生物多樣性指數(shù)，提高土壤生產(chǎn)的地力[7-9]。相關(guān)研究表明，作物間作或輪作抑制病害發(fā)生主要原理是利用作物與病原菌之間的化感效應(yīng)，江冰冰等[23]通過試驗(yàn)得出韭菜揮發(fā)物和浸提液對(duì)辣椒疫病具有較強(qiáng)的抑制作用。本研究結(jié)果表明，韭菜間作后對(duì)番木瓜根區(qū)土壤細(xì)菌、真菌物種豐富度指數(shù)ACE與Chao以及Shannon-Wiener指數(shù)均起到顯著的變化，而Simpson指數(shù)在間作韭菜后均低于初期（0天），進(jìn)一步驗(yàn)證了間作韭菜可以提高番木瓜根區(qū)土壤細(xì)菌和真菌的物種多樣性，這與前人在油菜、花生、玉米等作物中研究的結(jié)果相符[8,20]。

3.2 間作韭菜對(duì)番木瓜根區(qū)土壤細(xì)菌、真菌群落變化的影響

隨著間作韭菜種植時(shí)間推移，番木瓜根區(qū)土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)在門分類水平上，主要為酸桿菌門(Acidobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)、綠彎菌門(Chloroflexi)、變形菌門(Proteobacteria)，其中變形菌門(Proteobacteria)和酸桿菌門(Acidobacteria)的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)得較為顯著。前人研究也發(fā)現(xiàn)，這些細(xì)菌門在間作模式的土壤中為優(yōu)勢(shì)菌群，屬于農(nóng)田土壤中主要微生物類群[24-25]。在細(xì)菌屬水平上發(fā)現(xiàn)，間作韭菜后30、60、120天，其中酸桿菌門的Subgroup_6_norank相對(duì)豐度含量最高；在90天時(shí)，硝化螺菌門的硝化螺菌屬(Nitrospira)相對(duì)豐度含量最高，且在最初（0天）時(shí)番木瓜根區(qū)土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)顯著低于其他間作時(shí)間，從而說明番木瓜中間作韭菜后改變了土壤根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和豐富度。本研究在門分類水平上發(fā)現(xiàn)，菌群主要是子囊菌門(Ascomycota)、接合菌門(Zygomycota)和擔(dān)子菌門(Basidiomycota)，其中子囊菌門占主導(dǎo)地位，而Franke-Whittle等[26]在蘋果園的間作研究也發(fā)現(xiàn)這點(diǎn)。由此可見，韭菜作為番木瓜種植中間作作物，一定程度上改善了根區(qū)土壤細(xì)菌、真菌群落結(jié)構(gòu)和豐富度，緩解了番木瓜連作種植病害的侵害。

3.3 間作韭菜后番木瓜根區(qū)土壤養(yǎng)分主要因子與細(xì)菌、真菌變化的相關(guān)性

土壤作為微生物主要的棲息地以及物質(zhì)和能源的供應(yīng)池，土壤環(huán)境變化能直接改變微生物群落的聚集，并可驅(qū)動(dòng)微生物的組成和結(jié)構(gòu)變化，從而對(duì)土壤環(huán)境因子擾動(dòng)做出快速響應(yīng)[27-28]。相關(guān)研究表明，間作模式可提高土壤堿解氮、速效磷、有機(jī)質(zhì)的含量，尤其是根際速效磷含量，在花生/玉米間作中表現(xiàn)出較強(qiáng)的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)[19,29-30]。本研究中發(fā)現(xiàn)，番木瓜根區(qū)土壤養(yǎng)分因子有機(jī)質(zhì)、全氮對(duì)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)造成顯著影響，且高于pH、速效磷、速效鉀等因子對(duì)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響，這與前人在玉米間作研究中結(jié)果基本一致[31]。進(jìn)一步對(duì)研究獲得的微生物門屬與土壤養(yǎng)分因子進(jìn)行相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)綠彎菌門(Chloroflexi)的分屬JG37-AG-4_norank和熱袍菌門(Thermotogae)的分屬GAL15對(duì)土壤中有機(jī)質(zhì)的影響顯著且正相關(guān)；硝化螺旋菌門(Nitrospirae)的硝化螺菌屬(Nitrospira)和放線菌門(Actinobacteria)的Patulibacter對(duì)土壤中有機(jī)質(zhì)的影響顯著且負(fù)相關(guān)；芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)下的分屬Gemmatimonadaceae_uncultured、變形菌(Proteobacteria)下的分屬Nitrosomonadaceae_uncultured和放線菌門(Actinobacteria)下的分屬Kribbella對(duì)土壤全氮的影響顯著且正相關(guān)；酸桿菌門(Acidobacteria)的Subgroup_2_norank對(duì)土壤全氮的影響顯著且負(fù)相關(guān)；子囊菌門(Ascomycota)下的青霉菌屬(Penicillium)、毛殼菌屬(Chaetomium)、假裸囊菌屬(Pseudogymnoascus)、鏈格孢屬(Alternaria)等以及擔(dān)子菌門(Basidiomycota)的硬皮馬勃屬(Scleroderma)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響顯著正相關(guān)；土壤速效磷對(duì)子囊菌門(Ascomycota)下的分屬真菌群落結(jié)構(gòu)的影響顯著負(fù)相關(guān)。由此可見，間作韭菜后番木瓜根區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和速效磷是影響間作系統(tǒng)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和土壤微生物多樣性的主要因素。