哈茨木霉配施高碳基肥对植烟土壤理化性质和细菌群落结构的影响

      土壤作为自然界最为复杂的生态系统之一，是 影响植物生长发育的关键因素。大量的微生物存在于土壤之中，它们在土壤中的分布特征和组成多样性不仅反映了土壤质量的好坏，还具有维持能量流动、物质循环、信息交换、土壤修复及各种土传病害的防治等功能。有研究证明，生物炭是一 种很有应用前景的土壤改良剂，可以有效改良土壤的微环境。生物炭是各种固体农林废弃物在厌氧条件下热解碳化产生的高度芳香化的富碳有机产物。相关研究表明，生物炭可以用来抑制病原菌的繁殖，改善土壤理化性质，促进作物生长及 调节土壤微生态环境。Shen 等对患病烤烟施加生物炭后发现，生物炭的施用可有效提高土壤中细菌的群落结构及多样性，并降低致病细菌的丰度，从而有效降低烤烟的发病率。
Ｒose等的研究表明，在甘蔗中添加生物炭可提高土壤的 pH 值 和水分含量，同时还会降低甘蔗红腐病的发病 率。而高碳基肥作为以生物炭为核心原料的新 型有机肥料，同时也具有改善土壤理化性质、调节 土壤微生态环境等积极作用。苏梦迪等在植 烟土壤中施加高碳基肥有效改善了土壤的理化性 质和植烟土壤的微生物群落结构和多样性。李 怡博等研究发现，高碳基肥与微生物肥料配施可提 高植烟土壤中微生物的数量和土壤 pH 值、碱解氮 含量、速效磷含量、速效钾含量等理化指标。
       木霉是自然界中的一类有益生防菌，据统计， 木霉对 18 个属 30 种植物病原菌具有良好的生防效 果，并且具有分布广、适应性强、繁殖快等特点。它不仅可以改善土壤的理化性质，同时对 作物根际土微生物的群落结构及多样性具有积极 影响。Fu 等在种植玉米时施加木霉菌剂发 现，经木霉菌剂处理后玉米根际土壤的养分含量、 酶活性和生长特性有明显的改善，从而优化了根际土壤的细菌群落结构及多样性。Pang 等研究发 现，在番茄土壤中施加富含木霉的有机肥可以抑制 番茄土壤微生物群落退化从而维持番茄的健康发 育。目前，木霉菌剂和高碳基肥在植烟土壤保育 和微生态环境领域的研究广泛，而对于有关两 者配施的研究鲜有报道。鉴于此，本试验通过高通 量测序的方法对哈茨木霉配施高碳基肥的植烟土 壤理化性质和细菌群落结构进行分析，探究哈茨木 霉配施高碳基肥对植烟土壤理化性质和细菌多样 性的影响，以期为哈茨木霉配施高碳基肥在烟草生 产上的应用提供依据。

讨论与结论
       本研究发现，施加哈茨木霉菌剂和高碳基肥均 可不同程度改善植烟土壤的理化性质，还会显著提高高碳基肥料的效果。木霉菌可在土壤中传播和作物根系中定殖，能够有效改善土壤理化性质。 有研究报道，木霉菌会与土壤中的微生物互作，从 而导致土壤中的氮、磷、钾得以释放和稳固。高碳基肥为碱性肥料，其中有机质和生物炭占比较大，富含作物生长发育所需的各种营养成分，同时 生物炭的多孔结构可吸附土壤中的营养成分，使其养分固持能力得到增强。高碳基肥料中的生物炭可为土壤中的木霉菌提供繁殖发育的栖息地， 同时木霉菌在土壤中促进某些微生物大量增殖后反过来作用于高碳基肥料，使土壤中的高碳基肥料得到充分吸收，促进了土壤中的信息交换和养分循环。所以，T3 处理的效果最优，明显高于其余处理 水平。
      不同施肥处理的根际土细菌群落结构 α 多样 性的变化趋势不同。统计分析结果显示，T1 处理组的根际土细菌多样性相对较低，其余处理均高于 T1 处理组且存在显著差异，说明根际微生物的多样性受到哈茨木霉菌剂的影响，这是因为哈茨木霉促进某些细菌的生长发育，导致细菌群落个体大小或数量差异增大，群落均匀度降低，进而导致多样性指数减小。T2 处理组与 CK 虽无显著性差异，但还 是稍有降低，这与范声浓等的研究结果相似，说明高碳基肥料的施入对烤烟根际土细菌多样性指 数无显著影响。哈茨木霉菌剂配施高碳基肥后与对照组仍无显著性差异，这就说明根际细菌群落结构 α 多样性指数在高碳基肥和哈茨木霉菌剂间存在互作效应。
       烟草根际土中，门水平上相对丰度发生明显改变的细菌在不同施肥处理间表现不同。烟草根际土门水平的优势细菌依次为放线菌门、变形菌门、 绿弯菌门和酸杆菌门，它们的丰度占细菌总丰度的 80% 以上，这与杨焕焕等在烟草中的研究结果一致。施用哈茨木霉菌剂后放线菌门、酸杆菌门和芽单胞菌门的相对丰度发生显著或极显著的改变; 施用高碳基肥料和哈茨木霉菌剂配施高碳基肥后放线菌门、酸杆菌门、变形菌门、拟杆菌门、髌骨细菌门和厚壁菌门的相对丰度发生显著或极显著的改变，而且哈茨木霉菌剂配施高碳基肥的改变效果高于单独施用高碳基肥料。通过LefSe 分析计算可 知，不同施肥处理根际土壤关键微生物的种群类别不同，且对不同施肥处理的响应也存在差异，这和以往的研究结果有相似之处。生物炭影响细菌菌群相对丰度变化的原因复杂且各不相同，还需更进一步研究。
       由 β 多样性分析结果可知，不同施肥处理的根际细菌群落结构间存在明显差异，与对照组的土壤 样本相比，3 个施肥处理的根际细菌群落结构呈现明显的分离，且 T3 处理的根际土细菌群落结构呈完全分离效应，T2 处理的响应模式与 T3 处理相似， 但响应程度不及 T3 处理。说明哈茨木霉菌剂与高 碳基肥可发生互作，哈茨木霉菌剂配施高碳基肥可优化提高高碳基肥对根际土细菌群落结构的改善 效果。
       综上可知，哈茨木霉菌剂配施高碳基肥可显著 改良烤烟土壤的理化性质。根际土细菌群落结构 α 多样性指数在哈茨木霉菌剂和高碳基肥间存在互 作效应。同时，不同施肥处理根际土壤关键微生物 的种群类别不同且对不同施肥处理的响应也存在 差异。哈茨木霉菌剂和高碳基肥的根际土细菌群 落结构明显不同，其二者之间的响应模式也不同， 哈茨木霉菌剂与高碳基肥可发生互作，且互作效果更佳。