不同生長時期植煙根際微生物與土壤養分的關系

李小龍++吳曉宗++曾強++王淑玉++李紅麗++王巖

摘 要：為掌握植煙根際微生物與土壤養分在煙草生長期的動態變化及相互關系，對植煙根際和非根際主要微生物以及根際土壤基本養分進行了測定，并對不同生長期的根際微生物和土壤基本養分進行多元回歸分析，觀察了它們之間的相關性。結果表明：在植煙生長不同階段，根際微生物數量和根際土壤基本養分的利用率變化明顯，旺長期時的真菌數量是團棵期時的近6倍。根際微生物與土壤養分之間的相關性在團棵期、旺長期和采摘期有很大差別，說明根際微生物區系的數量、種類以及組成比例都在動態變化。

關鍵詞：根際微生物；土壤養分；生物防治；生長時期

中圖分類號：S572.061 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.08.011

Abstract：In order to understand the dynamic change of tobacco rhizosphere soil microbial biomass and nutrition， rhizosphere and non-rhizosphere main microorganism and rhizosphere soil nutrient were determined， multiple regression between rhizosphere microbial biomass and soil nutrient at different growth stages was analyzed， the correlation between them was observed. The results showed that tobacco rhizosphere microbial biomass and utilization of soil nutrients in different growth phases changed obviously， fungi at vigorous growing stage was nearly 6 times than at rosette stage. Correlation between soil nutrient and rhizosphere microorganisms in the rosette stage， vigorous growing and harvesting period changed greatly， it accounted for that rhizosphere microflora quantity， species and composition was in dynamic change.

Key words： rhizosphere microorganisms； soil nutrients； biocontrol； growth stages

根際（Rhizosphere）是指由植物根系與根際土壤微生物之間相互作用所形成的微小土壤區域，是土壤生態系統最活躍的界面[1]。植煙從土壤中吸取養分，土壤養分直接影響植煙生長；土壤微生物通過分解動植物殘體參與生態系統的能量流動和物質循環，間接影響植煙的生長。在煙株生長過程中，土壤養分、土壤微生物兩者互相作用，相互影響。

煙草青枯病（Bacterial wilt）是福建省煙草的主要病害，難以有效防治。目前農業生產中一般采用化學藥劑防治、合理輪作、平衡施肥、種植抗病品種、調整煙苗移栽期和生物防治等措施[2-6]，但這些方法各有利弊，一方面只能控制或延緩青枯病的發生而無法杜絕，另一方面造成環境污染嚴重，不能實現綠色種植、可持續發展。近來利用有益微生物殺滅或降低病原菌的數量以控制煙草病害發生發展的煙草青枯病生物防治技術日益受到重視，并逐漸脫穎而出[7]。我國開展煙葉青枯病生物防治的研究較多，但一直難以在大田中成功推廣，其主要原因是在沒有深入了解煙草根際微生物與土壤養分之間的關系時，直接引入外來生防有益菌株，結果生防菌在土壤中因根際微生物拮抗、土壤養分抑制等原因不能成為優勢菌，從而起不到有效抑制青枯病害的作用。

本試驗通過對邵武地區植煙不同生長時期根際微生物與土壤養分動態變化進行調查，了解根際微生物的活動規律，為人為調控植煙根際微生物以及利用有益微生物防治煙草土傳病害提供幫助。

1 材料和方法

1.1 試驗區概況

于2014年在福建省邵武市徐溪村試驗煙田進行試驗，供試煙葉品種為K326，土壤類型為中壤土，植煙生長期（3—7月份）平均氣溫21.1 ℃，平均降雨量1 857.6 mm。

1.2 試驗方法

分別在團棵期（移栽后35 d），旺長期（移栽后60 d），采摘期（移栽后90 d），采用五點取樣法隨機選取長勢良好的煙株，去除煙株根部表層土，將煙株連根拔起，抖掉根系外圍土，取緊貼在根表附近的土樣，根系周圍1 cm內的土壤為根際土壤。同時在距根系20 cm以外取土樣為非根際土壤[8]。

稀釋涂布平板法測定土壤微生物數量。細菌分離培養基為牛肉膏蛋白胨瓊脂，真菌分離培養基為馬鈴薯蔗糖瓊脂，放線菌分離培養基為高氏1號瓊脂。

電位法測定pH值；堿解擴散法測定速效氮；火焰分光光度計法測定速效鉀；碳酸氫鈉法測定速效磷；重鉻酸鉀容量法測定有機質[9]。

1.3 數據分析

采用SPSS19.0對試驗數據進行分析處理。

2 結果與分析

2.1 不同生長時期植煙主要微生物數量

試驗區土壤中微生物主要包括細菌、真菌和放線菌三大類微生物。由表1可知，植煙根際、非根際土壤細菌數量比真菌和放線菌均高出1或2個數量級，占絕對優勢。

從煙株的不同生長時期來看，根際土壤中三大類微生物數量都在旺長期時達到最高，說明旺長期煙株根系代謝最強，根際土壤微生物參與煙株生長影響最大。根際土壤真菌數量從團棵期時的1.65×105 cfu·g-1到旺長期時的9.87×105 cfu·g-1，增幅最為明顯，可能與旺長期時煙株根系與根際土壤間的碳循環加快有關。非根際土壤微生物數量變化規律性弱，幅度小，說明煙株生長與非根際土壤微生物互動作用較小。

不同生長時期植煙土壤細菌、放線菌和真菌均表現出一定的根際效應（表2），其中旺長期時，3大類微生物的根際效應最強，但細菌的根際效應R/S均值在團棵期時小于放線菌，在旺長期時小于真菌。

2.2 不同生長時期根際土壤基本養分

為了提高上等煙的比例，了解土壤養分的變化，移苗前在試驗田里添加了有機肥，土壤中的養分含量達到豐富狀態。而由前文可知，煙株生長受到根際土壤微生物影響較大，因此考察了根際土壤的基本養分變化情況，結果如圖1所示。

根際土壤pH值在團棵期和旺長期時基本不變，在采摘期時下降到4.7，這與煙株根系不同階段分泌的物質有密切關系。速效K與速效P在煙株生長時利用不多，但過了旺長期，隨著煙株節距固定，煙葉長大成熟，K與P的利用量變大，這與戴勛等[10]的研究相符。而對于速效N，煙株初期生長利用了大部分，過了旺長期，N素利用量急速下降。根際土壤的有機質數量在煙株生長過程中幾乎沒有變化。

2.3 根際土壤主要微生物與根際土壤基本養分相關性分析

為了更好地了解根際土壤微生物與根際土壤養分的相互作用，對煙株生長的3個時期分別進行根際土壤微生物與土壤養分的相關性分析[11-12]，分析結果見表3、4、5。

在團棵期時（表3），細菌只與有機質正相關，與速效K呈顯著負相關，與速效N呈極顯著負相關。真菌也只與有機質正相關，與速效K呈顯著負相關，與速效N呈極顯著負相關。放線菌與有機質呈負相關，而與其它土壤養分呈正相關，與速效N呈顯著正相關。

在旺長期時（表4），細菌與速效K呈顯著正相關，與速效P呈顯著負相關。真菌與有機質和速效K呈負相關。放線菌與速效K呈顯著正相關，與速效P呈極顯著負相關。

在采摘期時（表5），細菌與pH值呈顯著正相關，與速效K呈顯著負相關。真菌與pH值和速效N呈顯著正相關，放線菌有機質呈極顯著負相關。

在煙株的各個生長時期，根際土壤微生物與土壤養分的相關性都有一些變化，這是因為在煙株生長過程中，根際土壤微生物種類及組成發生了變化，利用傳統的分離培養方法不能完全反映土壤環境中的微生物群落組成及多樣性特征，未來將利用微生物宏基因組測序進一步分析驗證。

3 結論與討論

本試驗中根際與非根際土壤中細菌的數量都遠遠大于真菌和放線菌的數量，細菌作為優勢菌，對煙株的生長發育、病情防治都有著主導性的影響。在煙株生長過程中，根際土壤微生物動態變化明顯，變化幅度大，而非根際微生物動態變化平穩，變化幅度小，說明根際土壤微生物與煙株根系“溝通”更為頻繁和有效，對定植煙株根系以及煙株的生長發育影響更為直接，而在煙株生長過程中，旺長期時根系土壤微生物根際效應更明顯。

根際土壤的基本養分在煙株生長過程中呈現動態變化，速效K、P、N變化幅度均較大，K和P的變化趨勢相似，都是在煙株生長階段的利用率低于煙株成熟階段，說明速效K、P在煙葉發育成熟和工業可利用中起到較大的作用。速效N主要用于煙株生長，農諺“少來富，老來窮，煙株長成肥退盡”就說明了N肥的利用過程。因此，可以在煙株種植過程中，根據各階段利用養分的側重度，進行適當追肥處理，以滿足煙株生長和煙葉工業可利用的需要。

把煙株3個生長期的根際土壤微生物與土壤基本養分進行相關性分析比較，發現在不同階段，微生物與土壤養分的相關性有一定變化，說明根際土壤微生物區系是在動態變化，數量、種類以及組成比例也在做動態調整，一方面是由于根際土壤養分和煙株根系分泌物對根際微生物有著重要影響，另一方面也是根際微生物為適應生長環境的一種自我主動調整。

在煙株生長過程中，根際微生物的根際效應強，對煙株生長影響大，并且根際微生物一直都在動態變化，這就給生物防治煙草疾病提供了一個依據。筆者將在后續的試驗中，對根際微生物進行多態性分析，描述出動態變化趨勢，獲得健康煙草株的根系微生物“體檢結果”，再對發病株和健康株的根際微生物區系組成進行比較，人為調整發病株的根際微生物區系，以達到最終的生物防治煙草青枯病的目的。

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