人參根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與土壤環(huán)境因子的關(guān)系

趙雪淞，王力恒，駱世洪，楊晨曦，朱家佳，高 欣，陳洪磊

（1.遼寧工程技術(shù)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧阜新 123000；2.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，沈陽 110161；3.東北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，長春 130024）

人參是名貴中藥材，具有重要的藥用價值和經(jīng)濟效益。由于野山參被過度挖掘，已難覓蹤跡。人參栽培在我國有著悠久歷史，但人參忌連作，忌地性強，對土質(zhì)及生長環(huán)境條件要求嚴格，老參地土壤繼續(xù)種植人參會引發(fā)嚴重的土傳病害，導(dǎo)致減產(chǎn)甚至絕收。人參連作障礙嚴重制約人參產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。傳統(tǒng)微生物檢測方法和現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)研究均表明，人參連作后引起的土壤生態(tài)環(huán)境的改變有利于人參病原菌的生長，不利于土壤中有益微生物的生長，土壤微生物群落結(jié)構(gòu)失衡[1-6]。

在土壤中，植物根系通過分泌各種化學(xué)物質(zhì)對根際微生物的種類、數(shù)量和分布產(chǎn)生影響，而根際微生物通過不同的響應(yīng)機制對根系分泌物釋放、土壤物質(zhì)循環(huán)、能量流動、信息傳遞等產(chǎn)生重要影響，從而影響植物的生長發(fā)育和健康狀況[7-9]。NICOL 等[10-11]研究發(fā)現(xiàn)，西洋參（Panax quinquefolius）能在生長過程中通過根系向環(huán)境中釋放人參皂苷，而人參皂苷能夠促進西洋參銹腐病病原菌毀滅柱孢菌（Cylindrocarpon destructans）和根疫病病原菌畸雌腐霉（Pythium irregulare）的生長，抑制包括生防菌哈茨木霉菌（Trichoderma harzianum）在內(nèi)的非病原菌的生長。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，畸雌腐霉能產(chǎn)生降解人參皂苷的糖苷水解酶，水解二醇型人參皂苷產(chǎn)生低極性的水解產(chǎn)物人參皂苷F2[12]。IVANOV 等[13]研究發(fā)現(xiàn)，人參皂苷具有化學(xué)趨化作用，能夠吸引西洋參病原菌畸雌腐霉（P.irregulare）在富含人參皂苷的根際聚集并加速生長。WANG 等[14-15]研究了人參（Panax ginseng）根中的人參皂苷各級分及其單體與土壤真菌的互作關(guān)系，發(fā)現(xiàn)總?cè)藚⒃碥?、二醇型人參皂苷、人參皂苷單體Rb1、Rb2能夠促進人參病原菌毀滅柱孢菌（C.destructans）生長，而毀滅柱孢菌能夠產(chǎn)生胞外糖苷酶水解二醇型人參皂苷，該酶對人參皂苷的專一性與畸雌腐霉分泌的糖苷酶相似。此外，幾種非人參病原菌的土壤真菌也能夠降解人參皂苷，降解路徑與毀滅柱孢菌相似。上述研究表明，人參皂苷進入根際土壤之后可能會增加人參病原真菌的豐度，改變微生物群落結(jié)構(gòu)，人參皂苷與土壤微生物群落的互作可能是導(dǎo)致土壤微生物區(qū)系失衡、發(fā)生連作障礙的關(guān)鍵因子。人參皂苷與人參根際土壤微生物在群落水平上的互作關(guān)系值得深入研究。

磷脂脂肪酸（PLFA）是活體微生物細胞膜的主要成分，不同區(qū)域不同類型土壤中的微生物可以通過不同的生理生化途徑合成不同的PLFA。它對環(huán)境因素敏感，能夠敏銳地反應(yīng)土壤微生物群落對土壤無機環(huán)境變化的響應(yīng)，因此被用作“生物標簽”來分析土壤菌群微生物量和結(jié)構(gòu)變化[16-17]。本研究利用PLFA技術(shù)研究不同種植年限的人參根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性變化，采用UPLC-MS/MS 方法測定土壤中8 種人參皂苷單體的含量，化學(xué)方法測定土壤化學(xué)性質(zhì)并計算綜合肥力指數(shù)（IFI）的變化，分析人參根際土壤微生物群落與土壤環(huán)境因子的關(guān)系，為老參地土壤生態(tài)修復(fù)以及人參連作障礙的破解提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于吉林省白山市撫松縣泉陽鎮(zhèn)人參地（E127°01'～128°06'，N41°42'～42°49'），氣候類型為大陸性高山氣候，冬季寒冷漫長積雪深，夏季溫?zé)岫虝河炅考?。年均降水?63～834 mm，年平均氣溫為4 ℃，年平均日照2352.5 h，日照率為53%，無霜期130 d，土壤類型為黑鈣土。

1.2 土樣采集

人參按照當(dāng)?shù)亓?xí)慣進行種植[1-2]。種植人參之前，農(nóng)田被森林土覆蓋。人參種植2年后移栽至新樣地（新樣地仍然是被森林土覆蓋的農(nóng)田），再繼續(xù)種植2，3，4年，土壤樣品采集于2020年9月，種植年限分別為4（2+2）、5（2+3）和6（2+4）年的人參根際土壤（以下稱G4、G5 和G6），以未種植過人參的森林土（以下稱G0，是新樣地G4的森林土）作為對照。參床長20 m，寬1.5 m，高0.3 m。從每個參床中隨機選擇10 株健康人參連根挖起，通過刷根收集附著在人參根上的根際土壤，并匯集在一起作為1個樣本，每個處理采集3個參床，共采集12個樣本，記錄采集地點、采集時間及生長年限，用自封袋裝封土樣并編號，用冰袋運回實驗室，并分為兩個子樣品。一個子樣品曬干后通過2 mm 篩用于土壤化學(xué)性質(zhì)和人參皂苷含量分析；另一個子樣品液氮冷凍后保存在-80 ℃下用于檢測PLFA。采樣點各年生人參田間管理措施一致。

1.3 測定項目及方法

參考魯如坤[18]的方法測定土壤化學(xué)性質(zhì)；土壤pH值測定用酸度計法；有機質(zhì)測定用水合熱重鉻酸鉀氧化-比色法；全氮測定用開氏消煮法；堿解氮測定用堿解擴散法；全磷測定用酸溶-鉬銻抗比色法；有效磷測定用碳酸氫鈉法；全鉀測定用氫氧化鈉熔融法；速效鉀測定用乙酸銨提取法。

人參皂苷含量測定：取1.2節(jié)采集的土壤樣本，每個樣本稱取1 g，加入甲醇超聲波提取2次，合并提取上清液旋蒸濃縮，然后加入色譜級甲醇，過濾定容至1 mL后利用UPLC-MS/MS（儀器為島津8050）的MRM 模式進行定量分析。液相條件：流動相A和B分別是酸水（0.1%甲酸）和乙腈；柱箱溫度為35 ℃；色譜柱是C18柱（Shimpack GIST C18，2 μm，100×2.1 mm），流速為0.2 mL·min-1，進樣量10 μL。采用梯度洗脫的方式，梯度洗脫條件為0～12 min，5%～95% B；12～13 min，95% B。MS 分析條件：采用負離子模式，通過MRM 模式對化合物進行檢測，接口溫度300 ℃，DL 溫度250 ℃，加熱塊溫度450 ℃，干燥氣流量15 L·min-1，加熱氣流量5 L·min-1。每個樣本3個重復(fù)。

磷脂脂肪酸（PLFA）分析：參考TOMOHIRO等[19]的方法優(yōu)化步驟，稱取6 g鮮土進行磷脂脂肪酸提取純化及甲酯化，以十九烷酸甲酯（19:0，10 mg·mL-1）為內(nèi)標，利用氣相色譜儀GC-2010（島津）、HP-5 MS 色譜柱（Agilent，30 m×0.25 mm×0.25 μm）測定樣品脂肪酸含量，載氣為氮氣，以37種脂肪酸甲酯混標(FAME 37，47885-U;Supelco)和26種混合細菌酸甲酯（47080-U）為外源標準定性，內(nèi)標法定量，測定結(jié)果用nmol·g-1表示。

PLFA 的命名參照FROSTEGARD 等[20-22]的方法。細菌（Bacteria，B）生物量通過10:0，11:0，10:0 2-OH，12:0，14:1，14:0，i15:0，a15:0，15:0，14:0 2-OH，14:0 3-OH，i16:0，16:1，16:0，i17:0，17:0，18:0，19:0和20:0脂肪酸含量進行計算，其中，革蘭氏陽性細菌（Gram-positive bacteria，GP）以14:0，i15:0，a15:0，15:0，i16:0，i17:0來計算，革蘭氏陰性細菌（Gram-negative bacteria，GN）通過10:0 2-OH，14:1，14:0 2-OH，14:0 3-OH，16:1，16:0 進行計算。真菌（Fungi，F(xiàn)）生物量用18:2ω9,12，18:1ω9c，18:1ω9t計算。

1.4 土壤綜合肥力指數(shù)（soil integrated fertility index，IFI）計算

用土壤有機質(zhì)、pH 值、土壤全氮和堿解氮、土壤全磷和速效磷、土壤全鉀和速效鉀作為分肥力指標計算分肥力系數(shù)（IFIi），然后利用修正的內(nèi)梅羅公式[23]來計算土壤綜合肥力指數(shù)（IFI）。土壤各屬性分級標準值參考第二次全國土壤普查標準（表1）。

表1 土壤各屬性分級標準值Table 1 The grading standards of soil properties

1.5 土壤微生物群落多樣性指數(shù)的計算

以PLFA 含量為依據(jù)計算微生物多樣性指數(shù)，豐富度指數(shù)(R)/S 表征物種數(shù)，Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)(H')表征群落中的物種豐富度，H'與Simpson指數(shù)(D)共同反映微生物alpha多樣性，Pielou均勻度指數(shù)(J)是基于H'來計算物種多樣性，反映各微生物數(shù)目分配的均勻程度，計算公式參考王文銅[24]的研究。

1.6 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2013 軟件進行數(shù)據(jù)計算，利用SPSS 20.0 軟件進行單因素方差分析（ANOVA），用F 統(tǒng)計量進行多因素方差分析，采用最小顯著差異法（LSD）進行差異顯著性比較，利用Origin 2019b 繪圖，利用Canoco 5.0 進行冗余分析（RDA）。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤PLFA含量和類型的變化

由表2 可知，不同樣本檢測出的PLFA 含量和類型各不相同，在G0、G4、G5、G6 土壤樣本中分別鑒定出22，18，18，18 種PLFA，G0 中a15:0 含量最高，而G4、G5、G6 中19:0 含量最高。12:0 2-OH，14:0 2-OH，17:0，16:0 2-OH 為G0 特有脂肪酸，人參根際土壤中未檢出；12:0 3-OH 是G6 特有脂肪酸，G0、G4、G5 中未檢出；11:0 是G0、G4、G5共有脂肪酸，G6中未檢出；磷脂脂肪酸12:0 2-OH，14:0，i15:0，a15:0，14:0 2-OH，16:0，i16:0，16:1ω9c，i17:0，17:0，16:0 2-OH，18:0（表征細菌）在G0 中的含量顯著高于人參根際土壤，而18:2ω9,12，18:1ω9c，18:1ω9t（表征真菌）在G0 中的含量顯著低于人參根際土壤（p＜0.05）。上述結(jié)果說明，人參栽培導(dǎo)致人參根際土壤微生物群落組成發(fā)生明顯變化，栽培年限亦有影響。

表2 土壤PLFA含量和類型Table 2 Content and type of soil PLFA

2.2 土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的變化

不同類型的土壤微生物在環(huán)境中有不同生態(tài)位，土壤微生物各類群PLFAs 含量的變化及其比值可以表征微生物群落結(jié)構(gòu)的變化[25]。由圖1可知，人參根際土壤G4、G5、G6的總PLFAs含量和細菌PLFAs含量均顯著低于G0（p＜0.05），而真菌PLFAs含量與G0相比逐漸上升，G6的真菌PLFAs含量顯著高于其他樣本（p＜0.05）；G4、G5、G6之間總PLFAs含量、G+細菌PLFAs含量和G-細菌PLFAs含量無顯著差異。

圖1 土壤微生物類群PLFA含量及比值Figure 1 PLFA content and ratio of soil microbial groups

上述結(jié)果說明種植人參降低了根際土壤微生物群落總豐度和細菌群落豐度。而增加了真菌群落豐度；在本研究范圍內(nèi)人參生長年限對其根際土壤微生物群落總豐度影響不顯著。真菌/細菌（F/B）比值由G0 的0.07上升到G6的0.65，二者差異顯著，說明長期種植人參使其根際土壤真菌比例增加、其根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)明顯改變。各土壤樣本間G+菌/G-菌（GP/GN）比值未表現(xiàn)出顯著性差異，說明土壤細菌群落結(jié)構(gòu)沒有顯著改變。

2.3 土壤微生物群落多樣性的變化

土壤微生物群落多樣性反映了土壤微生物群落的生態(tài)特性，代表了微生物群落的穩(wěn)定性。利用PLFA 類型和含量計算土壤微生物群落多樣性指數(shù)，以此說明土壤微生物群落多樣性的變化。由表3可知，與G0相比，G4、G5、G6 豐富度指數(shù)下降，多樣性指數(shù)亦有所下降，G4 達顯著水平，反映出人參根際土壤微生物群落豐度和穩(wěn)定性降低。與G0相比，G4、G5、G6均勻度指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)雖有波動，但未達顯著性差異。

表3 土壤微生物群落多樣性指數(shù)Table 3 Diversity index of soil microbial community

2.4 土壤人參皂苷含量的變化

人參根中皂苷占根干重的3%～7%，目前已從人參根中發(fā)現(xiàn)了至少37種天然的人參皂苷單體[26]。人參皂苷Rb1、Rb2、Rc、Rd、Rg1和Re 是人參根總皂苷的主要成分，含量占總皂苷的90%以上，其中Rb1含量最高，不含有G-VXII和F2[26-27]。前期研究發(fā)現(xiàn)，Rb1顯著促進人參根部病原菌生長，而人參病原菌能夠降解Rb1，降解路徑為Rb1→G-XVII/Rd→F2[14]。據(jù)此，本研究采用UPLC-MS/MS 方法對土壤樣本中的人參皂苷單體Rb1、Rb2、Rc、Rd、Rg1、Re 以及G-VXII 和F2進行定量分析，結(jié)果表明（表4），G0 中8 種人參皂苷單體的含量極低或者未檢出，而3種人參根際土壤樣本中8種人參皂苷單體均有檢出，其中Rd含量均最高；與G4相比，G5和G6中二醇型人參皂苷Rb1、Rb2和Rc 的相對含量以及三醇型人參皂苷Rg1和Re 的相對含量均下降，而G-VXII 和F2的相對含量增加。以上結(jié)果表明，人參在生長過程中向土壤中分泌人參皂苷，除Rd 外人參根分泌的人參皂苷在土壤中的相對含量隨栽培年限的增加而降低，而人參皂苷Rb1的降解產(chǎn)物—人參皂苷G-VXII和F2的相對含量隨著栽培年限的增加而增加。前述土壤微生物群落組成結(jié)構(gòu)及多樣性分析表明，人參根際土壤中真菌群落的相對豐度增加，這會增加人參根際土壤中人參皂苷的降解，致使降解產(chǎn)物Rd、G-VXII和F2的相對含量增加。

表4 土壤中人參皂苷含量Table 4 The content and ratio of ginsenosides in soils

2.5 土壤化學(xué)性質(zhì)和綜合肥力指數(shù)的變化

由表5可知，與G0相比，人參根際土壤pH值、有機質(zhì)、全氮、全磷、速效磷含量均顯著下降（p＜0.05），其中全氮和全磷含量下降尤其顯著，說明人參種植導(dǎo)致土壤中植物生長發(fā)育必需的營養(yǎng)物質(zhì)減少，土壤酸化。由圖2可知，4個土壤樣本綜合肥力指數(shù)（IFI）的范圍在0.85～1.69之間，各樣本IFI值表現(xiàn)為G0＞G4＞G6＞G5，差異顯著（p＜0.05）。

圖2 土壤綜合肥力指數(shù)Figure 2 Soil integrated fertility index

表5 土壤化學(xué)性質(zhì)Table 5 Chemical properties of soil

2.6 土壤微生物群落與土壤環(huán)境因子的關(guān)系

2.6.1 土壤PLFAs含量與化學(xué)性質(zhì)的冗余分析 土壤微生物各類群PLFAs 含量及比值與化學(xué)性質(zhì)共15 個指標變量的冗余分析結(jié)果如圖3。前兩個排序軸共解釋了總體變異的85.88%。G0 位于RDA2 軸的上側(cè)，與RDA2 正相關(guān)；而G4、G5、G6（除了一個G6 平行樣本）位于RDA2 軸的下側(cè)，與RDA2 負相關(guān)；二組之間有明顯的空間分異，說明與未種植過人參的森林土相比，人參根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生明顯變化，而3 種人參根際土壤具有相似的微生物群落結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)。根據(jù)RDA 排序圖，土壤PLFAs 總量及土壤微生物各類群PLFAs 含量與土壤有機質(zhì)、速效磷、全氮、pH值、全磷含量正相關(guān)，說明土壤細菌群落豐度和真菌群落豐度均與土壤肥力狀況正相關(guān)；土壤微生物各類

圖3 土壤微生物各類群PLFA含量與化學(xué)性質(zhì)的冗余分析Figure 3 Redundancy analysis of PLFA content of soil microbial groups and chemical properties

群PLFA含量與OM 的夾角最小，與TN和AP的夾角次之，說明與土壤有機質(zhì)含量的相關(guān)性最高，其次是全氮和速效磷。上述結(jié)果說明土壤微生物群落豐度的降低與土壤營養(yǎng)物質(zhì)的減少密切相關(guān)。

2.6.2 土壤PLFAs含量與人參皂苷含量的冗余分析 土壤微生物各類群PLFAs含量和人參皂苷含量共14個指標變量的冗余分析結(jié)果如圖4。在RDA1 軸上，土壤PLFAs 總量及土壤細菌PLFAs 含量位于RDA1 軸左側(cè)，與排序軸負相關(guān)，而土壤真菌PLFAs含量、8種人參皂苷單體含量以及8種人參皂苷總量位于RDA1軸右側(cè)，與排序軸正相關(guān)，其中人參皂苷F2與RDA1軸的夾角最小，說明與主成分1的相關(guān)性最高。在RDA2軸上，土壤真菌PLFAs 含量與人參皂苷F2位于軸的上半側(cè)，與排序軸正相關(guān)，而土壤PLFAs 總量、土壤細菌PLFAs 含量及其它人參皂苷位于RDA2 軸下半側(cè)，與排序軸負相關(guān)，其中土壤真菌PLFAs 含量與RDA2 軸的夾角最小，說明與主成分2的相關(guān)性最高。土壤真菌PLFAs含量與人參皂苷Rd、G-VXII和F2的夾角小于90°，說明這3種人參皂苷與土壤真菌豐度的相關(guān)性高。土壤細菌PLFAs含量和PFLAs總量與8種人參皂苷的夾角均大于90°，表明存在負相關(guān)關(guān)系。

圖4 土壤微生物各類群PLFA含量與人參皂苷含量的冗余分析Figure 4 Redundancy analysis of PLFA content of soil microbial groups and ginsenoside content

3 討論與結(jié)論

微生物群落特性是正確揭示土壤生態(tài)系統(tǒng)水平的關(guān)鍵要素。土壤微生物群落結(jié)構(gòu)組成和活力可以被不同種類微生物特征磷脂脂肪酸（PLFA）含量及組成變化評價[28-29]。本研究中，磷脂脂肪酸12:0 2-OH，14:0 2-OH，17:0，16:0 2-OH 在未種植過人參的森林土G0 中出現(xiàn)，而在人參根際土壤中消失，說明人參栽培導(dǎo)致其根際土壤微生物群落豐度下降、土壤微生物群落組成和多樣性發(fā)生明顯變化，而這幾種消失的PLFA 代表的土壤微生物可能是人參連作障礙的標志微生物。4～6 年生人參根際土壤微生物PLFAs 總量和細菌PLFAs 含量與G0相比均顯著降低，真菌PLFAs含量卻逐年增加，與G0 相比G6 的F/B 值顯著升高，說明長期種植人參導(dǎo)致其根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化。XIAO 等[4]利用PCR-DGGE 方法對栽參土壤微生物群落進行分析，結(jié)果表明栽參土壤微生物群落組成變化顯著，人參種植年齡的增加導(dǎo)致細菌多樣性減少和真菌多樣性增加。LI 等[3]采用隨機擴增多態(tài)性DNA 分析技術(shù)研究了連作人參土壤微生物多樣性，結(jié)果表明土壤栽參后引起的生態(tài)環(huán)境的改變不利于細菌和放線菌的生長，有利于真菌的生長。張亞玉[30]分析了不同種植年限的農(nóng)田栽參根區(qū)土壤PLFA 含量的變化，研究結(jié)果與本研究相似。真菌數(shù)量增多會增加真菌病害發(fā)生的可能性，是土壤環(huán)境劣變的標志。

植物根系分泌物直接參與植物和土壤環(huán)境的交流，在調(diào)控根際微生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能方面發(fā)揮著重要作用[31]。本研究首次系統(tǒng)測定了人參根際土壤中8種人參皂苷單體的含量，結(jié)果表明人參根際土壤G4、G5、G6中Rd含量均最高，人參根系分泌到土壤中的人參皂苷Rb1、Rb2、Rc以及Rg1和Re的相對含量隨著栽培年齡的增加而降低，同時人參皂苷降解產(chǎn)物Rd、G-VXII和F2的相對含量增加。土壤微生物各類群PLFAs含量與人參皂苷的冗余分析表明，土壤真菌群落豐度與人參皂苷Rd、G-VXII和F2顯著正相關(guān)，而土壤細菌群落豐度與8種人參皂苷均負相關(guān)，說明人參皂苷單體Rd、G-VXII和F2含量的變化是導(dǎo)致人參根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變化的關(guān)鍵環(huán)境因子。土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的變化會導(dǎo)致土壤代謝能力、病害拮抗能力和生物降解的變化[2]。上述結(jié)果與前人的報告[14-15]相聯(lián)系，說明人參皂苷單體Rb1、Rb2被分泌進入根際土壤之后吸引并促進病原真菌的生長繁殖，引起真菌群落的相對豐度增大。人參種植年限越長，真菌群落的相對豐度越高；而增多的土壤真菌產(chǎn)生更多的人參皂苷降解酶，致使人參皂苷Rb1、Rb2等加速降解為Rd、G-VXII 和F2等低極性產(chǎn)物。隨著人參栽培年限的增加，人參皂苷降解產(chǎn)物Rd、G-VXII和F2的相對含量增加，同時真菌群落豐度增加，二者呈強相關(guān)。土壤中的Rd 有2 個來源：由人參根分泌到土壤中以及由土壤微生物降解Rb1產(chǎn)生，這可能是人參根際土壤中Rd含量最高的原因。調(diào)整老參地土壤微生物群落結(jié)構(gòu)是恢復(fù)土壤健康的可行思路。

土壤營養(yǎng)物質(zhì)耗竭是形成植物連作障礙的重要因素。竇森等[32]研究表明，隨栽參年限的增加，土壤有機質(zhì)、全氮等物質(zhì)含量以及pH 值下降。左湘熙[33]對農(nóng)田人參根際土壤細菌群落與土壤理化指標的冗余分析表明，土壤pH 值、速效磷、速效鉀對土壤細菌群落的影響較大。叢微等[34]研究了林地人參3 年和4 年后土壤細菌群落結(jié)構(gòu)與土壤理化指標的相互關(guān)系，發(fā)現(xiàn)土壤pH 值和速效鉀、全鉀含量是影響土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的重要因素。與上述報道相似，本研究中與G0 相比，人參根際土壤IFI 值顯著下降，pH 值顯著降低，有機質(zhì)、氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)含量顯著減少；冗余分析表明人參栽培是影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)的重要因素，土壤微生物群落豐度的降低與土壤營養(yǎng)物質(zhì)的減少密切相關(guān)。

綜上所述，與對照森林土壤相比，人參根際土壤微生物群落的組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化，土壤細菌群落豐度顯著下降，真菌群落豐度增加，人參根際土壤肥力顯著下降。人參在生長過程中不斷向根際土壤中分泌人參皂苷，除Rd 外隨著種植年限增加人參根系分泌的5 種主要的人參皂苷單體在土壤中的相對含量下降，人參皂苷降解產(chǎn)物G-VXII 和F2相對含量升高。人參皂苷Rd、G-VXII 和F2與土壤真菌豐度顯著正相關(guān)，而土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、速效磷和pH 值與土壤微生物各類群豐度均正相關(guān)。土壤人參皂苷單體Rd、G-VXII 和F2含量的變化是導(dǎo)致人參根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)劣變的關(guān)鍵環(huán)境因子。土壤pH 值和有機質(zhì)、全氮、全磷和速效磷含量顯著下降是導(dǎo)致土壤微生物群落豐度下降的關(guān)鍵環(huán)境因素。調(diào)整土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)狀況是老參地土壤生態(tài)修復(fù)的可行辦法。