2種綠肥對雪茄煙根際土壤養(yǎng)分及細菌群落結構的影響

中圖分類號S154.3文獻標識碼A文章編號 0517-6611（2025）11-0143-06

doi： 10.3969/j .issn. 0517-6611.2025.11. 031

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effects of Two Kinds of Green Manure on Nutrient and Bacterial Community Structure in Rhizosphere Soil of Cigar TANG Ming- ， FAN Shi- jun² ， HUANG De-wen3 et al（1. Central South University of Forestry and Technology，Changsha，Hunan 410004;2.AnrenCountyBranchof ChenzhouCityTobaccoCompany，Chenzhou，Hunan4236O0;3.GuidongCountyBranchofChenzhou City Tobacco Company，Chenzhou，Hunan 423500）

AbstractOetie]oudytsofstragusssdVicileugtoeloutrotetdaceli structureofrzomesoilofcigartobaccoplants.Method]Afeldexperimentwasconductedwithfivetreatments：conventioalferilization （CK），conventional fertilization + plowing under Astragalus sinicus（Z1），conventional fertilization with 10% nitrogen reduction + plowing under Astragalus sinicus （Z2），conventional fertilization + plowing under Vicia villosa（M1），conventional fertilization with 10% nitrogen reduction + plowingunder Viciavilosa（M2）Soilnutrientcontentandbacterialcommunitystructureinrizospheresoilofeachreatmentwere measuredatthematuritytageofcigar.Result]Tenutrientcontentinthehzosphereofachtreatmentsignificantlyincreasedcompared with CK，with organic matter increasing by 6.44% to 21.60% ，alkaline nitrogen increasing by 8.35% to 12.16% ，available phosphorus increasing by 10.57% to 17.48% ，and available potassium increasing by 26.84% to 45.67% . There was no significant difference in alkaline nitrogenontetotatgous，ilefceeediailbleospusailbleassde contentThegenmanuretreatetsicreasedteelativeabudaneofctinobacteriainthizosperesoilofcigartobaccoplants，and reducedherelativeabundanceofCorofleiadAcidobacteriaelatieaundaneofArtobacterinZandMincasedsigiicantl， and the α diversityofrhizospherebacterialcommunityinZ2andM2washigher.Conclusion]Thecontentsoforganicmater，alkalinenitro genandothrurntsinheilofarbacoplantsldbgfantlycreasdbungArgusincdV villstotefeldAndteelatieabudancofctiobacteriaintezosperesilofigartobacolantsalsoiceasdieee ofnutrientontentinachgroupaybeelatedtotecangeofzosperebacterialcommunitystructreandappropratereductioofnitro gen fertilizer could improve the α diversity of bacterial community in the rhizosphere of tobacco plants.

Key WordsGreen manure;Cigar;Soil nutrients; Rhizosphere bacteria; Community structure

雪茄是一類重要的煙制品，具有香氣濃郁、煙氣呈堿性、焦油與煙堿比值小等特點。隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展和居民生活品質的不斷提升，國內雪茄產(chǎn)品市場快速增長[1]。高品質煙葉原料對雪茄生產(chǎn)有較大影響[2]。

植煙土壤經(jīng)過長期過量施用氮肥會出現(xiàn)板結、酸化，有機質含量下降和生態(tài)環(huán)境失衡等問題[3-5]，最終影響煙葉產(chǎn)量、降低煙葉品質[6-7]。豆科植物具有較強的固氮能力，翻壓入田后能持續(xù)釋放有效養(yǎng)分，提高土壤中有機質和氮素的含量，進而提升土壤肥力，減少后續(xù)化肥施用[8-10] 。石楠等[研究發(fā)現(xiàn)箭筈豌豆翻壓還田后適量減施氮肥可以使煙葉化學成分更協(xié)調，從而提升煙草的產(chǎn)量與產(chǎn)值。郭云周等[12]在云南進行2年定位試驗發(fā)現(xiàn)，將光葉紫花苕納入煙草復種體系可提高煙草產(chǎn)質量，減少化肥用量。

根際是位于根系附近且在物理、化學和生物學性質上不同于周圍土體的土壤區(qū)域[13]，植物根際易受到根系及周圍環(huán)境的影響[14]。在根際活動的微生物稱為根際微生物，根際微生物能促進土壤中有機質的降解，幫助植物根系獲取有效養(yǎng)分[15]。其中，根際細菌作為根際微生物中重要的類群，能在很大程度上反映土壤健康水平和微生物群落穩(wěn)定性[16]。現(xiàn)有研究側重于綠肥翻壓對煙田土壤理化性質、酶活性和微生物數(shù)量的影響[17-18]，對煙株根際土壤養(yǎng)分含量、根際細菌群落結構及二者相關性關注較少。因此，該試驗選用2種豆科綠肥翻壓還田，探究綠肥還田及減施氮肥對煙株根際土壤養(yǎng)分含量和細菌群落結構的影響，分析減施氮肥的可行性，以期為改良雪茄煙田土壤，維持土壤健康以及提高雪茄煙葉品質提供科學參考。

1材料與方法

1.1材料供試豆科作物為市售紫云英和毛苕子，撒播量分別為25和 50kg/hm² 。試供雪茄煙品種為ZX158。田間試驗于2022—2023年在湖南省郴州市桂東縣普樂鎮(zhèn)山東雪茄煙原料基地產(chǎn)業(yè)化綠色發(fā)展高標準栽培模式示范片（ 113^°84^′E?25^°86^′N） 進行。試供土壤養(yǎng)分含量：有機質13.63g/kg ，堿解氮 111.50mg/kg ，速效磷 2.15μmol/g ，速效鉀 330.71mg/kg ，全氮 1.42g/kg ，全磷 0.53g/kg ，全鉀11.47g/kg 。

1.2 方法

1.2.1試驗設計。采用隨機區(qū)組設計，小區(qū)面積 45.0m² （ 10.0m×4.5m ），共設5個處理，分別為常規(guī)施肥（CK）、常規(guī)施肥 + 紫云英翻壓（Z1）、常規(guī)施肥減氮 10%+ 紫云英翻壓（Z2）、常規(guī)施肥 + 毛苕子翻壓（M1）、常規(guī)施肥減氮 10%+ 毛苕子翻壓（M2），每個處理重復3次，常規(guī)施肥參考當?shù)貙嶋H施肥情況。2022年11月上旬勻地后撒播紫云英和毛苕子種子，2023年3月中旬對田間綠肥進行翻壓，綠肥翻壓量為22t/hm² ;雪茄煙苗于綠肥翻壓 20d 后移栽，雪茄煙種植行距為 1.2m 。

1.2.2雪茄煙根際土壤樣品采集。在雪茄煙成熟期，用5點取樣法在各小區(qū)內選擇5株生長狀態(tài)良好的雪茄煙。以煙株莖部為中心，將周圍直徑 15cm 耕作層（ 0～20cm^? 的雪茄煙根系挖出，抖落根系外圍土，用無菌的軟毛刷刷下雪茄煙根際土壤，土壤均勻混合后一部分放入 5mL 無菌EP管中并用干冰保存送往上海美吉生物公司對根際細菌進行基因測序；另一部分土壤樣品放入做好標記的自封袋內，待風干過篩后進行土壤養(yǎng)分含量測定。

1.2.3雪茄煙根際細菌基因測序。采用第2代高通量測序技術，對土壤樣本進行細菌16SrRNA序列檢測。主要步驟：DNA抽提、PCR擴增、熒光定量、文庫構建、上機測序、數(shù)據(jù)處理等[19]。

1.2.4雪茄煙根際土壤養(yǎng)分含量測定。土壤養(yǎng)分含量測定指標分別為有機質（OM）、堿解氮（AN）、速效磷（AP）、速效鉀（AK），具體測定方法參考文獻[20]。

2 結果與分析

2.1各處理對雪茄煙根際土壤養(yǎng)分含量的影響土壤中的堿解氮、速效磷和速效鉀能直接被植物根系吸收利用。由表1可知，綠肥翻壓處理使雪茄煙根際土壤養(yǎng)分含量顯著增加。相比于CK，各處理根際土壤有機質增加 6.44%. ）21.60% ，堿解氮增加 8. 35%～ 12 ： 16% ，速效磷增加10.57%～17.48% ，速效鉀增加 26.84%～45.67% 。各綠肥處理間堿解氮的含量無顯著差異。有機質、速效磷和速效鉀含量在不同組間存在顯著差異，可能與根際土壤細菌種類和相對豐度的變化有關。

2.2綠肥翻壓對雪茄煙根際土壤細菌多樣性的影響

2.2.1雪茄煙根際細菌16SrRNA基因測序深度分析。使用Sobs指數(shù)構建了稀釋曲線（圖1），結果顯示，各處理的16SrRNAreads均超過40000，Sobs指數(shù)介于2500＼～3500，稀釋曲線的末端趨于平緩，說明各處理根際細菌的測序量已達到飽和，該次16SrRNA基因測序能檢測到根際土壤細菌群落中絕大部分物種。

2.2.2雪茄煙根際細菌群落結構組成。圖2A展示了煙株根際細菌在門水平的相對豐度。相對豐度排名前5的優(yōu)勢細菌門分別是變形菌門（Proteobacteria）、放線菌門（Acti-nobacteriota）綠彎菌門（Chioroflexi）酸桿菌門（Acidobacteri-ota）擬桿菌門（Bacteroidota），其總相對豐度分別占各處理總細菌豐度 80.25%（CK）.81.46%（Z1）.79.68%（Z2）.81.66% （M1） .78.44%（M2） 。對門水平細菌組成進行比較分析發(fā)現(xiàn)，不同處理下雪茄煙根際土壤細菌群落組成存在差異。綠肥翻壓后，各處理放線菌門相對豐度分別增加 15.37% （CK） ，31.87% （Z1） ，23.40% （Z2） 30.65% （M1）、 20.01% （M2），綠彎菌門相對豐度分別減少15. 10% （CK）、11. 13% （Z1） ，5.97% （Z2）、8 3.04% （M1）、 12.09% （M2），酸桿菌門相對豐度分別減少19. 19% （CK）、 10.53% （Z1） .4.74% （Z2）、6.18%（M1）.8.58%（M2） 。變形菌門和擬桿菌門在Z2處理中相對豐度最高;CK處理中放線菌門相對豐度最低，而綠彎菌門和酸桿菌門相對豐度最高。由此可知，翻壓綠肥處理可以增加煙株根際土壤中放線菌門的相對豐度，同時減少綠彎菌門和酸桿菌門的相對豐度。

如圖2B所示，細菌屬水平上物種相對豐度排名前5的分別為節(jié)桿菌屬（Arthrobacter）、鞘氨醇單胞菌屬（Sphin-gomonas）地桿菌屬（Terrabacter）類諾卡氏菌屬（Nocardioides）、芽孢桿菌屬（Bacillus），其總相對豐度分別占各處理總細菌豐度CK（ 10.96% ）、Z1（18. 63% ）、Z2（11. 43% ）、M1（21. 26% ） .M2（12.09%） ）。對屬水平細菌組成進行比較分析發(fā)現(xiàn)，Z1（11. 80% ） .M1（15.20% ）處理中節(jié)桿菌屬的相對豐度明顯高于其他處理（ CK6.19% ） Z24.70% 、 M2 6. 39% ）。

綜合來看，鞘氨醇單胞菌屬在各處理中相對豐度差異不明顯，地桿菌屬在Z1處理中的相對豐度最高。類諾卡氏屬和芽孢桿菌屬在Z2處理中相對豐度最高。

2.2.32種綠肥翻壓雪茄煙根際細菌群落組成差異。通過屬水平物種差異分析對不同處理排名前15的屬進行比較分析。如圖3所示，M1的節(jié)桿菌屬（Arthrobacter）相對豐度顯著高于Z1，且節(jié)桿菌屬在Z1、M1中所占比例顯著高于其他菌屬，具有絕對優(yōu)勢。前15屬中，Z1共有8屬相對豐度高于M1。M2的節(jié)桿菌屬相對豐度顯著高于Z2，說明節(jié)桿菌屬在毛苕子翻壓的雪茄煙根際相對豐度更高。前15屬中，Z2共有7屬相對豐度高于M2。比較可知，4個處理組前15屬中共有4菌屬相同，分別是節(jié)桿菌屬、類諾卡氏菌屬、芽孢桿菌屬Ramlibacter。

2.2.4各處理根際細菌群落OTUs數(shù)量。由圖4可知，不同處理間共有的土壤細菌OTUs為1317個， CK，Z1，Z2，M1，M2 處理非共有根際細菌OTUs分別為 441，324，537，260，492 個。相比于CK，Z2、M2煙株根際非共有OTUs有所增加。與Z1，M1相比，CK根際細菌OTUs最多，M2根際細菌OTUs高于CK，M2是所有處理組中根際細菌OTUs最多的處理。

2.2.52種綠肥處理根際細菌群落 ∝ 多樣性分析。Shannon指數(shù)和Chao指數(shù)常用于評估群落的物種多樣性和均勻度；Sobs指數(shù)用于衡量群落中物種的豐富度，Sobs指數(shù)越大，說明群落更穩(wěn)定。對紫云英、毛苕子翻壓處理根際土壤細菌的Shannon、Chao、Sobs指數(shù)進行對比分析，可以探究不同綠肥翻壓及減氮處理對雪茄煙根際細菌群落 ∝ 多樣性的影響。由圖5可知，Z1的Shannon指數(shù)和Sobs指數(shù)均高于M1，Z2的Chao指數(shù)和Sobs指數(shù)顯著低于M2；對于同種豆科綠肥翻壓處理組，Z2和M2的Shanno ΩΩΩΩChao 和 Sobs指數(shù)均顯著高于Z1和M1。在常規(guī)施肥 + 綠肥翻壓條件下，紫云英翻壓處理根際細菌 α 多樣性更高。減氮處理后，2種綠肥根際細菌 ∝ 多樣性指數(shù)均顯著增加，M2根際細菌 ∝ 多樣性指數(shù)更高。這表明豆科綠肥翻壓配合減氮處理可顯著提高煙苗根際細菌 ∝ 多樣性，使其根際群落更穩(wěn)定。

2.3雪茄煙根際優(yōu)勢菌屬與環(huán)境因子相關性雪茄煙根際土壤前20種優(yōu)勢細菌屬與土壤環(huán)境因子 AN，AK，AP，OM 的Spearman等級相關系數(shù)（圖6）。結果表明，有2屬與AN含量顯著相關，其中鞘氨醇單胞菌屬與AN含量呈極顯著正相關，土地桿菌屬（Pedobacter）與AN含量呈顯著負相關。與AK含量呈顯著正相關的2屬分別是類諾卡氏菌屬、芽孢桿菌屬。紅游動菌屬（Rhodoplanes）與AP含量呈顯著負相關。與OM含量正相關的2屬分別是中華根瘤菌屬（Sinorhizobi-um）交替赤桿菌屬（Altererythrobacter）。

3結論與討論

保持土壤健康與肥力是我國農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎，長期大量施用化肥是造成土壤酸化、板結、有機質含量下降的主要原因。該試驗發(fā)現(xiàn)，豆科作物綠肥翻壓能顯著提高雪茄煙根際土壤有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀的含量。綠肥翻壓后，各處理根際土壤有機質增加 6.44%～21.60% ，堿解氮增加 8.34%～12.16% ，速效磷增加 8.13%～17.48% ，速效鉀增加 26.84%～45.58% ，綠肥翻壓配合減施 10% 氮肥并不會降低土壤堿解氮含量。說明豆科綠肥作為天然有機肥源，翻壓還田對提高土壤肥力、保證煙田長期可持續(xù)發(fā)展有重要作用。趙炯平等[2研究6種綠肥翻壓后植煙土壤養(yǎng)分變化，發(fā)現(xiàn)對土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量提高效果最好的是豆科綠肥。顏志雷等[22在福州市稻田進行連年定位試驗，發(fā)現(xiàn)單施化肥不利于土壤有機質的積累，而紫云英配施化肥能顯著增加土壤中堿解氮的含量，這與該研究試驗結果一致。

根際細菌在門水平上表現(xiàn)為綠肥翻壓處理組根際土壤放線菌門相對豐度提高，綠彎菌門和酸桿菌門的相對豐度有所降低。推測原因是翻壓豆科綠肥使土壤中存在大量植物殘體，同時豆科植物根瘤中固定有氨態(tài)氮，放線菌門中因存在豐富的腐解微生物類群，能參與植物殘體的分解和氮循環(huán)等養(yǎng)分轉化過程，持續(xù)改善土壤健康[23-24]，因此其相對豐度注： *0.01

Fig.3Genus-level species differences analysis in cigar rhizosphere bacteria

Fig.4Venn diagramof bacteria in cigar tobacco rhizosphere soil underdifferent treatments 注： *0.01

Fig.5Analysisof α_αα_α diversityindexofrhizospherebacteriaingreenmanureturnovertreatment

注： 表示極顯著相關， 表示顯著相關。

Note： indicates extremely significant correlation， indicates significant correlation.

在處理組中有所增加。酸桿菌門和綠彎菌門具有寡營養(yǎng)特性，屬于寡營養(yǎng)細菌，其特點是在營養(yǎng)豐富的環(huán)境中含量較低，在營養(yǎng)較缺乏時含量較豐富[25]。該試驗中，土壤養(yǎng)分含量因綠肥翻壓而增加，因此在一定程度上抑制了土壤中酸桿菌門和綠彎菌門的生長。屬水平上， Z1，M1 中節(jié)桿菌屬含量明顯升高，可能與綠肥翻壓及雪茄煙生長期施氮水平不同有關，土壤中節(jié)桿菌屬細菌具有固氮、溶磷等作用[26-27]，正常施肥土壤中氮元素含量高于減氮 10% 處理，因此Z1、M1處理雪茄煙根際節(jié)桿菌屬相對豐度高于 CK，Z2，M2。

比較綠肥翻壓處理根際土壤細菌群落 ∝ 多樣性指數(shù)，發(fā)現(xiàn) Z2、M2的 Shannon ?.Chao 和 Sobs 指數(shù)均顯著高于Z1、M1，表明綠肥翻壓 + 減施氮肥處理（Z2、M2）比綠肥翻壓 + 常規(guī)施肥處理（ Z1，M1 ）的根際細菌群落 ∝ 多樣性更高。出現(xiàn)此種現(xiàn)象的原因可能是施氮肥水平的不同，引起煙株根際微生物群落結構變化，從而影響了根際細菌群落 ∝ 多樣性[28]。

分析根際土壤前20種優(yōu)勢細菌與土壤理化因子相關性，發(fā)現(xiàn)前20屬中，有7屬的根際細菌與土壤理化因子之間存在顯著性相關。其中，鞘氨醇單胞菌屬屬于根際促生菌，它能夠降低作物在生長過程中病害的發(fā)生概率，并促進根系的生長，有助于動植物殘體的分解和養(yǎng)分的釋放，在維持土壤氮平衡方面有重要作用[29]。中華根瘤菌屬屬于根瘤菌科，能夠與豆科植物共生，固定大氣中的氮元素。它所產(chǎn)生的激素和代謝物對植物根系的發(fā)育具有促進作用，同時能夠產(chǎn)生抑制或殺死植物病原菌的抗菌物質[30]。類諾卡氏屬和芽孢桿菌屬與AK含量顯著相關（圖6）。已有研究證明芽孢桿菌屬是根際促生菌，屬內某些細菌具有解鉀促生作用[31]結合圖4中的根際土壤屬水平物種組成可知，類諾卡氏屬和芽孢桿菌屬在Z2中相對豐度最高，同時分析表1發(fā)現(xiàn)，Z2根際速效鉀含量最高，其他處理組根際速效鉀含量也與類諾卡氏屬和芽孢桿菌屬的相對豐度有關。

該研究表明，紫云英、毛苕子作為綠肥翻壓還田能顯著提高雪茄煙根際土壤養(yǎng)分含量，增加煙株根際土壤中放線菌門的相對豐度，同時降低綠彎菌門和酸桿菌門的相對豐度。各組養(yǎng)分含量差異可能與根際細菌群落結構組成變化有關。綠肥翻壓并適當減施氮肥，更有利于提高煙株根際細菌群落α 多樣性。后續(xù)試驗可進一步探究不同綠肥翻壓對煙株根際微生物和雪茄煙農藝性狀的影響。

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