玉米花生間作復(fù)合種植對(duì)花生根際微生態(tài)環(huán)境及其產(chǎn)量的影響

摘要：花生連作嚴(yán)重影響植株生長，導(dǎo)致花生產(chǎn)量和品質(zhì)下降。間作復(fù)合種植是緩解連作障礙的一種安全、有效、生態(tài)的方法。為進(jìn)一步探明玉米花生間作復(fù)合種植對(duì)花生根際微生態(tài)環(huán)境及花生產(chǎn)量的影響，本研究選取山東省苜縣花生連作IO年的地塊，以‘花育22’和‘鄭單958’為試驗(yàn)材料，以單一種植花生為對(duì)照，設(shè)置玉米、花生3：4間作模式，研究玉米花生間作對(duì)花生根際土壤氮磷鉀養(yǎng)分及有機(jī)質(zhì)含量、根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和莢果產(chǎn)量的影響；通過室內(nèi)模擬試驗(yàn)探究玉米根系分泌物和玉米根際微生物對(duì)連作花生生長和根際微生物群落結(jié)構(gòu)的調(diào)控作用。田間試驗(yàn)結(jié)果表明，與花生單一種植相比，玉米花生間作換帶種植顯著增加花生土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀和有效鉀含量，并顯著增加花生根際土壤細(xì)菌Actinospica、Granulicella、Bryobacter、Chuiaibacter的豐度，而Bradyrhizobium、Mesorhizobium的豐度顯著降低；花生百果重顯著增加41.8％，單株?duì)€果數(shù)顯著降低66.7％，莢果產(chǎn)量顯著提高32.2％。室內(nèi)模擬試驗(yàn)結(jié)果表明，舔加玉米根系分泌物和根際微生物均能增加連作花生根際土壤Actinospica的豐度，促進(jìn)花生根系生長；玉米根系分泌物處理花生地上部干重顯著增加24.1％，根系長度和根表面積僅增加7.2％和5.4％；玉米根際微生物處理花生地上部干重提高4.7％，根系長度和根表面積分別顯著增加50.5％和47.4％。綜上，玉米花生間作復(fù)合種植能夠提高花生根際土壤養(yǎng)分的有效性，改善微生物群落結(jié)構(gòu)，減少爛果數(shù)，進(jìn)而提高花生產(chǎn)量；玉米花生間作系統(tǒng)中玉米根系分泌物和玉米根際土壤微生物對(duì)連作花生土壤微生態(tài)環(huán)境的改善有重要作用，是緩解花生連作障礙的主要因素之一。

關(guān)鍵詞：玉米花生間作；連作花生；根際微生物；土壤氮磷鉀養(yǎng)分；根系分泌物；連作障礙

中圖分類號(hào)：S344.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2024）12-0070-10

花生（Arachis hypogaea L）是我國重要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物，含有豐富的營養(yǎng)成分，在保障我國食用油安全和提高國民身體素質(zhì)等方面具有舉足輕重的地位。近年來，由于花生需求量不斷增加，而種植面積受限，很多花生主產(chǎn)區(qū)為了追求經(jīng)濟(jì)效益常常大規(guī)模連續(xù)種植花生數(shù)年，連作現(xiàn)象十分嚴(yán)重?；ㄉ且环N對(duì)連作較為敏感的作物，連作2-3年，莢果可減產(chǎn)19.8％-33.4％。山東省每年大約有連作田23.33萬-26.67萬hm2，由連作而造成的減產(chǎn)在15萬t以上，花生連作障礙已成為當(dāng)前我國花生生產(chǎn)中亟待解決的關(guān)鍵問題?，F(xiàn)有的研究表明，花生根際微生態(tài)系統(tǒng)綜合功能失調(diào)是造成花生連作障礙的主要原因，主要表現(xiàn)為土壤微生物區(qū)系失衡、土壤理化性質(zhì)惡化以及化感自毒作用。

玉米（Zea mays L）花生間作是黃淮海平原緩解糧油爭地矛盾的一種重要的種植方式，其地下部的相互作用在改變土壤微生物組成和優(yōu)勢微生物種類方面具有重要作用。張向前等報(bào)道了玉米花生間作在施肥和不施肥條件下均可顯著增加土壤中細(xì)菌、真菌、放線菌和固氮菌的數(shù)量。前人研究表明，玉米花生間作可在一定程度上緩解花生連作障礙，這主要是通過改善連作花生根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)、提高根際土壤微生物活性和增加土壤速效養(yǎng)分含量等方式來實(shí)現(xiàn)的，但有關(guān)其作用機(jī)理還不是十分清楚。根系分泌物是植物生長過程中，由根系的不同部位分泌或溢泌的一些無機(jī)離子和有機(jī)化合物的統(tǒng)稱，不僅能為根際微生物提供所需的能源，其作用于作物根系周圍環(huán)境產(chǎn)生根際效應(yīng)，還直接影響著根際微生物的數(shù)量和種群結(jié)構(gòu)。有關(guān)玉米根系分泌物對(duì)連作花生根際微環(huán)境存在怎樣的根際效應(yīng)還鮮見報(bào)道。根際微生物在植物根系趨向性聚居并通過各自的代謝活動(dòng)分解轉(zhuǎn)化根系分泌物和脫落物，對(duì)根系分泌物起著重要的修飾限制作用。有研究表明，植物根際定殖的微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性很大程度上受植物種類的影響。例如，洋蔥和番茄間作時(shí)，有益菌如芽孢桿菌和假單胞菌的相對(duì)豐度增加。玉米和大豆間作時(shí)，細(xì)菌中芽單孢菌屬和溶桿菌屬等菌屬的數(shù)量顯著升高，伯克氏菌屬和鞘脂菌屬等菌屬的數(shù)量顯著降低：真菌中被孢霉屬和壺菌屬等菌屬豐度顯著升高，而鐮刀菌屬和梭桿菌屬等菌屬豐度顯著降低。玉米花生間作種植模式下，玉米根際微生物對(duì)連作花生根際微生物群落結(jié)構(gòu)存在怎樣的影響有待于進(jìn)一步研究。

因此，為進(jìn)一步探明玉米花生間作復(fù)合種植對(duì)連作花生根際微生態(tài)環(huán)境的影響及其緩解花生連作障礙的作用機(jī)理，本研究采用田間和室內(nèi)模擬試驗(yàn)相結(jié)合的方式，大田試驗(yàn)主要研究玉米花生間作對(duì)連作花生莢果產(chǎn)量、土壤微生物群落結(jié)構(gòu)以及土壤氮磷鉀和有機(jī)質(zhì)含量的影響：室內(nèi)模擬試驗(yàn)探究玉米根系分泌物和玉米根際微生物對(duì)連作花生根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響，旨在進(jìn)～步揭示玉米花生間作對(duì)連作花生根際微生態(tài)環(huán)境的影響，明確玉米根系分泌物和玉米根際微生物對(duì)緩解花生連作障礙的作用機(jī)制，以期為花生連作障礙的最終解決提供一定的理論基礎(chǔ)和技術(shù)途徑。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況及材料

1.1.1試驗(yàn)地概況 大田試驗(yàn)于2022-2023年進(jìn)行，試驗(yàn)地點(diǎn)為山東省日照市莒縣寨里河鎮(zhèn)大門莊（118°54′E，35°28′N）。該地屬暖溫帶季風(fēng)區(qū)大陸性氣候，全年無霜期187 d，年平均氣溫12.1℃，年均日照時(shí)數(shù)2 506.8 h，年均降水量837.5 mm。試驗(yàn)地塊花生連作10年，土壤類型為棕壤，地勢平坦。耕層（0-20 cm）土壤pH值為5.26，有機(jī)質(zhì)含量為11.65 g/kg、全氮1.11 g/kg、全磷1.78 g/kg、全鉀22.64 g/kg、速效氮45.2 mg/kg、速效磷30.56 mg/kg、速效鉀94.66 mg/kg。為了排除田間因素的干擾，室內(nèi)模擬試驗(yàn)在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花生栽培與生理生態(tài)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)智能溫室中進(jìn)行。

1.1.2試驗(yàn)材料 供試花生品種為‘花育22’，玉米品種為抗逆性強(qiáng)、緊湊型品種‘鄭單958’。

玉米根系分泌物的收集：在單作玉米拔節(jié)期，將玉米植株提前培養(yǎng)在溫室的黑暗水培盒中，處理前24 h移栽到無菌去離子水中，容器為1L黑暗水培盒，在溫室中培養(yǎng)24 h，再用0.45 um的有機(jī)濾膜過濾殺菌，作為玉米根系分泌物母液，于4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

玉米根際微生物的獲?。涸趩巫饔衩装喂?jié)期取植株根系，去除大塊土壤后放入錐形瓶中，加入滅菌去離子水，在搖床上以200 r/min搖動(dòng)30min，之后用兩層紗布過濾，濾液經(jīng)5 000 r/min離心10 min，棄去上清液，用無菌去離子水重新懸浮沉淀，得到玉米根際微生物懸浮液。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

（1）大田試驗(yàn)：于連作10年的花生田進(jìn)行花生、玉米單作和玉米花生間作兩種模式種植。玉米花生間作行比為3：4，種植模式詳見圖1?；ㄉ捎闷饓鸥材ぴ耘啵瑔巫鲏艑?5 cm，每壟2行，行距35 cm，穴距15 cm，每穴2粒，播深4 cm；單作和間作玉米行距均為50 cm、株距30 cm;間作花生種植模式同單作花生?；ㄉ⒂衩讍为?dú)施肥，均按照當(dāng)?shù)厥┓蕵?biāo)準(zhǔn)：花生播種前基施有機(jī)肥18t/hm2、氮（N）100 kg/hm2、磷（P2O5）90 kg/hm2、鉀（K2O）135 kg/hm2。間作玉米、花生的施肥量均與單作玉米、花生一致。每處理4個(gè)帶寬，長度30 m，東西種植。第二年玉米花生交換茬口，換帶種植。

（2）室內(nèi)模擬試驗(yàn)：取大田試驗(yàn)中花生連作10年的0-20 cm耕層土壤，過2mm篩混勻滅菌，保存?zhèn)溆谩⑼寥姥b入備好的花盆中（花盆口徑10 cm，高10 cm，每盆裝土1 kg），取一定量的花生種子消毒后放入培養(yǎng)箱中黑暗培養(yǎng)，待根長至3-5 cm時(shí)移人花盆土壤中，每盆2穴，出苗后保留長勢一致的健康苗。

玉米根系分泌物對(duì)花生根際微環(huán)境影響的試驗(yàn)設(shè)置兩個(gè)處理，分別為：①玉米根系分泌物處理組（S Treat），②玉米根系分泌物對(duì)照組（S CK）。處理組每盆花生根部澆灌100 mL玉米根系分泌物母液，對(duì)照組用同體積無菌水代替，每4天添加一次玉米根系分泌物母液。玉米根際微生物對(duì)花生根際微環(huán)境影響的試驗(yàn)設(shè)置兩個(gè)處理，分別為：①玉米根際微生物處理組（M Treat），②玉米根際微生物對(duì)照組（M CK），處理組每盆花生根部澆灌100 mL玉米根際微生物懸浮液，對(duì)照組用同體積滅菌的無菌水代替，每6天添加一次玉米根際微生物懸浮液，15天后取樣。每處理5盆，重復(fù)3次，即每處理共計(jì)15盆。

1.3土壤樣品的采集

大田試驗(yàn)：2022年于花生莢果膨大期隨機(jī)選取10個(gè)點(diǎn)，每點(diǎn)兩穴花生，取樣時(shí)采用抖土法：將花生根系從土壤中挖出，抖落大塊土壤和結(jié)合松散的土體，然后用已滅菌的剪刀和鑷子將一株完整的花生根系放人盛有25 mL滅菌水的50 mL離心管中，擰緊蓋子立即置入4℃保溫盒中，帶回實(shí)驗(yàn)室置于200 r/min搖床中搖動(dòng)20 min，然后用無菌鑷子取出花生根系，將搖勻后的液體倒入一個(gè)新的無菌離心管中（離心管口鋪放兩層紗布以濾除液體中細(xì)小根系），于4℃條件下5 000 r/min離心10 min，棄去上清液，沉淀置于-80℃冰箱保存?zhèn)溆?。單作花生和間作花生根部土樣均在莢果膨大期采集耕層（0-20 cm）土壤，每處理取3個(gè)重復(fù)，每重復(fù)隨機(jī)取5點(diǎn)土壤樣品，混勻后按照四分法選取土壤樣品，研磨過20目篩，分裝入封口袋保存，供分析測試用。

室內(nèi)試驗(yàn)：分別于玉米根系分泌物和玉米根際微生物處理15天后，取幼苗期花生根際土壤置于-80℃超低溫冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.4測定項(xiàng)目及方法

1.4.1根際微生物的測定 對(duì)土壤樣品完成基因組DNA抽提后，利用1％瓊脂糖凝膠電泳檢測抽提的基因組DNA，擴(kuò)增細(xì)菌的引物為16S rRNA的V3-V4區(qū)，將PCR擴(kuò)增片段純化和定量分析后進(jìn)行高通量測序，由上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司完成。

1.4.2土壤氮磷鉀養(yǎng)分及有機(jī)質(zhì)含量的測定 參照鮑士旦的方法，土壤全氮采用重鉻酸鉀一硫酸硝化法測定，全磷采用硫酸-高氯酸消煮法測定，全鉀采用NaOH熔融-火焰光度計(jì)法測定，堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測定，速效磷采用碳酸氫鈉法測定，速效鉀采用醋酸銨-火焰光度計(jì)法測定，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法測定：土壤有效鉀采用2 mol/L HNO，浸提一火焰光度計(jì)法測定。

1.4.3花生植株性狀及產(chǎn)量的測定 大田試驗(yàn)：每處理選取生長均勻一致的植株6株，將花生植株根、莖、葉分離，切斷后裝人牛皮紙袋中，放入烘箱內(nèi)于105℃殺青30 min，80℃烘干至恒重，然后稱重。間作花生測產(chǎn)；每小區(qū)隨機(jī)選取3個(gè)點(diǎn)，每點(diǎn)收獲2m一壟，統(tǒng)計(jì)每點(diǎn)花生株數(shù)，晾干后根據(jù)取樣點(diǎn)的產(chǎn)量換算單位面積產(chǎn)量。另取代表性植株6株，調(diào)查單株結(jié)果數(shù)、單株?duì)€果數(shù)、飽果率、百果重、百仁重和出仁率。

室內(nèi)模擬試驗(yàn)：于玉米根系分泌物和玉米根際微生物處理15天后分別對(duì)各試驗(yàn)處理的植株進(jìn)行性狀考察及花生根系表型結(jié)構(gòu)的測定。每處理選取12株，然后將取花生植株根、莖、葉分離，切斷后裝入牛皮紙袋中，放人烘箱內(nèi)于105℃殺青30 min，80℃烘干至恒重，然后稱重?；ㄉ涤米詠硭疀_散土壤，輕輕取出完整的植株，并小心沖洗根系，去除根系表面泥土及其他物質(zhì)，再用去離子水小心沖洗干凈，吸干水分后，通過Epson Perfection V800 Photo根系掃描儀掃描完整的根系圖像，并采用WinRHIZO軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.5數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行顯著性分析，R語言（Version 3.3.1）進(jìn)行PCA（principal component's analysis）統(tǒng)計(jì)分析和作圖，使用Student t檢驗(yàn)法進(jìn)行檢驗(yàn)，顯著性水平設(shè)為Plt;0.05和Plt;0.01。

2結(jié)果與分析

2.1玉米花生間作對(duì)花生根際土壤氮磷鉀養(yǎng)分及有機(jī)質(zhì)含量的影響

由表1可見，與連作花生相比，2022年的間作花生土壤有機(jī)質(zhì)含量無顯著差異；2023年玉米種植帶與花生種植帶交換后，間作花生土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著增加7.25％。2022年，間作花生土壤全磷、全鉀、堿解氮以及速效磷含量均顯著減少，分別減少26.1％、6.2％、18.3％、48.6％；與連作花生相比，間作花生土壤全氮含量幾乎無變化，雖增加了速效鉀和有效鉀含量，但差異不顯著。2023年換帶種植后，與連作花生相比，玉米花生間作仍顯著降低花生土壤全磷、全鉀含量，降幅分別為21.0％、14.6％；顯著增加堿解氮、速效磷、速效鉀和有效鉀含量，增幅分別為21.5％、14.3％、8.3％和37.1％；而全氮含量無顯著變化。由此可見，玉米花生間作換帶種植可以顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，顯著提高土壤堿解氮、速效磷、速效鉀和有效鉀含量。

2.2玉米花生間作對(duì)花生根際土壤微生物的影響

為研究間作對(duì)花生根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和豐度的影響，本試驗(yàn)以連作花生為對(duì)照，分析了2022年間作花生和連作花生根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的變化。細(xì)菌抽平后的序列共有33 358個(gè)，通過有效聚類共獲得細(xì)菌OTU數(shù)2 850個(gè)。其中，連作和間作花生根際土壤的OTU數(shù)分別為2 651和2 615個(gè)，間作花生根際土壤細(xì)菌的OTU有所減少。在OTU水平上的PCA分析結(jié)果（圖2）顯示，第一主成分（PC1）對(duì)連作和間作花生細(xì)菌的OTU組成差異的解釋度為13.76％，第二主成分（PC2）對(duì)連作和間作花生根際土壤細(xì)菌的OTU組成差異解釋度為9.32％，間作和連作花生土壤中的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成明顯分離，說明玉米花生間作對(duì)花生根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)有較大影響。

通過對(duì)細(xì)菌群落分析發(fā)現(xiàn)，間作和連作花生土壤的細(xì)菌在屬水平具有顯著差異性（圖3）。其中，連作花生土壤中有4種細(xì)菌的豐度顯著高于間作，分別是1959-1、慢生根瘤菌（Bradyrhizobium）、戴氏菌屬（Dyella）、百脈根根瘤菌（Mesorhizobium），說明這些細(xì)菌屬可能是花生特異的，連作導(dǎo)致其在根部土壤中不斷積累。間作花生土壤中根瘤菌Bradyhizobium、Mesorhizobium的豐度均顯著低于連作，說明玉米花生間作種植使連作花生根際土壤中包含玉米根系，從而降低這些細(xì)菌屬在土壤中的豐度。而間作花生土壤中Granulicetla、嗜酸放線線束菌（Actinospica）、苔蘚桿菌（Bryobacter）、Chujaibacter的豐度均極顯著高于連作，說明這些細(xì)菌屬豐度的增加可能是間作玉米根系招募的。

為了明確間作花生根際土壤中Granulicella、Actinospica、Bryobacter、Chujaibacter顯著增加的原因是否因玉米根系介入，進(jìn)行了室內(nèi)添加玉米根系分泌物和玉米根際微生物試驗(yàn)。結(jié)果（圖4）顯示，玉米根系分泌物和根際微生物均能增加Actinospica的豐度，其中玉米根際微生物處理較CK差異顯著；Granulicella、Bryobacter、Chujaibacter豐度的增加只受玉米根際微生物的影響，但影響不顯著，玉米根系分泌物會(huì)顯著降低這3個(gè)菌屬的豐度。綜上，相較于玉米根系分泌物，玉米根際微生物對(duì)花生土壤中的細(xì)菌豐度提高有促進(jìn)作用，可能是間作花生土壤中Granulicetla、Actinospica、Bryobacter、Chujaibacter增加的主要原因。

2.3玉米根系分泌物和根際微生物對(duì)連作花生地上部干重的影響

由圖5可知，與對(duì)照相比，玉米根系分泌物處理顯著增加花生地上部干重，增幅為24.1％，玉米根際微生物處理提高花生地上部干重4.7％，差異未達(dá)顯著水平。由此可見，玉米根系分泌物更能促進(jìn)連作花生植株地上部的生長。

2.4玉米根系分泌物和根際微生物對(duì)連作花生根系構(gòu)型的影響

由表2可知，與對(duì)照相比，玉米根系分泌物處理促進(jìn)連作花生根系長度和根表面積增加7.2％和5.4％（Pgt;0.05），對(duì)根系平均直徑和根體積影響很小。玉米根際微生物處理的連作花生根系長度和根表面積與對(duì)照相比分別顯著增加50.5％和47.4％，根體積顯著增加44.4％，對(duì)根系平均直徑?jīng)]有顯著影響。相對(duì)而言，玉米根際微生物比玉米根系分泌物對(duì)連作花生根系的影響更顯著，更能促進(jìn)花生植株地下部的生長。

2.5連作花生土壤微生物與土壤氮磷鉀養(yǎng)分及有機(jī)質(zhì)含量的相關(guān)性分析

對(duì)連作花生土壤微生物與土壤養(yǎng)分間進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果（圖6）顯示，連作花生土壤細(xì)菌屬Bradyrhizobium與全磷、速效磷含量呈顯著正相關(guān)（Plt;0.05），與堿解氮含量呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01）；Granuticella與土壤全磷、速效磷和全鉀含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與有效鉀呈顯著正相關(guān)（Plt;0.05）；Actinospica與全磷和速效磷呈現(xiàn)出極顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.01），與堿解氮呈顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.05）；而Bryobacter與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.001）。

2.6玉米花生間作對(duì)花生產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表3可以看出，與連作相比，2022年玉米花生間作花生單株結(jié)果數(shù)顯著增加16.2％，單株?duì)€果數(shù)顯著減少52.5％，莢果產(chǎn)量顯著提高38.5％；2023年玉米花生間作換帶種植后花生百果重顯著增加41.8％、單株?duì)€果數(shù)顯著減少66.7％、莢果產(chǎn)量顯著提高32.2％。由此可見，與連作相比，玉米花生間作主要通過減少爛果數(shù)量來提高花生產(chǎn)量。

3討論

花生長期連作，植株生長發(fā)育受到嚴(yán)重影響，葉片中抗氧化酶活性下降，光合作用減弱，從而導(dǎo)致生物量和產(chǎn)量降低。已有研究報(bào)道，間作能改變氮和磷的可用性，增加小麥根際土壤微生物量碳、氮和磷的有效性。不同作物間作體系均可以提高土壤微生物數(shù)量，提高作物根際細(xì)菌群落多樣性、改變根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成，改善根際土壤的微生態(tài)環(huán)境。本研究結(jié)果表明，玉米花生間作復(fù)合種植可以顯著改變花生根際土壤氮、磷和鉀的含量、增加花生土壤中Actinospica細(xì)菌屬的豐度及改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)：玉米根系分泌物和根際微生物能夠促進(jìn)連作花生生長和調(diào)節(jié)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)：玉米花生間作能顯著降低花生爛果數(shù)，提高花生產(chǎn)量。

土壤有機(jī)質(zhì)是衡量土壤質(zhì)量的指示性指標(biāo)之一。已有研究結(jié)果表明，玉米與豆科作物間作能顯著提高豆科作物土壤有機(jī)質(zhì)含量。本研究發(fā)現(xiàn)玉米花生間作換帶種植可顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，原因可能是，與花生相比，玉米根系發(fā)達(dá)，留在土壤中的凋落物較多，經(jīng)過土壤微生物等分解后形成有機(jī)質(zhì)，因此間作有利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累。另外，架豆間作使土壤全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀分別增加16.9％、14.0％、26.6％和23.4％；地豆間作也有顯著增肥效應(yīng)。間作顯著提高玉米植株氮磷養(yǎng)分吸收量，豆科與禾本科作物間作可通過改變根際土壤pH值、微生物生物量磷和磷酸酶活性來提高植物根際磷的有效性。本研究發(fā)現(xiàn)，與連作相比，2022年玉米花生間作花生土壤的磷和鉀元素含量都顯著降低，這可能是間作玉米對(duì)磷鉀養(yǎng)分的需求量較大，吸收了間作花生根際土壤的磷和鉀元素，從而導(dǎo)致間作花生土壤中這兩種元素含量降低：而2023年玉米花生間作換帶種植顯著提高花生土壤堿解氮、速效磷、速效鉀和有效鉀的含量。這可能是因?yàn)殚g作改變花生根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和土壤酶活性，從而增加土壤養(yǎng)分的有效性。

玉米花生間作能夠明顯改變花生土壤中的微生物群落，減少對(duì)花生有害化感物質(zhì)的積累，其中，優(yōu)勢細(xì)菌Actinospica能促使土壤中的動(dòng)物和植物遺骸腐爛，有利于土壤養(yǎng)分供應(yīng)和作物生長，在酸性土壤有機(jī)物的降解循環(huán)中起著重要作用，Actinospica抗真菌也極具潛力。本研究發(fā)現(xiàn)，間作花生根際Actinospica豐度顯著增加，這可能是間作體系中玉米根系分泌物和根際微生物共同提高了土壤中Actinospica豐度的結(jié)果：也可能是由于間作條件下玉米與花生爭奪營養(yǎng)，吸收花生根際全磷、速效磷、堿解氮從而促使該菌增加。相關(guān)性分析結(jié)果表明，間作增加的Actinospica與土壤中全磷、速效磷、堿解氮的含量均呈顯著負(fù)相關(guān)。

已有研究表明，間作體系能夠改善農(nóng)作物的根系性狀；與單作玉米相比，間作可增加玉米根長、根表面積、根體積等。本研究發(fā)現(xiàn)，與添加玉米根際微生物相比，添加玉米根系分泌物明顯提高連作花生地上部干重，這可能是玉米根系分泌物中含有豐富的碳水化合物、氨基酸及類黃酮化合物等，對(duì)植物地上部的生長起到直接的促進(jìn)作用，而玉米根際微生物添加到土壤后與土著微生物爭奪生態(tài)位需要一定的時(shí)間和過程才能發(fā)揮作用。因此，玉米根系分泌物對(duì)植物生長起促進(jìn)作用的時(shí)間早于根際微生物。微生物可以通過釋放生長調(diào)節(jié)物質(zhì)影響植物生長，從而間接地影響根際養(yǎng)分的有效性。如Azospiritlum產(chǎn)生的生長素使根長、側(cè)根數(shù)、根毛長度和密度等參數(shù)增加。本研究發(fā)現(xiàn)玉米根際微生物能顯著增加花生根系長度和根表面積，玉米根際微生物比玉米根系分泌物對(duì)連作花生根系的影響更顯著，更能促進(jìn)花生植株地下部的生長。這可能是由于玉米根際微生物的介入間接影響了花生根際養(yǎng)分的有效性，改變了根系攝取營養(yǎng)的機(jī)理，從而促進(jìn)了花生根系的生長：也有可能是玉米根系分泌物和玉米根際微生物與花生根際的病原物發(fā)生競爭、拮抗等抑制作用，減少了有害物質(zhì)積累進(jìn)而促進(jìn)根系生長。

本研究通過對(duì)連作花生土壤微生物與氮磷鉀及有機(jī)質(zhì)含量的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，微生物種類與土壤氮磷鉀含量間具有顯著相關(guān)性。這與已有研究結(jié)果一致，花生連作過程中根際土壤理化性質(zhì)的變化與土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的變化具有顯著相關(guān)性；玉米花生間作能改善根際微生態(tài)環(huán)境與功能；間作可以較明顯地改善兩種作物根區(qū)的微生物和養(yǎng)分狀況，而土壤微生態(tài)環(huán)境的改善又會(huì)促進(jìn)作物地上部的生長?？梢?，玉米花生間作通過改善花生根際土壤微生態(tài)環(huán)境及提高土壤養(yǎng)分含量，從而起到緩解花生連作障礙的作用。

4結(jié)論

本研究結(jié)果表明，玉米花生間作換帶種植可以顯著提高間作花生土壤堿解氮、速效磷、速效鉀、有效鉀及有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤微環(huán)境：玉米根際微生物顯著增加花生根際Actinospica的豐度：玉米根系分泌物處理顯著增加花生地上部干重24.1％，根系長度和根表面積增加7.2％和5.4％；玉米根際微生物處理提高花生地上部干重4.7％，根系長度和根表面積顯著增加50.5％和47.4％；與對(duì)照相比，玉米花生間作換帶種植花生百果重顯著增加41.8％、單株?duì)€果率顯著減少66.7％、莢果產(chǎn)量顯著增加32.2％。

綜上，玉米花生間作復(fù)合種植能夠提高花生根際土壤養(yǎng)分的有效性，改善微生物群落結(jié)構(gòu)，減少花生爛果數(shù)，從而提高花生產(chǎn)量：玉米花生間作系統(tǒng)中玉米根系分泌物和玉米根際土壤微生物對(duì)連作花生土壤生態(tài)環(huán)境的改善有重要作用，是緩解花生連作障礙的主要因素之一。