生物質炭和石灰氮削弱溫室土壤鐮刀菌與真菌群落關聯度

邱虎森，劉杰云，張文正，呂謀超，王鈺

生物質炭和石灰氮削弱溫室土壤鐮刀菌與真菌群落關聯度

邱虎森2，劉杰云2，張文正1*，呂謀超1，王鈺2

（1.中國農業科學院 農田灌溉研究所，河南 新鄉 453002；2.宿州學院 環境與測繪工程學院，安徽 宿州 234000）

【目的】了解不同農藝措施對溫室土壤真菌多樣性及土壤真菌與鐮刀菌菌群的相互關系的影響，探尋設施農業土壤質量提升的綠色改良措施。【方法】通過培養試驗研究了單施或混合施入生物質炭和石灰氮對土壤理化、真菌群落結構和鐮刀菌屬豐度差異及關系。【結果】與對照相比，單施生物質炭顯著提高了土壤pH值和速效鉀（0.05）；單施石灰氮有利于土壤pH值、銨態氮和硝態氮的提高（0.05）；生物質炭和石灰氮混合施入顯著提高土壤pH值、電導率、銨態氮、硝態氮量和速效鉀量（0.05）。與對照相比，單施生物質炭或生物質炭與石灰氮的混合施入均顯著降低土壤真菌群落香農多樣性指數（0.05）。各處理真菌群落優勢菌門相對豐度差異不顯著。生物質炭與石灰氮混合施入后土壤鐮刀菌屬的相對豐度顯著低于對照（0.05）。土壤鐮刀菌屬真菌多樣性與土壤電導率、銨態氮量、真菌群落香農多樣性指數均呈顯著正相關（0.05）。基于網絡分析結果表明，與對照相比，單施或混施生物質炭和石灰氮均能降低鐮刀菌群與真菌菌群關系的復雜性。【結論】生物質炭與石灰氮的混合施入增強了鐮刀菌菌群與真菌菌群的競爭關系，是一種有利于緩解溫室土壤病害的較好措施。

溫室；生物質炭；石灰氮；鐮刀菌屬；真菌群落多樣性

0 引言

目前，以溫室、大棚為代表的設施農業在蔬菜栽培中的作用顯著。但長期相對封閉和單一的種植模式導致土壤病原菌數量增加。其中，鐮刀菌屬是許多植物-土壤系統的重要組成部分，某些鐮刀菌能侵染多種糧食和經濟作物，導致作物根腐、莖腐和穗（粒）腐等病害的發生[1-2]。【研究意義】傳統的化學農藥能抑制病原菌生長，同時也使病原菌產生抗藥性，并滅殺了大量有益菌群，導致土壤生物區系多樣性失調和群落結構的失衡，從而加重作物土傳病害[3-4]；另外，化學農藥殘留也會影響到土壤健康和農產品安全[5]。因此，探尋設施農業土壤質量提升的綠色改良措施成為目前的研究方向。

【研究進展】生物質炭作為一種由生物質原料在無氧或缺氧條件下高溫裂解產生的固體產物，由于其較大的比表面積、豐富的孔隙結構和較強的吸附能力，被認為是一種新型的土壤改良劑[6]。相關研究發現，生物質炭可以改善土壤孔隙結構，提高土壤保水保肥及養分固定能力，為土壤微生物提供豐富的養分和能量來源，從而增強土壤微生物活性，提高作物的抗病能力[7-9]。另外，生物質炭可以調控土壤有機酸和氨基酸的分布，提高微生物對羧酸類和聚合物類碳源的利用能力，改善土壤微生態條件，促進如木霉菌、青霉菌等有益微生物生長，從而抑制病原菌增長[10-11]。Akanmu等[12]發現，生物質炭的添加可以降低由土壤鐮刀菌引起的玉米穗腐病發生。然而，生物質炭在植物病害管理方面的前景還沒有得到充分的探索。

石灰氮作為一種傳統的氮肥增效劑，對土傳病害的防治也具有顯著作用。Bourbos等[13]的研究發現，石灰氮的施入可以有效控制溫室土壤鐮刀菌（Fusarium）的致病能力；石灰氮用量的增加與其對尖孢鐮刀菌的抑制效果呈正比[14]。石灰氮的添加使土壤微生物群落中出現了有益于土壤控制病原菌的特征帶，能夠調節優化土壤微生物群落功能[15]。此外，馬軍偉等[16]的研究發現，石灰氮添加明顯減少了土壤中真菌的數量，卻顯著提高了土壤真菌的多樣性和豐富度[17]。雖然，生物質炭和石灰氮對設施土壤病害具有一定的抑制作用。【切入點】生物質炭和石灰氮施入引起土壤生物和非生物因素改變及其對鐮刀菌屬的影響尚不明確。

【擬解決的關鍵問題】本研究利用高通量測序技術和網絡關系構建的方法，研究了高溫悶棚條件下，不同農藝措施（生物質炭或石灰氮的施入）如何通過調控土壤微環境和真菌群落結構而影響土壤鐮刀菌屬，該研究將為合理選擇改善溫室土壤環境的農藝措施提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗在中國農業科學院新鄉綜合試驗基地日光溫室內開展，土壤質地為壤土。在辣椒（品種為新查理皇，連續種植2 a）收獲后，高溫悶棚前，選擇同一塊樣地打入直徑10 cm，高40 cm的PVC管材，在PVC管內開展培養試驗。試驗共設置4個處理，每個處理設置3個重復，分別為：對照、單施生物質炭（施入量生物質炭/干土為10 g/kg）、單施石灰氮（施入量石灰氮/干土為0.3 g/kg）和施入生物質炭+石灰氮（施入量（生物質炭+石灰氮）/干土為（10+0.3）g/kg）。生物質炭產自河南商丘三利新能源有限責任公司，為花生殼在500 ℃左右條件下制成。為保證土壤的均一性，將PVC管中耕層0～20 cm土壤全部挖出，記錄土質量，并計算所有PVC管中0～20 cm土壤質量均值；之后將所有挖出土壤全部過2 mm篩，并混合均勻。按照0～20 cm土壤質量均值混入生物質炭或石灰氮，回填到PVC管中壓實。所有處理灌水量為100%田間持水率，然后用塑料薄膜將PVC管口密封15 d，同時封閉大棚，實現棚內高溫。供試土壤（0～20 cm）與生物質炭基本理化性質如表1所示。

表1 供試土壤（0～20 cm）及生物質炭基本理化性質

1.2 樣品采集與測定

1.2.1 樣品采集

在悶棚結束后，采集各處理0～20 cm土壤樣品，去除土壤中可見動植物殘體，然后按照四分法取一部分經過液氮速凍處理后，保存在-80 ℃冰箱，用于真菌拷貝數PCR和群落多樣性分析。一部分新鮮土樣用于測定土壤含水率、銨態氮量和硝態氮量，剩余土壤樣品風干后測定相關理化指標。

1.2.2 樣品測定

采用Fast DNA?SPIN試劑盒（Qbiogene Inc.，USA）提取土壤總DNA，DNA濃度和純度利用NanoDrop2000進行檢測，利用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA提取質量。在設計測序引物時，在序列中添加bar-code序列以區分各個樣品測序數據。用ITS1F（5'-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3'）和ITS2R（5'-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3'）引物進行PCR擴增，擴增程序為：95 ℃預變性5 min，35個循環（95 ℃變性30 s，55 ℃退火30 s，72 ℃延伸1 min）。擴增體系為20 μL，10 μL 2× Taq Plus Master Mix，0.8 μL引物（5 μmol/L），1μL DNA模板，7.4 μL ddH2O。使用2%瓊脂糖凝膠回收PCR產物，利用AxyPrep DNA Gel Extraction Kit（Axygen Biosciences, Union City，CA，USA）進行純化，Tris-HCl洗脫，2%瓊脂糖電泳檢測。利用QuantiFluor?-ST（Promega，USA）進行檢測定量。根據定量結果和測序量要求，取PCR產物構建測序文庫。構建好的文庫在Illumina MiSeq PE300測序平臺測序。真菌基因實時定量PCR擴增條件為：95 ℃預變性3 min，95 ℃ 5 s，55 ℃ 30 s，72 ℃ 1 min，40個循環（PCR儀：ABI GeneAmp? 9700型）。

基于土壤農化分析方法[18]，稱取新鮮土樣，按照水土比5∶1，采用2 mol/L KCl浸提，連續流動分析儀（Tecator FIA Star 5000 Analyzer，Foss Tecator，Sweden）測定銨態氮量和硝態氮量。土壤含水率采用105 ℃烘干法測定。土壤pH值按照水土比2.5∶1混勻靜置30 min后采用Metro-pH320測定上清液。土壤電導率按照水土比5∶1震蕩3 min，靜置澄清后取上清液，用雷磁DDSJ-308A型電導儀測定。速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法。速效鉀采用1 mol/L NH4OAc浸提，火焰光度法。

1.3 數據分析

數據統計在Excel 2007中完成，香農多樣性的計算在QIME 1.80中完成。基于SPSS 16.0配對檢驗研究處理間土壤理化性質、基因拷貝數、香濃多樣性和相對豐度差異。基于mantel test分析環境因子及真菌多樣性與鐮刀菌屬菌群的相關性；基于Pearson相關性分析（相關系數>0.6，<0.05）確定OTU水平鐮刀菌屬與各門類真菌正負關系，并基于Cytoscape 3.8.0構建可視化微生物生態關系網絡。基于Origin 8.5作柱形圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理土壤理化性質分析

研究發現（表2），與對照相比，生物質炭和石灰氮的添加并未影響土壤含水率和速效磷量（0.05），卻顯著提高土壤pH值（0.05）。與對照相比，添加生物質炭顯著提高了土壤速效鉀量，卻顯著降低了硝態氮量（0.05）；添加石灰氮顯著提高了土壤銨態氮量和硝態氮量（0.05）；生物質炭和石灰氮混合施入顯著提高土壤電導率、銨態氮量、硝態氮量和速效鉀量（0.05）。對比發現，添加生物質炭對提高速效鉀的影響顯著，添加石灰氮有利于銨態氮和硝態氮的提高。

表2 不同處理土壤理化指標差異

注 表中不同字母表示各指標在<0.05水平下處理間差異顯著。

2.2 不同處理間土壤真菌及鐮刀菌屬分析

由圖1（a）（圖中*表示處理間在<0.05水平差異顯著，下同）可知，與對照相比，添加生物質炭顯著提高土壤真菌拷貝數，卻顯著降低了土壤真菌群落香農多樣性（0.05）；單施石灰氮或生物質炭與石灰氮的混合施入對土壤真菌拷貝數的影響均不顯著，但生物質炭與石灰氮的混合施入顯著降低了土壤真菌群落香農多樣性（圖1（b），0.05）。各處理真菌群落在門類水平上相對豐度＞1%的優勢類群均包括子囊菌門（p__Ascomycota）、待定真菌（p__unclassified_k__Fungi）、擔子菌門（p__Basidiomycota）和被孢霉門（p__Mortierellomycota）。在屬的分類水平上，各處理優勢屬主要包括隸屬于子囊菌門的枝頂孢屬（g__Acremonium）、毛殼菌科（g__unclassified_f__Chaetomiaceae）、糞殼菌綱（g__unclassified_c__Sordariomycetes）、鐮刀菌屬（g__Fusarium）、金孢屬（Chrysosporium）、g__unclassified_p__Ascomycota、g__Myceliophthora、裸囊菌科（g__unclassified_f__Gymnoascaceae）、糞盤菌科（g__unclassified_f__Ascobolaceae）和g__Cyberlindnera等優勢類群；隸屬于擔子菌門的傘菌屬（g__unclassified_c__Agaricomycetes）；隸屬于被孢霉門（P_Mortierellomycota）的被孢霉屬（g__Mortierella）和隸屬于P__unclassified_k__Fungi的g__unclassified_k__Fungi（圖1（c））。組間差異分析結果發現（圖2），與對照相比，生物質炭與石灰氮的混合施入顯著降低鐮刀菌屬的相對豐度（0.05）。

圖1 處理間真菌拷貝數和群落結構的差異

圖2 不同處理鐮刀菌屬相對豐度的差異

2.3 環境因子及真菌群落對鐮刀菌屬的影響

曼特爾-亨塞爾檢驗的結果發現（表3），土壤鐮刀菌群與土壤電導率、銨態氮量均呈顯著正相關（0.05），同時與真菌群落多樣性呈顯著正相關。基于單因素相關性網絡分析的結果發現（圖3），與對照相比，單施生物質炭或石灰氮降低了鐮刀菌屬OTU與真菌OTU正負連接數量，并削弱了鐮刀菌菌群與真菌之間的負相關關系比例；而生物質炭與石灰氮混合施入降低鐮刀菌屬OTU與真菌OTU正負連接數量，卻增強了鐮刀菌菌群與真菌之間的負相關關系。

圖3 基于OTU水平鐮刀菌屬與真菌正負關系網絡

表4 不同處理對鐮刀菌屬與門水平真菌正負相關性的影響

研究發現（表4），所有處理以鐮刀菌屬OTU與子囊菌門（P_Ascomacota）和P_unclassified_k_Fungi OTU的關系為主。與對照相比，各處理鐮刀菌屬OTU與P_unclassified_k_Fungi OTU正連接數百分比高于其負連接數百分比。與對照相比，單施生物質炭和和石灰氮處理降低了鐮刀菌屬OTU與擔子菌門（P_Basidiomycota）正連接數百分比，消除了鐮刀菌屬OTU與擔子菌門（P_Basidiomycota）負相關關系；增加了鐮刀菌屬OTU與被孢霉門（P_Mortierellomycota）正連接數百分比；而生物質炭+石灰氮處理消除了鐮刀菌屬OTU與擔子菌門（P_Basidiomycota）、絲足蟲門（P_Cercozoa）、（P_Chytridiomycota）、球囊菌門（P_Glomeromycota）、 被孢霉門（P_Mortierellomycota）、毛霉門（P_Mucoromycota）等門類相關OTU的聯系，卻增加了其與P_unclassified_d_Eukaryota OTU的正負連接數比例。

3 討論

3.1 生物質炭和石灰氮添加對土壤理化性質的影響

研究發現熱解后的生物質炭呈堿性，其表面所帶有的負電荷能夠與土壤中游離的氫離子結合，提高土壤pH值[19]。而石灰氮施入土壤后能夠與水反應生成氫氧化鈣，從而提高土壤pH值[20]。因此，與對照相比，添加生物質炭和石灰氮均能顯著提高土壤pH值。與對照相比，所有添加生物質炭處理均能顯著提高速效鉀量。究其原因可能是由于生物質炭中含有一定量速效鉀，添加到土壤中可以提高土壤速效鉀量；另外，施用生物質炭可以增加土壤陽離子交換量，增加土壤中可交換性鉀量[21]。雖然，生物質炭較高的比表面積和發達的孔隙結構可以吸附土壤中如硝態氮等無機離子[22]，但是，生物質炭的施入也會由于提高土壤的疏松程度而促進土壤水分下移，增加硝態氮的淋失量，從而導致固定在土壤中的硝態氮量降低[23]。與對照相比，石灰氮可顯著提高土壤銨態氮量和硝態氮量（0.05），可能是由于添加到土壤中的石灰氮可以逐步水解成尿素或氨，而氨是微生物硝化作用的底物，因此有利于提高土壤銨態氮量和硝態氮的量[20]。與對照相比，添加石灰氮導致土壤電導率升高，尤其是生物質炭與石灰氮混合施入處理顯著提高土壤電導率（0.05）。究其原因，可能是由于石灰氮水解形成氫氧化鈣，為土壤電導率的提升提供了一定量的鹽基離子；另外，生物質炭所含鹽基離子（如K+、Ca2+、Mg2+等）與土壤中離子的交換作用可能增加了鹽基離子在土壤中的累積[22,24]。

3.2 土壤真菌和鐮刀菌屬真菌對生物質炭和石灰氮的響應

生物質炭添加后土壤性質和基質可利用性的改變是引起土壤微生物群落結構變化的主要原因[25-26]。由于生物質炭含有大量有機碳以及氮、磷、鉀等養分元素，為真菌的生長和繁殖提供了大量的能源物質[6]，因此，與對照相比，僅添加生物質炭處理顯著提高土壤真菌豐度（0.05）；而生物質炭與石灰氮混施并未提高土壤真菌豐度，究其原因可能是石灰氮消殺微生物的作用抵消了生物質炭對真菌生長的正面影響。與對照相比，所有添加生物質炭處理均顯著降低土壤真菌香農多樣性指數（0.05）。可能是由于生物炭促進某些真菌種類的快速生長，導致某些微生物生物量增加，但多樣性減少。另外，生物質炭添加提高了土壤pH值，可能不利于某些真菌的生長，從而導致真菌多樣性的降低[27]。各處理間主要真菌門類相對豐度差異不顯著，說明生物質炭和石灰氮添加并未改變真菌優勢菌門在土壤中的主導地位。

基于配對檢驗，與對照相比，生物質炭與石灰氮的混合施入均能顯著降低鐮刀菌屬的相對豐度（圖2），說明生物質炭配施石灰氮能夠抑制土壤鐮刀菌屬的生長。究其原因，可能是由于一方面石灰氮分解過程中的中間產物氰胺和雙氰胺對土壤微生物具有滅殺和趨避的作用，石灰氮處理有利于有益微生物占據土壤生態位，擠占病原微生物發展空間和位點，從而削弱鐮刀菌屬的相對豐度[16]。生物質炭可以通過吸附、轉移土壤可利用微生物代謝組分（如：酚酸類物質）誘導致病菌進入生物質炭內部；生物質炭的吸附與固持作用可能會限制鐮刀菌屬向土壤的轉移，同時，生物質炭內部的生防菌可能會通過產生活性物質抑制或殺死鐮刀菌屬[28-29]。石灰氮和生物質炭混合施入顯著增強了二者對鐮刀菌屬生長的抑制作用，是一種有利于緩解溫室土壤病害的較好措施。

3.3 鐮刀菌群與土壤環境及真菌群落的關系

曼特爾-亨塞爾檢驗的結果發現，土壤鐮刀菌群與土壤電導率、銨態氮量均呈顯著正相關，說明在一定范圍內土壤可溶性鹽量的增加有利于鐮刀菌群的構建。銨態氮作為微生物生長所需的氮源，其量的增高勢必會對鐮刀菌屬菌群構建起到促進作用。高芬等[3]認為微生物群落多樣性的提高有利于土壤微生物生態系統的穩定和平衡，進而通過抑制病原菌而降低土傳病害的發生概率。本研究發現生物質炭和石灰氮的添加可以通過降低土壤真菌群落多樣性削弱鐮刀菌屬群落結構穩定性。

微生物的相互作用對生態系統的功能和穩定性至關重要。真菌是土壤微生物中的一大類，在設施土壤環境中真菌種群數量及結構的變化是引起設施土壤中多種病害的重要原因。明確土壤真菌和致病菌的關系，對于尋找病害發生的關鍵分類群，探索如何通過調整農藝管理措施操縱微生物群落以抑制有害物種的豐度和功能具有重要指導作用[30]。基于單因素相關性網絡分析發現（圖3和表4），與對照相比，單施或混合施入生物質炭和石灰氮均能降低鐮刀菌屬OTU與各門類真菌OTU連接數量，且各處理鐮刀菌屬真菌與真菌互作節點及門類減少。說明生物質炭或石灰氮的添加使真菌與鐮刀菌屬真菌之間的相互作用減少，從而導致真菌群落結構的復雜程度降低。究其原因，生物質炭對土壤養分的吸附及其對病原菌的固持作用，或者石灰氮分解產物對土壤微生物的廣譜性滅殺作用都可能會降低土壤真菌與鐮刀菌屬真菌的關聯作用[31-32]。尤其是生物質炭和石灰氮的混合施用可能會導致土壤元素比值的改變，造成真菌與鐮刀菌屬真菌的競爭關系的增強。

研究發現，所有處理均以鐮刀菌屬OTU與子囊菌門和P_unclassified_k_Fungi OTU的關系為主。其中，子囊菌門多為腐生真菌，對降解土壤有機質（如木質素、角質素等）有重要作用，可促進土壤物質循環，這無疑為土壤微生物的生長提供必需的營養，因此鐮刀菌屬與子囊菌門的關系密切。與對照相比，生物質炭或石灰氮的施入使真菌與鐮刀菌屬互作網絡節點數量減少；其中，生物質炭與石灰氮混合施入導致鐮刀菌屬OTU僅與子囊菌門、P_unclassified_k_Fungi和P_unclassified_d_Eukaryota這3個門類的相關OTU有關。該結果說明生物質炭或石灰氮的施入可能會通過降低鐮刀菌屬真菌與其他真菌的關聯度破壞鐮刀菌屬真菌的生態功能[30, 33]。

4 結論

1）生物質炭有利于提高土壤pH值和速效鉀量，石灰氮有利于提高土壤pH值、銨態氮和硝態氮量。

2）添加生物質炭提高了溫室土壤真菌生物量，卻降低了真菌群落香農多樣性。

3）生物質炭與石灰氮混合施入可顯著降低鐮刀菌屬的相對豐度。

4）單施或混合施入生物質炭和石灰氮均能降低鐮刀菌屬OTU與真菌各門類OTU的關聯性，破壞鐮刀菌屬菌群的生態功能。

（作者聲明本文無實際或潛在利益沖突）

[1] 張岳平. 鐮刀菌真菌毒素產生與調控機制研究進展[J]. 生命科學, 2011, 23(3): 311-316.

ZHANG Yueping. The research advance of biosynthesis and regulation mechanism on fusarium mycotoxins[J]. Chinese Bulletin of Life Sciences, 2011, 23(3): 311-316.

[2] 蔡祖聰, 黃新琦. 土壤學不應忽視對作物土傳病原微生物的研究[J]. 土壤學報, 2016, 53(2): 305-310.

CAI Zucong, HUANG Xinqi. Soil-borne pathogens should not be ignored by soil science[J]. Acta Pedologica Sinica, 2016, 53(2): 305-310.

[3] 高芬, 閆歡, 王夢亮, 等. 土壤微生物菌群變化對土傳病害的影響及生物調控[J]. 中國農學通報, 2020, 36(13): 160-164.

GAO Fen, YAN Huan, WANG Mengliang, et al. Soil microbial community changes: Effects on soil-borne diseases and biological regulation[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020, 36(13): 160-164.

[4] 李文靜, 王秋霞, 李園, 等. 我國防治主要土傳病害的農藥登記和推廣情況[J]. 農藥, 2021, 60(8): 547-554, 570.

LI Wenjing, WANG Qiuxia, LI Yuan, et al. Current situation of pesticides for control of mainly soil-borne diseases registration, extension and application in China[J]. Agrochemicals, 2021, 60(8): 547-554, 570.

[5] 馬暢, 劉新剛, 吳小虎, 等. 農田土壤中的農藥殘留對農產品安全的影響研究進展[J]. 植物保護, 2020, 46(2): 6-11.

MA Chang, LIU Xingang, WU Xiaohu, et al. Research progress in the impact of pesticide residues in farmland soil on agricultural product safety[J]. Plant Protection, 2020, 46(2): 6-11.

[6] WU P, ATA-UL-KARIM S T, SINGH B P, et al. A scientometric review of biochar research in the past 20 years (1998-2018)[J]. Biochar, 2019, 1(1): 23-43.

[7] BONANOMI G, IPPOLITO F, SCALA F. A “black” future for plant pathology? biochar as a new soil amendment for controlling plant diseases[J]. Journal of Plant Pathology, 2015, 97(2): 223-234.

[8] 王成己, 郭學清, 曾文龍, 等. 生物質炭對煙草青枯病的防控作用及應用前景分析[J]. 南方農業學報, 2019, 50(8): 1 756-1 763.

WANG Chengji, GUO Xueqing, ZENG Wenlong, et al. The prevention and control effects of biochar on tobacco bacterial wilt and its application prospects[J]. Journal of Southern Agriculture, 2019, 50(8): 1 756-1 763.

[9] 束秀玉. 施用生物質炭對西瓜幼苗枯萎病的影響及其作用機制[J]. 河南農業科學, 2020, 49(11): 91-97.

SHU Xiuyu. Effects of biomaterial carbon application on fusarium wilt of watermelon seedlings and its mechanism[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2020, 49(11): 91-97.

[10] VECSTAUDZA D, GRANTINA-IEVINA L, MAKARENKOVA G, et al. The impact of wood-derived biochar on the survival ofspp. and growth ofL.in sandy soil[J]. Biocontrol Science and Technology, 2018, 28(4): 341-358.

[11] 王光飛, 馬艷, 郭德杰, 等. 生物質炭介導生防微生物抑制辣椒疫霉的作用[J]. 中國生態農業學報(中英文), 2019, 27(7): 1 015-1 023.

WANG Guangfei, MA Yan, GUO Dejie, et al. Inhibitory effect of biochar-enriched biocontrol agents on Phytophthora capsici[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2019, 27(7): 1 015-1 023.

[12] AKANMU A O, SOBOWALE A A, ABIALA M A, et al. Efficacy of biochar in the management ofSacc. causing ear rot inL[J]. Biotechnology Reports, 2020, 26: e00 474.

[13] BOURBOS V A, SKOUDRIDAKIS M T, DARAKIS G A, et al. Calcium cyanamide and soil solarization for the control off.sp.in greenhouse cucumber[J]. Crop Protection, 1997, 16(4): 383-386.

[14] 王利靜. 石灰氮對草莓再植病害病原菌的抑制作用研究[D]. 保定: 河北農業大學, 2007.

WANG Lijing. Inhibitive effect of calcium cyanamide to pathogens causing replant diseases of strawberry[D]. Baoding: Hebei Agricultural University, 2007.

[15] 王禮. 石灰氮對土壤微生物種群及黃瓜枯萎病病原菌影響的研究[D]. 杭州: 浙江大學, 2006.

[16] 馬軍偉, 孫萬春, 胡慶發, 等. 氰胺類肥料對連作土壤微生物種群結構的影響[J]. 浙江大學學報(農業與生命科學版), 2013, 39(3): 281-290.

MA Junwei, SUN Wanchun, HU Qingfa, et al. Effects of cyanamide fertilizer on microbial community structure of continuous cropping soil[J]. Journal of Zhejiang University (Agriculture and Life Sciences), 2013, 39(3): 281-290.

[17] BONILLA N, GUTIéRREZ-BARRANQUERO J, VICENTE A, et al. Enhancing soil quality and plant health through suppressive organic amendments[J]. Diversity, 2012, 4(4): 475-491.

[18] 鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 3版. 北京: 中國農業出版社, 2000.

BAO Shidan. Soil and agricultural chemistry analysis[M]. 3rd ed. Beijing: China Agriculture Press, 2000.

[19] 劉杰云, 張文正, 沈健林, 等. 水分管理及生物質炭對稻田土壤含水率及pH值的影響[J]. 灌溉排水學報, 2021, 40(7): 44-50.

LIU Jieyun, ZHANG Wenzheng, SHEN Jianlin, et al. The combined effects of water management and biochar amendment on soil water content and pH of paddy soil[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2021, 40(7): 44-50.

[20] SUZUKI K, KASHIWA N, NOMURA K, et al. Impacts of application of calcium cyanamide and the consequent increase in soil pH on N2O emissions and soil bacterial community compositions[J]. Biology and Fertility of Soils, 2021, 57(2): 269-279.

[21] 李麗, 王雪艷, 田彥芳, 等. 生物質炭對土壤養分及設施蔬菜產量與品質的影響[J]. 植物營養與肥料學報, 2018, 24(5): 1 237-1 244.

LI Li, WANG Xueyan, TIAN Yanfang, et al. Effects of biochar on soil nutrients, yield and quality of vegetables[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2018, 24(5): 1 237-1 244.

[22] 劉玉學, 呂豪豪, 石巖, 等. 生物質炭對土壤養分淋溶的影響及潛在機理研究進展[J]. 應用生態學報, 2015, 26(1): 304-310.

LIU Yuxue, LYU Haohao, SHI Yan, et al. Effects of biochar on soil nutrients leaching and potential mechanisms: A review[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2015, 26(1): 304-310.

[23] 沈晨, 顏鵬, 魏吉鵬, 等. 生物質炭對土壤硝態氮淋洗的影響[J]. 農業資源與環境學報, 2018, 35(4): 292-300.

SHEN Chen, YAN Peng, WEI Jipeng, et al. Effect of biochar amendment on nitrogen leaching in soils[J]. Journal of Agricultural Resources and Environment, 2018, 35(4): 292-300.

[24] 蔡九茂, 劉杰云, 邱虎森, 等. 滴灌方式和生物質炭對溫室土壤礦質態氮及其微生物調控的影響[J]. 環境科學, 2020, 41(8): 3 836-3 845.

CAI Jiumao, LIU Jieyun, QIU Husen, et al. Effects of drip irrigation patterns and biochar addition on soil mineral nitrogen and microbial regulation of greenhouse[J]. Environmental Science, 2020, 41(8): 3 836-3 845.

[25] KHADEM A, RAIESI F, BESHARATI H, et al. The effects of biochar on soil nutrients status, microbial activity and carbon sequestration potential in two calcareous soils[J]. Biochar, 2021, 3(1): 105-116.

[26] ZHANG L Y, JING Y M, XIANG Y Z, et al. Responses of soil microbial community structure changes and activities to biochar addition: A meta-analysis[J]. Science of the Total Environment, 2018, 643: 926-935.

[27] ADAMO I, CASTA?O C, BONET J A, et al. Soil physico-chemical properties have a greater effect on soil fungi than host species in Mediterranean pure and mixed pine forests[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2021, 160: 108 320.

[28] 崔丙健, 崔二蘋, 胡超, 等. 生物質炭施用對再生水灌溉空心菜根際微生物群落結構及多樣性的影響[J]. 環境科學, 2020, 41(12): 5 636-5 647.

CUI Bingjian, CUI Erping, HU Chao, et al. Effects of selected biochars application on the microbial community structures and diversities in the rhizosphere of water spinach (ipomoea aquatica forssk.) irrigated with reclaimed water[J]. Environmental Science, 2020, 41(12): 5 636-5 647.

[29] 崔二蘋, 崔丙健, 劉源, 等. 生物炭對非常規水源灌溉下土壤-作物病原菌的影響[J]. 中國環境科學, 2020, 40(3): 1 203-1 212.

CUI Erping, CUI Bingjian, LIU Yuan, et al. Effects of biochar supplementation on the behavior of pathogens in soil-plant system under unconventional water resources irrigation[J]. China Environmental Science, 2020, 40(3): 1 203-1 212.

[30] YANG H W, LI J A, XIAO Y H, et al. An integrated insight into the relationship between soil microbial community and tobacco bacterial wilt disease[J]. Frontiers in Microbiology, 2017, 8: 2 179.

[31] YERGEAU E, LABOUR K, HAMEL C, et al. Patterns of fusarium community structure and abundance in relation to spatial, abiotic and biotic factors in soil[J]. FEMS Microbiology Ecology, 2009, 71(1): 34-42.

[32] 馬泊泊, 黃瑞林, 張娜, 等. 秸稈生物質炭對根際土壤細菌-真菌群落分子生態網絡的影響[J]. 土壤學報, 2019, 56(4): 964-974.

MA Bobo, HUANG Ruilin, ZHANG Na, et al. Effect of straw-derived biochar on molecular ecological network between bacterial and fungal communities in rhizosphere soil[J]. Acta Pedologica Sinica, 2019, 56(4): 964-974.

[33] ZHOU J Z, DENG Y, LUO F, et al. Functional molecular ecological networks[J]. mBio, 2010, 1(4): e00 169-e00 110.

Amending Greenhouse Soil Using Biochar and Lime Nitrogen Reduces the Correlation between Fungal andCommunities

QIU Husen2, LIU Jieyun2, ZHANG Wenzheng1*, LYU Mouchao1, WANG Yu2

(1. Farmland Irrigation Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Xinxiang 453002, China; 2. School of Environment and Surveying Engineering, Suzhou University, Suzhou 234000, China)

【Objective】Biochar and lime nitrogen have been increasingly utilized as conditioners to improve soil quality, yet their effects on soil microbial communities remain relatively unexplored. This study aims to investigate the impact of soil amendment with biochar and lime nitrogen on fungal community diversity and the correlation between fungi and. 【Method】The experiment was conducted in soil columns with biochar and lime nitrogen applied separately or in combination. Untreated soil served as the control. For each treatment, we measured physicochemical properties, fungal community structure,abundance in the soil, as well as their interactions. 【Result】In comparison to the control, application of biochar significantly increased soil pH and available potassium (<0.05). Application of lime nitrogen alone increased pH, ammonium nitrogen, and nitrate nitrogen in the soil (<0.05). Combined application of biochar and lime nitrogen significantly increased pH, electrical conductivity, ammonium nitrogen, nitrate nitrogen, and available potassium of the soil (<0.05). It was found that applying biochar alone or in combination with lime nitrogen significantly reduced the fungal Shannon diversity index (<0.05), although there were no significant differences in the relative abundance of the dominant fungal phylum between the treatments. Additionally, combined application of biochar and lime nitrogen led to a significant reduction in the relative abundance of(<0.05). The Mantel-Haenzel test revealed significant positive correlations between thecommunity and soil conductivity, ammonium nitrogen, and aroma diversity of the fungal community (<0.05). Network analysis showed that separate or combined application of biochar and lime nitrogen reduced the number of both positive and negative connections and nodes between the Fusarium community and fungal community. 【Conclusion】The combined application of biochar and lime nitrogen enhanced the competition between thecommunity and the fungal community, which is beneficial for mitigating soil pathogens.

greenhouse; biochar, lime nitrogen;; fungal community diversity

1672 - 3317（2023）10 - 0114 - 08

S154.1

A

10.13522/j.cnki.ggps.2023146

邱虎森, 劉杰云, 張文正, 等. 生物質炭和石灰氮削弱溫室土壤鐮刀菌與真菌群落關聯度[J]. 灌溉排水學報, 2023, 42(10): 114-121.

QIU Husen, LIU Jieyun, ZHANG Wenzheng, et al. Amending Greenhouse Soil Using Biochar and Lime Nitrogen Reduces the Correlation between Fungal andCommunities[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2023, 42(10): 114-121.

2023-04-03

2023-06-08

2023-10-18

安徽省教育廳科學研究項目（2022AH030137，2022AH051383，SK2021A0698）；國家自然科學基金青年基金項目（42007089）；宿州學院博士科研啟動基金項目（2020BS022，2020BS023）

邱虎森（1987-），男。博士，主要從事土壤養分循環微生物過程研究。E-mail: qiuhusen2008@163.com

張文正（1986-），男。助理研究員，碩士，主要從事生態灌區改造與建設研究。E-mail: zhangntggs@163.com

@《灌溉排水學報》編輯部，開放獲取CC BY-NC-ND協議

責任編輯：趙宇龍