化肥減量配施中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑對當(dāng)歸質(zhì)量和根際土壤細(xì)菌群落的影響

謝田朋 柳娜 劉越敏 曲馨 薄雙琴 景明

（甘肅中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，蘭州 730000）

當(dāng)歸［Angelica sinensis（Olive.）Diels］為傘形科多年生草本植物，是我國重要的根部藥用植物，因在中藥配方中有“十方九歸”之說，歷來被譽(yù)為醫(yī)家珍品［1］。當(dāng)歸主產(chǎn)于甘肅岷縣等地，其中岷歸因品質(zhì)好、產(chǎn)量高素有“岷歸甲中華”之美稱［2］。目前，云南、貴州、四川、湖北、陜西等地的當(dāng)歸產(chǎn)量也在逐年加大，并被稱為“云歸”“川歸”“窯歸”等［3］。隨著當(dāng)歸相關(guān)藥品及保健品的開發(fā)，當(dāng)歸需求量持續(xù)增加，近年來農(nóng)戶為快速提高當(dāng)歸產(chǎn)量而濫用肥料的現(xiàn)象愈演愈烈，與國家提倡的“化肥農(nóng)藥減量增效”綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展政策背道而馳。施肥不當(dāng)會造成土壤酸化［4］，影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)［5］，使有益菌減少，增加植物患病機(jī)率等［6］。因此，如何在保證當(dāng)歸質(zhì)量的前提下減少化肥用量至關(guān)重要。

目前，為改善當(dāng)歸質(zhì)量用有機(jī)肥［7］或生物菌肥［8］代替化肥的研究較多。研究表明，有機(jī)肥或生物菌肥代替化肥可促進(jìn)作物對營養(yǎng)元素的吸收［9］，改善土壤肥力［10］，提高土壤碳、氮儲量及土壤酶活性［11］，提高土壤微生物活性和功能多樣性［12］，減輕土傳病害，增加產(chǎn)量等［8］。研究認(rèn)為，有機(jī)肥或生物菌肥可以通過影響作物根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)促進(jìn)作物健康生長［8，12］。然而，有機(jī)肥導(dǎo)致作物重金屬含量超標(biāo)一直是阻礙經(jīng)濟(jì)作物健康發(fā)展的重要因素［13］，而根際促生微生物（plant growth-promoting rhizobacteria，PGPR）的純種分離，廣譜、安全、穩(wěn)定的PGPR篩選，發(fā)酵技術(shù)及商業(yè)市場的不規(guī)范也讓生物菌肥面臨眾多挑戰(zhàn)［14］。

前期研究表明，中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑能夠降低當(dāng)歸常見根部病害的發(fā)病機(jī)率，同時提高產(chǎn)量［15］，降低重金屬含量［16］，其水分、總灰分、酸不溶性灰分、浸出物也符合2015版《中國藥典》規(guī)定［17］，但其改善當(dāng)歸質(zhì)量的機(jī)制尚不清晰。本研究在前期工作基礎(chǔ)上，以化肥減量配施中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑的施肥方式進(jìn)行田間種植試驗(yàn)，觀測全生長期當(dāng)歸生長指標(biāo)、病情指標(biāo)、根際土壤理化指標(biāo)變化，并利用16s rDNA擴(kuò)增子高通量測序分析不同施肥模式下當(dāng)歸根際土壤細(xì)菌群落的變化，嘗試從微生態(tài)角度闡明該中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑改善當(dāng)歸質(zhì)量的機(jī)理，為該中藥源調(diào)節(jié)劑的進(jìn)一步推廣提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)所用當(dāng)歸苗（岷歸1號），購自定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院；中藥源調(diào)節(jié)劑，由項目組自主研制，以蒼術(shù)、丁香、白芥子、熏倒牛按1∶2∶2∶1的比例配伍后用特殊工藝配制而成［17］；磷酸二銨（N 18%、P2O546%）和碳酸氫銨（N 17.1%），購自定西市農(nóng)貿(mào)市場。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計 試驗(yàn)位于甘肅省定西市渭源縣會川鎮(zhèn)沈家灘村支下社（103°97′E，35°05′N），當(dāng)?shù)睾０? 450 m，年平均氣溫5℃，最冷月（1月）平均氣溫-12℃，最熱月（7月）平均溫度15℃，年平均降雨量 566.4 mm，無霜期 131 d［8］。

試驗(yàn)于2020年4月6日開始實(shí)施，試驗(yàn)農(nóng)田前茬大豆，總面積45.5 m×16 m，試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計（randomized blocks design），共設(shè)置常規(guī)量化肥（CK）、中藥源調(diào)節(jié)劑配施化肥（T1）、中藥源調(diào)節(jié)劑配施80%化肥（T2）、中藥源調(diào)節(jié)劑配施60%化肥（T3）4個處理組，為減小土壤環(huán)境差異，每個處理組重復(fù)設(shè)置5次，共計20個小區(qū)，每個小區(qū)面積約36.8 m2。4個處理組的施肥方式如表1所示，其中CK組施肥用量為當(dāng)?shù)胤N植當(dāng)歸的農(nóng)戶家施用化肥用量的平均值，在此基礎(chǔ)上計算得出T1、T2、T3組的化肥用量。T1、T2、T3組在當(dāng)歸苗種植前先用調(diào)配好的調(diào)節(jié)劑蘸根處理3-5 min，隨后即可種植，生長過程中不再追加處理。

表1 施肥方式Table 1 Fertilization method

1.2.2 樣品采集 當(dāng)歸樣品及根際土壤分別于2020年5月31日（D1：幼苗期）、2020年6月20日（D2：營養(yǎng)生長期）、2020年7月13日（D3：抽薹期）、2020年8月25日（D4：根莖生長旺期）、2020年10月10日（D5：成藥期）采集。采用5點(diǎn)法在每個小區(qū)中挖取5株完整當(dāng)歸植株，將根部土壤抖落后，用無菌毛刷將附著于根部的土壤輕輕刷落，將5株當(dāng)歸根際土壤混合后裝于無菌凍存管中，迅速置于干冰中暫時存放。用于微生物多樣性測定的根際土壤每個處理5次重復(fù)，用于土壤理化性質(zhì)測定的根際土壤每個處理3次重復(fù)。

1.2.3 指標(biāo)測定 當(dāng)歸株高、根長采用直尺測定；蘆頭直徑采用游標(biāo)卡尺測定，蘆頭直徑是指當(dāng)歸主根頂端最粗的地方，用十字交叉法測定，取其平均值；地上部生物量和地下部生物量采用千分之一電子天平測定。當(dāng)歸根腐病評價等級采用辛中堯等［18］的方法，病情指數(shù)=100×Σ（各病級調(diào)查樣本數(shù)×病級代表值）/調(diào)查樣本總數(shù)/最高病級代表值［8］。土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定；銨態(tài)氮采用紫外分光光度計法測定；有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬藍(lán)比色法測定；有效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定；pH值采用pH計測定，鹽分采用TDS計測定，土水比為1∶2.5［19］。

1.2.4 土壤DNA提取及測序 土壤DNA提取采用土壤總DNA提取試劑盒DNeasy PowerSoil Kit（QIAGEN，德國）提取。使用前端343F引物5′- TACGGRAGGCAGCAG -3′和后端 798R 引物 5′- AGGGTATCTAATCCT-3′對16S rDNA基因的V3-V4區(qū)進(jìn)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymerase chain reaction，PCR）擴(kuò)增，每個樣品在30 μL體系中擴(kuò)增，該反應(yīng)第一輪體系包括 15 μL 2×Gflex PCR 緩沖液，0.6 μL Tks Gflex DNA 聚合酶（1.25 U/μL），1 μL 模板，5 pmol/μL正反引物各1 μL。在94℃進(jìn)行5 min初始變性后，將目標(biāo)區(qū)域在94℃進(jìn)行30 s，56℃進(jìn)行30 s，72℃進(jìn)行20 s的26個循環(huán)下擴(kuò)增，最終72℃下進(jìn)行5 min。用1% 瓊脂凝膠電泳驗(yàn)證PCR結(jié)果，若陰性未出帶，則用AMPure XP試劑盒（BECKMAN COULTER，美國）進(jìn)行磁珠純化，純化后稀釋至50 μg/μL作為PCR模板進(jìn)行第二輪擴(kuò)增，在與第一輪PCR相同條件下將DNA樣品擴(kuò)增7個循環(huán)。取5 μL純化過的二輪產(chǎn)物進(jìn)行1%瓊脂糖凝膠電泳檢測，檢測是否有條帶和條帶是否單一，取1 μL純化過的二輪產(chǎn)物在Nanodrop進(jìn)行濃度檢測。樣品質(zhì)檢合格后則交由測序公司利用Illumina HiSeq PE250測序平臺進(jìn)行16S rDNA擴(kuò)增子測序（歐易生物，上海）。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理及分析 原始測序序列為FASTQ格式，使用Trimmomatic［20］軟件進(jìn)行去雜質(zhì)控，過濾reads尾部質(zhì)量值20以下的堿基。去雜后的雙端序列使用FLASH［21］軟件進(jìn)行拼接，將成對reads拼接成1條序列，同時利用UCHIME檢測并去除序列中的嵌合體序列。采用Vsearch［22］軟件，將序列相似性大于或等于97%的歸為一個OTU單元，最終得到多個 OTU。使用 QIIME［23］軟件包挑選出各個OTU的代表序列，并使用RDP classifier［24］軟件將所有代表序列與Greengenes或者Silva（version123）數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對注釋，并保留置信區(qū)間大于0.7的注釋結(jié)果。

Alpha和 Beta多樣性分析采用QIIME和R包vegan 2.5-6 實(shí)現(xiàn)［25］。在Alpha多樣性分析中，主要進(jìn)行了Chao1指數(shù)、Shannon指數(shù)、Simpson指數(shù)和譜系多樣性指數(shù)計算。

采用 SPSS20.0 軟件（SPSS Inc.，Chicago，IL）進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，為保證檢測數(shù)值的方差齊性，在分析前對生長指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行對數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)Levene’s test 均為 P＞0.05。采用一般線性模型（GLM）的one-way ANOVA，分析組間當(dāng)歸生長指標(biāo)、病情指標(biāo)、根際土壤理化性質(zhì)、根際土壤細(xì)菌群落多樣性和結(jié)構(gòu)差異。不同處理間的平均值差異利用Tukey’s 檢測法。采用Pearson相關(guān)性分析，分析生長指標(biāo)及病情指標(biāo)與組間差異顯著的菌屬間的相關(guān)性。

2 結(jié)果

2.1 化肥減量與中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑對當(dāng)歸生長指標(biāo)的影響

分析表明，不同生長時期當(dāng)歸株高在組間差異均顯著（P ＜0.000 1），D1、D2時期的株高在CK組與T1組中顯著高于其他組，但在D5時期變?yōu)門1組和T2組最高、CK組最低；不同生長時期當(dāng)歸地上部生物量在組間差異均顯著（P＜0.05），D1、D2、D3、D4時期CK組與T1組顯著高于其他組，但D5時期CK組最低、其他組間無差異；根長在D1、D2時期組間差異顯著（P=0.001、P=0.016），T2組根長顯著長于其他組，但在D3、D4、D5時期組間差異消失（P ＞ 0.05）；蘆頭直徑在D1、D2時期組間差異顯著（P ＜0.000 1、P=0.005），T1組和T2組直徑明顯寬于CK組，但在D3、D4、D5時期組間差異消失（P ＞ 0.05）；地下生物量在D1、D2、D3時期組間差異顯著（P=0.001、P=0.001、P＜0.000 1），T2組較其他組高，但在D4、D5時期組間差異消失（P＞ 0.05）。詳見表2。結(jié)果顯示，當(dāng)歸根部相關(guān)指標(biāo)在D1、D2時期組間差異明顯，T1、T2組表現(xiàn)突出，說明中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑配合化肥減量對早期當(dāng)歸根部生長有較明顯的促進(jìn)作用。

表2 中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑與化肥減量對當(dāng)歸生長指標(biāo)的影響Table 2 Effects of chemical fertilizer reduction and application of plant growth regulators from traditional Chinese medicine on the growth traits of A. sinensis

2.2 化肥減量與中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑對當(dāng)歸產(chǎn)量和根腐病的影響

對成藥期當(dāng)歸（D5時期）進(jìn)行產(chǎn)量和病情分析，如表3所示，當(dāng)歸根部蚜蟲出現(xiàn)率、根腐病發(fā)病率、病情指數(shù)、產(chǎn)量在組間差異顯著（P=0.009、P=0.013、P=0.002、P＜0.000 1），CK 組蚜蟲出現(xiàn)率、根腐病發(fā)病率、病情指數(shù)都較其他組高，產(chǎn)量變化為T2＞T3＞T1＞CK。當(dāng)歸根部富集蚜蟲密度在組間無差異（P＞ 0.05）（圖1）。通過Pearson相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)蚜蟲出現(xiàn)率、蚜蟲密度、根腐病病情指數(shù)、發(fā)病率之間均存在顯著的正相關(guān)性（P＜0.05），詳見表4。結(jié)果表明，中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑對誘發(fā)當(dāng)歸根腐病的外因具有明顯的防控作用，同時中藥源調(diào)節(jié)劑配施80%常規(guī)量化肥可明顯促進(jìn)當(dāng)歸產(chǎn)量的提升。

表4 當(dāng)歸病情指標(biāo)間的相關(guān)性Table 4 Correlation between disease indexes of A. sinensis

圖1 當(dāng)歸根部富集白色蚜蟲Fig.1 Root of A. sinensis enriched with white aphids

表3 中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑與化肥減量對當(dāng)歸產(chǎn)量和病情的影響Table 3 Effects of chemical fertilizer reduction and application of plant growth regulators from traditional Chinese medicine on the yield and disease of A. sinensis

2.3 化肥減量與中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑對當(dāng)歸土壤理化指標(biāo)的影響

分析表明，除D4時期（P ＞ 0.05），當(dāng)歸根際土壤pH值在D1、D2、D3、D5時期差異均顯著（P=0.007、P=0.038、P=0.027、P=0.048），基本表現(xiàn)為T3＞T2＞T1＞CK；各生長時期的當(dāng)歸根際土壤鹽分含量在組間差異均不顯著（P ＞ 0.05）；有機(jī)質(zhì)含量在D1時期組間差異顯著（P=0.012），CK組較其他組高，但其他時期組間差異消失（P ＞ 0.05）。銨態(tài)氮含量在D3時期組間差異顯著（P ＜0.000 1），表現(xiàn)為T3＞T2＞T1＞CK，其他時期組間差異均不顯著（P＞ 0.05）；有效磷含量在D3時期組間差異不顯著（P＞ 0.05），在 D1、D2、D4、D5時期組間差異顯著（P=0.042、P=0.038、P=0.048、P=0.001），D1、D2時期CK組有效磷含量較低，T1、T2組含量較高，但到D5時期CK組含量最高、T1、T2組含量最低。各生長時期的當(dāng)歸根際土壤有效鉀含量在組間差異均不顯著（P ＞ 0.05）。詳見表5。

表5 中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑與化肥減量對當(dāng)歸根際土壤理化性質(zhì)的影響Table 5 Effects of chemical fertilizer reduction and application of plant growth regulators from traditional Chinese medicine on the physical and chemical properties of rhizosphere soil of A. sinensis

2.4 化肥減量與中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑對當(dāng)歸根際土壤細(xì)菌群落的影響

2.4.1 Alpha和Beta多樣性比較 對5個生長時期的當(dāng)歸根際土壤進(jìn)行細(xì)菌群落多樣性分析，不同處理的物種稀釋曲線隨著抽取序列數(shù)的增加最終趨于平緩，說明樣本的測序數(shù)據(jù)合理。由表6可知，不同生長時期的組間文庫覆蓋率無顯著差異（P＞0.05），均在96%以上，表明樣品中的絕大部分序列被測出，測序結(jié)果有較好的代表性；物種數(shù)指數(shù)僅在D4時期組間差異顯著（P=0.05），T1組明顯高于CK組，而其他時期組間差異均不顯著（P＞0.05）；Chao1指數(shù)、Shannon指數(shù)、Simpson指數(shù)、譜系多樣性指數(shù)在不同時期的組間差異均不顯著（P＞0.05），說明組間物種的均勻度一致，物種的進(jìn)化歷史也無明顯差異。

表6 中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑與化肥減量對當(dāng)歸根際土壤細(xì)菌Alpha多樣性指數(shù)的影響Table 6 Effects of chemical fertilizer reduction and application of plant growth regulators from traditional Chinese medicine on the Alpha diversity index of rhizosphere soil of A. sinensis

通過計算Bray-Curtis距離矩陣進(jìn)行主坐標(biāo)軸分析（principal coordinate analysis，PCoA），發(fā)現(xiàn)D1時期CK組與T3組的樣品細(xì)菌結(jié)構(gòu)差異較大，明顯分布于不同象限（圖2-A），但其他生長時期組間樣品細(xì)菌結(jié)構(gòu)在坐標(biāo)系中分布均勻，組間的菌群結(jié)構(gòu)無明顯差異（圖2-B-E）。D1時期的PCoA圖主坐標(biāo)成分1（PC1）和主坐標(biāo)成分2（PC2）分別占所有變量方差的53.39%和15.99%，成分合計占所有變量方差的69.38%，說明PC1和PC2在所有變量中占主導(dǎo)地位（圖2-A）；D2時期主坐標(biāo)成分1（PC1）和主坐標(biāo)成分2（PC2）分別占所有變量方差的20.29%和14.67%，成分合計占所有變量方差的34.96%（圖2-B）；D3時期主坐標(biāo)成分1（PC1）和主坐標(biāo)成分2（PC2）分別占所有變量方差的38.19%和22.47%，成分合計占所有變量方差的60.66%（圖2-C）；D4時期主坐標(biāo)成分1（PC1）和主坐標(biāo)成分2（PC2）分別占所有變量方差的35.39%和16.80%，成分合計占所有變量方差的52.19%（圖2-D）；D5時期主坐標(biāo)成分1（PC1）和主坐標(biāo)成分2（PC2）分別占所有變量方差的23.64%和17.34%，成分合計占所有變量方差的40.98%（圖2-E）。

圖2 不同生長時期基于Bray-Curtis距離矩陣的主坐標(biāo)軸分析Fig.2 PCoA based on the Bray-Curtis distance in different growth stages

從Alpha和Beta多樣性分析結(jié)果可見，化肥減量并配合中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑不會對當(dāng)歸根際土壤細(xì)菌群落的多樣性產(chǎn)生較大影響，在整個生長過程中能夠維持細(xì)菌群落的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

2.4.2 化肥減量與中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑對當(dāng)歸根際土壤細(xì)菌組成的影響 由圖3可見，不同生長時期組間在門水平相對豐度前10的優(yōu)勢菌群組成一致，其中變形菌門（Proteobacteria）、擬桿菌門（Bacteroidetes）、厚壁菌門（Firmicutes）、放線菌門（Actinobacteria）、芽單胞菌門（Gemmatimonadetes）、酸桿菌門（Acidobacteria）的平均占比達(dá)95%以上，是當(dāng)歸根際土壤中最主要的優(yōu)勢菌門。對6個優(yōu)勢菌群進(jìn)行組間差異分析發(fā)現(xiàn)，變形菌門和擬桿菌門在5個生長時期的組間差異均不顯著（P ＞0.05）；盡管D1時期CK組的厚壁菌門豐度較其他組低，但在統(tǒng)計學(xué)上無明顯差異（P ＞0.05）；放線菌門在D1時期的組間差異顯著（P ＜0.000 1），其相對豐度在CK組和T1組中高于T2組和T3組，芽單胞菌門在D5時期的組間差異顯著（P =0.034），其相對豐度在CK組和T1組中低于T2組和T3組；酸桿菌門在D4、D5時期的組間差異顯著（P =0.019、P =0.047），D4時期其相對豐度在T1組中高于其他組，D5時期其相對豐度在CK組和T1組中低于T2組和T3組。

圖3 不同生長時期組間根際土壤細(xì)菌門水平群落結(jié)構(gòu)Fig.3 Community structure of bacteria phylum in the rhizosphere soil of A. sinensis at different growth stages

不同生長時期組間在屬水平相對豐度前15的優(yōu)勢菌群組分別為黃桿菌屬（Flavobacterium）、鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas）、假單胞菌屬（Pseudomonas）、擬桿菌屬（Bacteroides）、MND1屬、鞘氨醇桿菌屬（Pedobacter）、檸檬酸桿菌屬（Citrobacter）、Ellin6067屬、芽單胞菌屬（Gemmatimonas）、馬賽菌屬（Massilia）、鞘脂菌屬（Sphingobium）、溶桿菌屬（Lysobacter）、Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium屬、Haliangium屬、硝化螺旋菌屬（Nitrospira），平均占比約35%。對15個優(yōu)勢菌群進(jìn)行組間差異分析，發(fā)現(xiàn)黃桿菌屬、鞘氨醇單胞菌屬、擬桿菌屬、MND1屬、鞘氨醇桿菌屬、芽單胞菌屬、鞘脂菌屬、溶桿菌屬、Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium屬、Haliangium屬、硝化螺旋菌屬在5個生長時期的組間差異均不顯著（P＞0.05）；假單胞菌屬在D1、D5時期的組間差異顯著（P =0.05、P =0.03），檸檬酸桿菌屬在D1時期組間差異顯著（P =0.043），均表現(xiàn)為CK組低于其他組；Ellin6067屬在D1、D5時期的組間差異顯著（P=0.033、P =0.013），D1時期表現(xiàn)為CK組、T1組高于T2組、T3組，D5時期表現(xiàn)為CK組低于其他組；馬賽菌屬在D1時期組間差異顯著（P =0.038），表現(xiàn)為CK組、T1組高于T2組、T3組，詳見圖4。

圖4 不同生長時期組間根際土壤細(xì)菌屬水平群落結(jié)構(gòu)Fig.4 Community structure of bacterial genera in the rhizosphere soil of A. sinensis at different growth stages

2.4.3 當(dāng)歸根際土壤顯著變化細(xì)菌屬與生長指標(biāo)和病情指標(biāo)、土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性 對不同生長時期處理間存在顯著差異的菌屬與當(dāng)歸生長指標(biāo)和病情指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)假單胞菌屬與當(dāng)歸根長、蘆頭直徑、地下生物量間存在顯著正相關(guān)性，與蚜蟲出現(xiàn)率、病情指數(shù)、發(fā)病率間存在顯著負(fù)相關(guān)性（P＜ 0.05）；Ellin6067屬與當(dāng)歸株高間存在顯著正相關(guān)性（P = 0.013），與病情指標(biāo)無顯著相關(guān)性（P ＞ 0.05）；檸檬酸桿菌屬和馬賽菌屬與當(dāng)歸生長指標(biāo)和病情指標(biāo)間均不存在顯著相關(guān)性（P ＞0.05）（表 7）。

表7 當(dāng)歸根際土壤顯著變化細(xì)菌屬與生長指標(biāo)和病情指標(biāo)的相關(guān)性Table 7 Correlation between significant change bacterial genera in the rhizosphere soil of A. sinensis with growth traits and disease traits

3 討論

3.1 化肥減量配施中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑可提高當(dāng)歸質(zhì)量

研究表明，減少氮肥和磷肥的施用量并配施中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑的情況下，當(dāng)歸苗期和營養(yǎng)生長期的根部生長指標(biāo)明顯較常規(guī)量化肥組有所提高，特別是在化肥用量降至常規(guī)用量的80%情況下。常規(guī)量化肥組可以增加早中期當(dāng)歸地上部生物量，但并沒有增加最終產(chǎn)量，添加中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑的所有處理組產(chǎn)量均高于常規(guī)量化肥組，其中化肥量降至常規(guī)用量的80%情況下產(chǎn)量最高，比常規(guī)量化肥組增產(chǎn)2.61倍。研究表明，我國化肥用量逐年上升，但利用效率僅為30%左右［26］，這說明大量化肥富集在土壤中并不能被植物所吸收利用，目前農(nóng)戶多追求快速增產(chǎn)，施肥習(xí)慣很可能存在化肥過量的可能性。結(jié)果顯示，當(dāng)歸根部蚜蟲出現(xiàn)率與根腐病發(fā)病率及病情指數(shù)間均存在顯著正相關(guān)性，蚜蟲對當(dāng)歸根部的破壞增加了根部感染真菌的概率，是導(dǎo)致根腐病發(fā)生的誘因。中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑可降低當(dāng)歸根部蚜蟲出現(xiàn)率，進(jìn)而降低當(dāng)歸根腐病的發(fā)病率和病情指數(shù)。中藥源調(diào)節(jié)劑降低蚜蟲出現(xiàn)率的現(xiàn)象可能與配方中的白芥子有關(guān)，白芥子中所含主要成分白芥子甙水解后產(chǎn)生的白芥子油具有強(qiáng)烈的刺鼻辛辣味，刺激性較強(qiáng)［27］，白芥子油很可能對蚜蟲具有一定的驅(qū)趕作用，但該推測還需要相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步論證。

3.2 化肥減量配施中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑對土壤理化性質(zhì)的影響

本研究表明，化肥減量配施中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑對當(dāng)歸根際土壤的理化性質(zhì)影響均較小，土壤鹽分、銨態(tài)氮含量、有效鉀含量在不同時期組間的差異均不顯著，有機(jī)質(zhì)含量僅在早期CK組中明顯高于其他處理組，在其他生長時期的組間含量并無差異。有效磷含量在全生長期內(nèi)組間變化較大，在處理組中有效磷早期含量高，晚期含量下降，而CK組剛好相反。研究認(rèn)為，化肥過量可使土壤酸化［4］，從而抑制土壤微生物的活性或改變微生物群落結(jié)構(gòu)等。該結(jié)果表明，化肥減量配施中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑可輕微增加當(dāng)歸根際土壤pH值，在一定程度上避免了土壤酸化。

3.3 化肥減量配施中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑對當(dāng)歸根際土壤細(xì)菌群落的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，化肥減施和中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑不會對當(dāng)歸根際土壤細(xì)菌群落多樣性產(chǎn)生影響，在整個生長周期中，當(dāng)歸根際土壤細(xì)菌群落的Alpha和Beta多樣性在組間基本無顯著差異，門水平上的結(jié)構(gòu)組成在組間也表現(xiàn)一致，當(dāng)歸根際土壤細(xì)菌群落中最主要的優(yōu)勢菌門為變形菌門、擬桿菌門、厚壁菌門、放線菌門、芽單胞菌門和酸桿菌門，該結(jié)果與王文麗等［8］研究結(jié)果一致。在屬水平上，當(dāng)歸根際土壤優(yōu)勢菌屬包括黃桿菌屬、鞘氨醇單胞菌屬、假單胞菌屬、擬桿菌屬、MND1屬、鞘氨醇桿菌屬、檸檬酸桿菌屬、Ellin6067屬、芽單胞菌屬、馬賽菌屬、鞘脂菌屬、溶桿菌屬、Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium屬、Haliangium屬和硝化螺旋菌屬。進(jìn)一步研究表明，當(dāng)歸幼苗期和成藥期的根際土壤假單胞菌屬豐度在組間有明顯差異，常規(guī)量化肥組的假單胞菌屬豐度明顯低于其他組，說明施用中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑可增加當(dāng)歸根際土壤中假單胞菌屬豐度。相關(guān)性分析表明，假單胞菌屬豐度與當(dāng)歸根部生長指標(biāo)呈顯著正相關(guān)性，與當(dāng)歸病情相關(guān)指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)性。目前研究表明，假單胞菌屬是一種植物根際促生菌，在對植物促生菌的篩選研究中發(fā)現(xiàn)，假單胞菌屬的菌株在固氮，溶磷，分泌IAA、減少植株患病等促生功能上均有良好的效果［28-29］。該研究結(jié)果也表明，假單胞菌屬對當(dāng)歸質(zhì)量的提升具有明顯效果，中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑可通過提高當(dāng)歸根際土壤假單胞菌屬豐度來改善當(dāng)歸質(zhì)量。僅管當(dāng)歸幼苗期和成藥期的根際土壤Ellin6067屬豐度在組間也有明顯差異，且當(dāng)歸株高與Ellin6067屬有顯著的正相關(guān)性，但該屬豐度在幼苗期和成藥期的組間變化并無規(guī)律性，說明該屬的豐度變化不由中藥源調(diào)節(jié)劑主導(dǎo)，但該屬細(xì)菌具有促進(jìn)當(dāng)歸生長的潛力，可在今后研究中進(jìn)一步驗(yàn)證。檸檬酸桿菌屬和馬賽菌屬的豐度只在幼苗期存在組間差異，且與當(dāng)歸生長指標(biāo)和病情指標(biāo)間均不存在相關(guān)性，說明該中藥源調(diào)節(jié)劑引起的檸檬酸桿菌屬和馬賽菌屬豐度變化并不能促進(jìn)當(dāng)歸質(zhì)量的形成。

4 結(jié)論

從化肥減量配施中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑對當(dāng)歸質(zhì)量、當(dāng)歸根際土壤理化性質(zhì)、根際土壤細(xì)菌群落的影響3個方面，闡明了中藥源植物生長調(diào)節(jié)劑可通過提升當(dāng)歸根際土壤假單胞菌屬豐度促進(jìn)當(dāng)歸早期根部生長，改善成藥期根腐病病情，提高產(chǎn)量。化肥減量配施中藥源調(diào)節(jié)劑對促進(jìn)當(dāng)歸綠色生態(tài)種植具有深遠(yuǎn)意義。