土壤改良措施對土壤微生態(tài)和西瓜苗期枯萎病防治的影響

陳子彪，易麗聰，李慶柯，3，周 偉，王運強，伍 娜，焦春海，肖 波，戴照義

（1.長江大學(xué)園藝園林學(xué)院 湖北荊州 434000；2.蔬菜種質(zhì)創(chuàng)新與遺傳改良湖北省重點實驗室·湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所 武漢 430064；3.長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院 湖北荊州 434000； 4.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 武漢 430064）

西瓜是我國重要的園藝作物之一，種植歷史悠久，深受大眾喜愛。枯萎病是西瓜生產(chǎn)上危害最嚴(yán)重的病害之一，是一種由尖孢鐮孢菌西瓜?；停‵usarium oxysporumf.sp.niveum，F(xiàn)ON）侵染引起的一種在世界范圍內(nèi)廣泛發(fā)生的真菌性土傳病害，主要通過土壤傳播，也可由種子傳播[1]。目前共發(fā)現(xiàn)和鑒定出4 個西瓜枯萎病生理小種：生理小種0、1、2 和3，其中生理小種1 是造成我國西瓜枯萎病的優(yōu)勢生理小種[2]。研究表明，隨著連作年限的增加，西瓜枯萎病病原菌迅速累積，土壤中鐮孢菌屬（Fusarium）真菌相對豐度快速上升，破壞西瓜根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土壤生態(tài)系統(tǒng)失衡，西瓜枯萎病發(fā)生嚴(yán)重[3]。

微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對推動土壤養(yǎng)分循環(huán)、改善土壤環(huán)境、促進(jìn)植物生長發(fā)育起重要作用[4]。土壤酶在土壤-微生物-植物系統(tǒng)中起到關(guān)鍵的轉(zhuǎn)化作用，土壤理化性質(zhì)、土壤酶活性和土壤微生物多樣性互相影響，且關(guān)系密切[5]。溫度是影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和活性的重要因素，高溫悶棚是最常見的西瓜枯萎病防治手段之一[6]。Zhang 等[7]研究發(fā)現(xiàn)，草原平均氣溫升高1.8 ℃，明顯提高了土壤真菌的活性和豐度，進(jìn)而提高了對菌類中一些酶的利用效率，極大地影響了土壤微生物群落結(jié)構(gòu)。淹水處理也是生產(chǎn)上防治枯萎病的常見措施，研究發(fā)現(xiàn)，淹水處理可以通過影響土壤養(yǎng)分的利用率，加大土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的差異，增加根瘤菌、假單胞菌等有益菌的相對豐度[8]。施用微生物菌劑是新興的綠色土壤改良措施，是影響微生物群落結(jié)構(gòu)最直接的方式之一，研究表明，不同類型外源有機(jī)物的投入對土壤微生物種群數(shù)量及其群落結(jié)構(gòu)調(diào)控的機(jī)制存在著顯著差異[9-10]。

生產(chǎn)上常見的防治西瓜枯萎病的方法包括嫁接、化學(xué)消殺、輪作、夏季高溫悶棚、添加微生物菌劑等[11]。但是，嫁接導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加且可能影響果實品質(zhì)[12]，而化學(xué)防治存在抗藥性、安全性和環(huán)境污染等問題[13]。隨著設(shè)施西瓜的不斷發(fā)展和市場對高品質(zhì)西瓜需求的增加，生產(chǎn)上急需簡單實用、綠色安全的西瓜枯萎病防治技術(shù)。但是，目前大部分對土壤改良防控西瓜枯萎病的研究局限于單一的防治效果比較或僅基于單個改良措施[5，12，14]，而針對不同土壤改良處理后土壤理化性質(zhì)、酶活性和土壤微生物群落等變化的研究報道還很少。筆者對混有FON 分生孢子的栽培基質(zhì)進(jìn)行物理和生物處理，通過綜合比較不同土壤改良措施對土壤微生態(tài)環(huán)境的影響，分析了土壤改良措施緩解西瓜枯萎病的作用機(jī)制，為生產(chǎn)上西瓜枯萎病的綠色防控提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

抗病西瓜自交系2W137 和感病對照材料Sugar baby 來自湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所瓜類組團(tuán)隊；供試病原菌為西瓜枯萎病病原菌1 號生理小種，由浙江大學(xué)李大勇教授提供。

1.2 枯萎病人工接種

試驗于2022 年9 月至2023 年2 月在湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所人工培養(yǎng)室完成?？菸〔【赑DA 培養(yǎng)基（馬鈴薯200 g，葡萄糖15 g，瓊脂粉18 g，蒸餾水1000 mL）上28 ℃黑暗條件下培養(yǎng)3 d，從菌落邊緣取直徑5 mm 的菌餅3 塊，接種在含有100 mL PDA 培養(yǎng)基的三角瓶中，28 ℃250 r·min-1振蕩培養(yǎng)5 d，取培養(yǎng)好的菌液用4 層紗布過濾，除去菌絲，得到孢子懸浮液。用血球計數(shù)板記錄孢子懸浮液孢子數(shù)，并將孢子懸浮液稀釋為不同濃度備用。西瓜種子表面消毒后用55 ℃溫湯浸泡約3 h，然后置于30 ℃溫箱催芽，待胚根長0.5 cm 左右時播種。采用浸根接種法作為西瓜枯萎病抗性鑒定對照，即在西瓜幼苗子葉平展期將根洗凈，用5×106個·mL-1孢子懸浮液浸泡15 min 后移栽。其他處理采用菌土混合接種法，枯萎病菌菌液接種濃度設(shè)5 個梯度處理，分生孢子濃度分別為1×106、5×105、1×105、5×104、1×104個·mL-1。選用滅菌基質(zhì)與菌液量按體積比5∶1 混合均勻，分裝于50 孔穴盤，然后播種，每穴1 粒。每個穴盤各播種抗病和感病材料20 粒，設(shè)3 次重復(fù)，分別于接種后9、12、15、18 d 統(tǒng)計病株率。

1.3 土壤改良處理

以生產(chǎn)上常見的枯萎病防治土壤改良措施設(shè)置6 個處理：高溫消殺（Fon_HT，70 ℃，7 d）、淹水（Fon_FL，水位高于基質(zhì)2 cm，淹水14 d）、哈茨木霉菌制劑（Fon_T_har，2 g·L-1，有效活菌數(shù)≥100 億·g-1）、枯草芽孢桿菌制劑（Fon_B_sub，2 g·L-1，有效活菌數(shù)≥400 億·g-1）、菌土對照（Fon）、健康土對照（CK）。西瓜材料選用感病種質(zhì)Sugar baby，每個處理50 株，設(shè)3 次重復(fù)。

1.4 土壤理化性質(zhì)和酶活性測定

采用五點取樣法，在播種后18 d，分別對6 種處理的西瓜幼苗根際土壤進(jìn)行取樣，混勻后分成小份備用。使用土壤養(yǎng)分速測儀測定土壤有效磷、有效鉀、銨態(tài)氮含量。使用ELISA 試劑盒測定（北京索萊寶生物股份有限公司）土壤過氧化氫酶（S-CAT）、土壤脲酶（S-UE）、土壤多酚氧化酶（S-PPO）、土壤纖維素酶（S-CL）、土壤蔗糖酶（S-SC）活性。

1.5 土壤微生物多樣性測定

采用試劑盒（北京全式金生物技術(shù)股份有限公司）提取土壤基因組DNA，用瓊脂糖凝膠電泳檢測純度和濃度。分別采用IST1/ITS4 和338F/806R 通用引物進(jìn)行ITS 和16s rDNA 擴(kuò)增，PCR 擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)2%的瓊脂糖凝膠電泳回收純化后送至分子標(biāo)記（武漢）生物育種有限公司測序，每個樣品3 次重復(fù)。利用Trimmomatic 對Fastq 測序數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)控，隨后用Flash 軟件對兩端序列進(jìn)行拼接。根據(jù)已知數(shù)據(jù)庫用uchime 方法比對去除Fasta 序列的嵌合體，對未知數(shù)據(jù)使用自比對（Denovo）方法進(jìn)行去除，同時去除不合要求的短序列。使用QIIME2 平臺進(jìn)行微生物多樣性分析。利用Uparse 7.0.1001 軟件進(jìn)行聚類分析，根據(jù)97%的相似度篩選OTUs 代表序列。對OTUs 序列進(jìn)行物種注釋，并分別在各個分類水平統(tǒng)計各樣本的群落組成。利用SILVA 數(shù)據(jù)庫對細(xì)菌群落進(jìn)行分類，利用UNITE 數(shù)據(jù)庫對真菌群落進(jìn)行分類。以各樣品中數(shù)據(jù)量最少的為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行均一化處理。使用FAPROTAX 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行細(xì)菌的功能注釋，使用FUNGulid 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行真菌的功能注釋。

1.6 數(shù)據(jù)分析

土壤理化性質(zhì)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2019軟件處理，用SPSS 22.0 統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用單因素方差分析和Duncan 顯著差異法分析處理間在0.05 水平上的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 枯萎病接種濃度試驗

由表1 可知，菌土法1×105個·mL-1接種濃度的西瓜幼苗病株率和浸根法結(jié)果高度吻合，接種后18 d，Sugar Baby 和2W137 的病株率分別為100%和0%，確定該孢子濃度為最佳接種濃度。

表1 不同接種濃度和接種方法下西瓜幼苗枯萎病發(fā)病情況Table 1 The Fusarium wilt incidence of watermelon seedling under different incubation concentrations and methods

2.2 不同土壤改良處理對土壤養(yǎng)分含量的影響

以病原菌1×105個·mL-1分生孢子濃度為原始接種量進(jìn)行菌土混合，在播種前利用高溫（Fon_HT）、淹 水（Fon_FL）、哈 茨 木 霉 菌（Fon_T_har）和枯草芽孢桿菌（Fon_B_sub）進(jìn)行土壤改良。結(jié)果表明，F(xiàn)on_HT 處理后土壤中有效磷和銨態(tài)氮含量顯著高于Fon 對照。Fon_T_har 和Fon_B_sub 處理后土壤中有效磷和有效鉀含量與Fon_HT 處理無顯著差異，但銨態(tài)氮含量顯著低于Fon_HT 處理，同時Fon_T_har 處理后的土壤銨態(tài)氮含量顯著低于Fon 對照。Fon_FL 處理后土壤中的銨態(tài)氮含量相較于其他處理均有所下降，且差異顯著。菌土對照和其他4 種處理土壤中的有效磷、有效鉀和銨態(tài)氮含量均低于或顯著低于健康土對照CK（表2）。

表2 不同土壤改良處理對土壤養(yǎng)分含量的影響Table 2 The effects of different soil improvement treatments on soil nutrients contents （g·kg-1）

2.3 不同土壤改良處理對土壤酶活性和苗期枯萎病發(fā)病率的影響

采用不同土壤改良措施對病土進(jìn)行土壤改良處理。結(jié)果顯示，與CK 相比，F(xiàn)on_HT 和Fon_FL 處理的5 種土壤酶活性均顯著下降，除了Fon_HT 處理的S-UE 酶活性顯著高于Fon 處理外，兩處理其他的土壤酶活性均顯著低于Fon_T_har、Fon_B_sub 和Fon 處理。Fon_B_sub 處理后的S-PPO、S-CAT、S-CL 和S-UE 酶活性均顯著高于Fon，但均低于CK。Fon_T_har 處理后的S-PPO、S-CL 酶活性均顯著高于其他處理，S-SC、S-UE 酶活性均顯著高于除CK 外的其他處理，相較于Fon，S-PPO、S-CL、S-SC 和S-UE 酶活性分別提高了65.24%、33.53%、10.59%和38.55%，接近甚至高于CK（表3）。

表3 不同土壤改良處理對西瓜苗期發(fā)病率和土壤酶活性的影響Table 3 Effects of different soil improvement treatments on incidence rate of watermelon seedlings and soil enzyme activities

4 種土壤改良措施的西瓜苗期枯萎病發(fā)病率由高到 低 依 次 為 Fon_B_sub＞Fon_T_har＞Fon_FL＞Fon_HT，其中Fon_HT 處理的幼苗平均發(fā)病率最低，為14.13%，顯著低于其他3 種土壤改良處理；Fon_FL 處理可以降低西瓜幼苗枯萎病發(fā)病率，幼苗平均發(fā)病率為56.33%；Fon_B_sub 和Fon_T_har 處理對該濃度下的西瓜枯萎病防治效果較差，幼苗平均發(fā)病率分別為92.33%和88.37%（表3，圖1）。

圖1 不同土壤改良條件下西瓜幼苗的枯萎病發(fā)病情況Fig.1 The Fusarium wilt incidence of watermelon seedlings under different soil improvement conditions

2.4 不同土壤改良處理對土壤細(xì)菌多樣性和群落結(jié)構(gòu)的影響

由表4 可知，健康土CK 的土壤細(xì)菌群落Chao1 指數(shù)最高，F(xiàn)on_B_sub 處理僅次于CK，其次為Fon_T_har 和Fon_FL，F(xiàn)on_HT 和Fon 處理的Chao1 指數(shù)明顯降低，且顯著低于CK。各處理之間土壤細(xì)菌的Shannon 指數(shù)和Simpson 指數(shù)均以CK 為最高，F(xiàn)on_HT 最低，但各處理之間的差異均未達(dá)到顯著水平。

表4 不同土壤改良處理后土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)Table 4 The bacterial diversity index of soil under different improvement treatments

對相對豐度前10 位的細(xì)菌屬水平分析表明，不同土壤改良處理可改變枯萎病脅迫下土壤的細(xì)菌群落組成（圖2）。相對于CK，F(xiàn)on 對照主要提高了假單胞菌屬（Pseudomonas）（從3.25%升高至6.45%）、Birii41（從3.28%升高至6.34 %）、德沃斯氏菌屬（Devosia）（從1.57%升高至2.60%）、芽單 胞 菌 屬（Gemmatimonas）（從 1.14% 升 高 至2.66%）、未培養(yǎng)的纖維菌（Fibrobacteraceae；uncultured）（從0.32%升高至3.36%）和未培養(yǎng)的腸桿菌（Enterobacteriaceae；uncultured）（從0.09%升高至2.33%）的豐度；降低了羅爾斯通氏菌屬（Ralstonia）（從4.21%降低至0.04%）、纖維弧菌屬（Cellvibrio）（從2.45%降低至0.84%）、馬杜拉放線菌屬（Actinomadura）（從1.32%降低至0.28%）的豐度。Fon_HT處理和Fon_FL 處理相對于Fon 對照均明顯提高了羅爾斯通氏菌屬（Ralstonia）、纖維弧菌屬（Cellvibrio）、馬杜拉放線菌屬（Actinomadura）的豐度，降低了Birii41、uncultured Microscillaceae、和未培養(yǎng)的腸 桿 菌（Enterobacteriaceae；uncultured）的 豐 度。Fon_B_sub 處理與Fon 對照相比，在細(xì)菌屬的水平上明顯提高了羅爾斯通氏菌屬（Ralstonia）、芽單胞菌屬（Gemmatimonas）的豐度，降低了假單胞菌屬（Pseudomonas）、Birii41、未培養(yǎng)的纖維菌（Fibrobacteraceae；uncultured）、未培養(yǎng)的腸桿菌（Enterobacteriaceae；uncultured）的豐度。Fon_T_har 處理則主要提高了假單胞菌屬（Pseudomonas）、羅爾斯通氏菌屬（Ralstonia）、未培養(yǎng)的腸桿菌（Enterobacteriaceae；uncultured）的豐度，降低了Birii41、芽單胞菌屬（Gemmatimonas）、未培養(yǎng)的纖維菌（Fibrobacteraceae；uncultured）的豐度。綜上所述，CK 和4 種改良土壤中的羅爾斯通氏菌屬（Ralstonia）豐度均高于Fon 對照，而未培養(yǎng)的纖維菌（Fibrobacteraceae；uncultured）、Birii41和德沃斯氏菌屬（Devosia）豐度均低于Fon 對照。

圖2 不同土壤改良處理對土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響Fig.2 The effects of different soil improvement treatments on soil bacterial community structure

通過對細(xì)菌功能注釋，發(fā)現(xiàn)不同處理下土壤中的細(xì)菌功能存在明顯差別（圖3）。CK 中高豐度細(xì)菌主要包含甲烷氧化（methanotrophy）、硝化作用（nitrification）、好氧氨氧化（aerobic ammonia oxidation）、碳?xì)浠衔锝到猓╤ydrocarbon degradation）和光異養(yǎng)類型（photoheterotrophy）細(xì)菌；而Fon 中幾丁質(zhì)分解（chitinolysis）、脂肪族非甲烷烴降解（aliphatic non methane hydrocarbon degradation）、藍(lán)藻類（cyanobacteria）和光合自養(yǎng)（photoautotrophy）細(xì)菌的豐度明顯高于其他處理。與Fon 處理相比，F(xiàn)on_FL 處理后纖維素分解（cellulolysis）、甲基營養(yǎng)（methylotrophy）和甲醇氧化（methanol oxidation）細(xì)菌豐度提高，F(xiàn)on_HT 處理后化能異養(yǎng)（chemoheterotrophy）細(xì)菌豐度提高，而其他類型細(xì)菌豐度均降低，F(xiàn)on_B_sub 和Fon_T_har 處理下細(xì)菌豐度變化不明顯。

圖3 不同土壤改良處理對土壤細(xì)菌功能聚類熱圖Fig.3 Heat map of soil bacterial functional clustering under different soil improvement treatments

2.5 不同土壤改良處理對土壤真菌多樣性和群落結(jié)構(gòu)的影響

土壤真菌的ITS 序列分析結(jié)果顯示，CK 的Chao1、Shannon 和Simpson 指數(shù)均為最高，其中CK 的Chao1 指數(shù)顯著高于其他處理。Fon_T_har、Fon_HT 和Fon_B_sub 處理之間的Chao1、Shannon指數(shù)均無顯著差異，F(xiàn)on_HT 與Fon_T_har、Fon_B_sub 處理之間的Simpson 指數(shù)無顯著差異，但Fon_T_har、Fon_B_sub 處理之間的Simpson 指數(shù)差異顯著。Fon 和Fon_FL 處理的真菌多樣性明顯降低，其Chao1 指數(shù)顯著低于其他處理，且Fon_FL處理的Shannon 和Simpson 指數(shù)均為最低（表5）。

表5 不同土壤改良處理土壤真菌多樣性指數(shù)Table 5 The fungi diversity index of soil under different improvement treatments

不同土壤改良處理可以改變枯萎病脅迫下土壤真菌群落組成（圖4）。與CK 相比，F(xiàn)on 處理在真菌屬的水平上明顯提高了未培養(yǎng)的真菌（Fungi；uncultured）（從6.50%升高至16.64%）、被孢霉屬（Mortierella）（從3.74%升高至21.55%）、鐮孢菌屬（Fusarium）（從0.44%升高至17.34%）和未培養(yǎng)的子囊菌（Ascomycota；uncultured）（從5.49%升高至8.91%）的豐度；降低了Leucothecium（從19.94%降低至2.61%）、節(jié)從孢屬（Arthrobotrys）（從1.71%降低至0.18%）、未培養(yǎng)的壺菌（Chytridiomycota；uncultured）（從1.08%降低至0.12%）和Leucocoprinus（從11.47%降低至0.05%）的豐度。Fon_HT 處理與Fon 相比，根囊壺菌屬（Rhizophlyctis）、節(jié)從孢屬（Arthrobotrys）豐度提高，分別為23.77%和17.17%；被孢霉屬（Mortierella）、鐮孢菌屬（Fusarium）豐度明顯降低，分別為0.34%和0.32%。Fon_FL 處理中，未培養(yǎng)的真菌（Fungi；uncultured）的豐度要明顯高于其他處理，為42.22%；而被孢霉屬（Mortierella）、鐮孢菌屬（Fusarium）豐度明顯低于Fon 對照，分別為0.91%和1.22%。Fon_B_sub 處理與Fon 對照相比，大部分菌屬的豐度均有不同程度的降低，其中被孢霉屬（Mortierella）和未培養(yǎng)的子囊菌（Ascomycota；uncultured）降低幅度最大，分別從21.55%降低至1.61%，從8.91%降低至0.53%，鐮孢菌屬（Fusarium）的 豐 度 從17.33% 降 低 至4.42% 。Fon_T_har 處理與Fon 對照相比，被孢霉屬（Mor-tierella）和Leucothecium的豐度提高；鐮孢菌屬（Fusarium）豐度降低，從17.33%降低至6.32%。4 種土壤改良措施處理后，鐮孢菌屬（Fusarium）豐度有不同程度的降低，而尖孢鐮孢菌（Fusarium oxysporum）是引起西瓜枯萎病的主要病菌，為鐮孢菌屬真菌（Fusarium），說明4 種土壤改良措施對西瓜枯萎病防治均有一定效果，鐮孢菌屬豐度越低，西瓜幼苗發(fā)病率也越低。

圖4 不同土壤改良處理對土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的影響Fig.4 The effects of different soil improvement treatments on the soil fungi community structure

通過對真菌功能注釋，發(fā)現(xiàn)不同土壤處理下的真菌功能存在明顯差別（圖5）。CK 中優(yōu)勢類群主要包含未定義的腐生菌（Undefined Saprotroph）、內(nèi)生菌（Endophyte）和動物病原菌（Animal Pathogen）；而Fon 對照中優(yōu)勢類群主要為木腐生菌（Wood Saprotroph）和土壤腐生菌（Soil Saprotroph）。與Fon對照相比，F(xiàn)on_FL 處理后糞腐生物（Dung Saprotroph）、未定義的木腐生物（Undefined Saprotroph-Wood Saprotroph）豐度提高；Fon_HT 處理后動物內(nèi)共生病原菌（Animal Endosymbiont-Animal Pathogen）和腐生菌（Dung Saprotroph-Soil Saprotroph、Undefined Saprotroph）豐度提高；Fon_T_har處理后腐生（Endophyte-Litter Saprotroph-Soil Saprotroph-Undefined Saprotroph、Dung Saprotroph-Soil Saprotroph）和植物病原體（Plant Pathogen）相關(guān)真菌豐度提高；Fon_B_sub 處理下真菌群落變化不明顯。

圖5不同土壤改良處理下土壤真菌的功能聚類熱圖Fig.5 Heat map of soil fungal functional clustering under different soil improvement treatments

3 討論與結(jié)論

針對西瓜枯萎病的抗性鑒定方法一直是西瓜育種的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，西瓜苗期枯萎病抗性鑒定是其中重要的組成部分，可以及時、快速地了解選育品種的抗性[15]。筆者采用菌土混合接種法，比較了5 種病原菌分生孢子濃度，篩選出了1×105個·mL-1作為菌土法最適宜的接種濃度。此方法將滅菌基質(zhì)和菌液以5∶1 的體積比混合，直接將萌發(fā)一致的種子播種于菌土之中，潛育期10 d 左右，整體試驗時間相較于浸根法提早了7～10 d，減少了種子生長至子葉平展期的時間和移栽、緩苗等操作步驟，降低了試驗難度。此方法操作簡單、用菌量少、結(jié)果穩(wěn)定，且發(fā)病方式更接近于自然發(fā)病，該濃度的接種鑒定結(jié)果與浸根接種法高度吻合，適用于西瓜苗期枯萎病抗性鑒定、西瓜抗枯萎病種質(zhì)篩選、殺菌劑篩選等試驗。

土壤酶活性的高低表征土壤熟化程度，影響著土壤微生物多樣性和群落結(jié)構(gòu)組成，是反映土壤肥力的一項重要指標(biāo)[16]。筆者通過土壤改良，比較高溫、淹水、哈茨木霉菌和枯草芽孢桿菌處理后的土壤和未處理土壤的養(yǎng)分含量、土壤酶活性和微生物多樣性變化。溫度是影響土壤微環(huán)境的主要因子之一，高溫悶棚是生產(chǎn)上常見的病蟲害防治方法[17]。有研究者報道，高溫悶棚會引起土壤有機(jī)質(zhì)含量下降，部分土壤酶變性失活[18]。本研究結(jié)果表明，高溫處理顯著降低了西瓜幼苗枯萎病發(fā)病率，相較于病土對照顯著提高了有效磷和銨態(tài)氮含量，這可能與有機(jī)質(zhì)在高溫環(huán)境下分解有關(guān)，與李英梅等[19]研究高溫悶棚導(dǎo)致的土壤養(yǎng)分變化結(jié)果基本一致。相較于病土對照，高溫處理后，土壤中多酚氧化酶、蔗糖酶、纖維素酶和過氧化氫酶活性顯著下降，這與李佳川等[20]的研究結(jié)果基本一致，大部分酶在高溫、高濕、缺氧環(huán)境下會發(fā)生高溫脅迫反應(yīng)，蛋白質(zhì)變性導(dǎo)致失活。淹水處理后，西瓜幼苗枯萎病發(fā)病率相較于病土對照有一定程度的減輕。淹水處理相較于病土對照，土壤中有效磷、有效鉀、銨態(tài)氮含量有不同程度的下降，并且各類土壤酶活性均有顯著下降，可能與酶蛋白變性和淹水引起的土壤淋溶作用有關(guān)，這與周榆淇等[21]在淹水對水稻根際土壤的研究中的結(jié)果基本一致。哈茨木霉菌和枯草芽孢桿菌處理后的土壤各項指標(biāo)的變化基本一致，提高了土壤中的有效磷、有效鉀含量，除S-CAT外其余4 種土壤酶活性均有不同程度提高，這與姜永雷等[22]在微生物菌劑對煙草連作影響的研究中的結(jié)果相似。

有研究指出，溫度上升可以提高土壤中的真菌豐度，促進(jìn)土壤對菌類中一些酶的利用效率，影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)[23]。在本試驗中，高溫處理后，相較于病土對照，土壤真菌豐度和多樣性明顯上升，但是土壤細(xì)菌豐度和多樣性無明顯變化，這與何偉等[24]對辣椒的研究結(jié)果基本一致，與戚嘉琦等[25]在草莓中的研究結(jié)果不一致，這可能與種植作物種類、溫度和持續(xù)時間不同有關(guān)。此外，高溫處理后提高了化能異養(yǎng)（chemoheterotrophy）類型細(xì)菌的豐度，這可能與土壤中有機(jī)質(zhì)含量的增加有關(guān)。有研究者發(fā)現(xiàn)，旱地土壤微生物的多樣性會隨土壤含水量的增加而增加，淹水處理不僅可以改變土壤養(yǎng)分形態(tài)和含量，還可以通過影響土壤養(yǎng)分利用率加大土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的差異[26]。淹水處理對改良后土壤微生物多樣性有一定影響，提高了土壤細(xì)菌的豐度，其中甲基營養(yǎng)（methylotrophy）和甲醇氧化（methanol oxidation）類型細(xì)菌豐度明顯提高，但是真菌的多樣性相較于病土對照明顯下降。龔小雅等[27]在淹水對辣椒的影響中同樣發(fā)現(xiàn)，土壤中細(xì)菌和真菌對淹水處理的響應(yīng)相反，且真菌對水分變化更加敏感。施用微生物菌劑是影響土壤微生物多樣性最直接的方式，微生物菌劑還可以有效抑制病原菌生長，增加土壤養(yǎng)分含量[28]。哈茨木霉菌和枯草芽孢桿菌處理后土壤細(xì)菌和真菌的豐度、多樣性均有所提高，且對真菌的影響要大于細(xì)菌，這與楊肖芳等[29]的研究結(jié)果一致。但是2 種微生物菌劑對西瓜幼苗枯萎病發(fā)病程度均沒有明顯緩解，其鐮孢菌屬（Fusarium）豐度下降幅度要低于高溫和淹水處理，說明本次試驗所用的哈茨木霉菌和枯草芽孢桿菌濃度對1×105個·mL-1分生孢子濃度枯萎病菌脅迫下的西瓜幼苗的發(fā)病率影響不大，無法有效緩解枯萎病脅迫。這可能是因為本次試驗微生物菌劑濃度過低，也可能是因為本試驗均使用單一型微生物菌劑，對緩解枯萎病脅迫的效果要弱于復(fù)合型微生物菌劑。

綜上所述，高溫處理可以有效緩解西瓜枯萎病脅迫，改良土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，降低土壤中鐮孢菌屬等有害菌相對豐度，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)分解，提高土壤養(yǎng)分含量。但高溫處理后存在部分土壤酶活性下降、有益菌減少的問題。添加單一的微生物菌劑有利于改善土壤微生態(tài)環(huán)境，但無法有效防治枯萎病。因此，在實際生產(chǎn)中應(yīng)結(jié)合高溫悶棚、添加微生物制劑等多種措施來改善土壤環(huán)境。本研究結(jié)果可為克服西瓜連作障礙和枯萎病綠色防控提供理論依據(jù)。