?拉巴豆替代控制對美洲商陸根際土壤微環境的影響?

引用格式：喬國蘭，孫镕基，高文婧，等. 拉巴豆替代控制對美洲商陸根際土壤微環境的影響[J]. 湖南農業科學，2024（6）：28-31，37.

DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2024.006.006

收稿日期：2024-01-04

基金項目：湖南省省級財政林草繁育項目（湘財資環指〔2023〕5號）

作者簡介：喬國蘭（1997—），女，青海西寧市人，碩士研究生，主要從事生態草資源學研究工作。

通信作者：陳桂華

摘要：為探究拉巴豆替代控制對美洲商陸根際土壤微環境的影響，分別測定了美洲商陸單種及與拉巴豆按不同比例混種時根際土壤細菌、真菌和放線菌數量，及土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀和有機質含量。結果表明：混種拉巴豆顯著降低了美洲商陸根際土壤細菌數量、放線菌數量和所占比例、微生物總數、全磷、堿解氮、速效鉀和有機質含量，顯著提高了真菌所占比例，1∶3混種（S2L6）時細菌所占比例顯著降低，1∶1（S4L4）和1∶3（S2L6）混種時真菌數量顯著提高，全氮和速效磷含量顯著降低。相關性分析表明根際土壤微生物數量和理化性質相互影響，由主成分分析綜合排名可知1∶3混種時美洲商陸根際土壤肥力條件最差。綜上所述，因為混種使美洲商陸根際土壤肥力降低，說明拉巴豆能夠成功替代控制美洲商陸，1∶3混種最有利于美洲商陸的替代控制。

關鍵詞：美洲商陸；拉巴豆；替代控制；微生物數量；土壤理化性質

中圖分類號：Q948.11 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2024）06-0028-04

Replacement Control with Dolichos lablab Affects the Rhizosphere Soil Microenvironment

of Phytolacca americana L.

QIAO Guo-lan，SUN Rong-ji，GAO Wen-jing，CHEN Gui-hua

（College of Agronomy， Hunan Agricultural University， Changsha 410218， PRC）

Abstract： This study aims to investigate the effects of replacement control with Dolichos lablab on the rhizosphere soil microenvironment of Phytolacca americana L. We measured the counts of bacteria， fungi， and actinomycetes and the content of total nitrogen， total phosphorus， total potassium， available nitrogen， available phosphorus， available potassium， and organic matter in the rhizosphere soil of the fields planted with P. americana L. alone or mixed with D. lablab at different proportions. The results showed that mixed cultivation with D. lablab significantly reduced the count of bacteria， count and proportion of actinomycetes， total microbial count， total phosphorus， available nitrogen， available potassium， and organic matter in the rhizosphere soil of P. americana L.， while it significantly increased the proportion of fungi. The mixed cultivation of P. americana L. and D. lablab at a ratio of 1∶3 （S2L6） signi-

ficantly decreased the proportion of bacteria， while the mixed cultivation at ratios of 1∶1 （S4L4） and 1∶3 （S2L6） significantly increased

the count of fungi and significantly decreased the content of total nitrogen and available phosphorus. The correlation analysis showed that the microbial count and physicochemical properties in the rhizosphere soil interacted with each other. According to the comprehensive ranking of principal component analysis， we concluded that the mixed cultivation at a ratio of 1∶3 had the worst rhizos-

phere soil fertility. In summary， the reduction of soil fertility in the rhizosphere of P. Americana L. by mixed cultivation indicated that D. lablab successfully controlled P. americana L.. Moreover， the mixed cultivation of P. americana L. and D. lablab at a ratio of 1∶3 was most conducive to the replacement control of P. americana L..

Key words： Phytolacca americana L.; Dolichos lablab; replacement control; microbial count; physicochemical properties of soil

美洲商陸（Phytolacca americana L.）是一種入侵植物[1]，因其藥用價值引入我國后迅速傳播蔓延，嚴重威脅入侵地的生態和經濟價值[2-3]。利用植物的化感作用對美洲商陸進行替代控制是一種長期有效的生態控制方法[4]。前期經過篩選發現拉巴豆（Dolichos lablab）可以替代控制美洲商陸[5-6]，該研究內容主要集中在替代控制對美洲商陸生長的影響，包括對其株高、地上和地下部分生物量等的影響，但是缺少對根際土壤微環境變化的研究。

根際土壤微環境是植物進行物質交換的重要區域，與植物的長發育密切相關[7]，根際土壤微生物數量及土壤中有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀等的含量可以反映土壤養分大小和肥力狀態[8]，有研究表明[9]，外來入侵植物會通過改變入侵地土壤微生物數量和養分含量使自己成功入侵。當入侵植物與被替代植物混種時，不同物種植物間的競爭作用會改變根際土壤微環境[10]。項目組通過復合De Wit取代法[5]進行盆栽試驗，分別測定單種和混種拉巴豆時美洲商陸根際土壤微生物數量和理化性質大小，進一步探究拉巴豆對美洲商陸的替代控制機理，以期為實現對美洲商陸的生態控制，修復入侵地的生態環境提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2021年10月8日在湖南省長沙縣江背鎮的山坡坡腳處采集獲得美洲商陸種子，拉巴豆（潤高）種子購買于百綠（天津）國際草業有限公司。

1.2 試驗設計

盆栽試驗于2022年7月10日在湖南農業大學校內試驗基地進行，從湖南農業大學耘園實驗基地采集土壤，土壤pH值為6.80，全氮含量0.96 g/kg、全磷0.34 g/kg、全鉀14.80 g/kg、速效氮167.53 mg/kg、

速效磷58.82 mg/kg、速效鉀60.31 mg/kg、有機質13.10 g/kg。土壤過篩除去碎石和動植物殘體后裝入塑料花盆中（底部直徑為18.5 cm、高20 cm），播種前分別用98%的硫酸浸泡美洲商陸種子5 min[11]、用5%的次氯酸鈉溶液浸泡拉巴豆種子10 min進行消毒，然后用自來水和無菌水沖洗多次，用吸水紙吸

干表面水分。分別設美洲商陸單種（CK），及美洲商

陸與拉巴豆以3∶1（S6L2）、1∶1（S4L4）和1∶3（S2L6）

的比例混種，共4個處理，種植密度為8株/盆，每個處理設4組重復。

1.3 取樣及測定

1.3.1 土樣采集 于2022年10月25日采集土樣，采用抖根法采集美洲商陸根際土樣，用無菌自封袋小心收集附著在美洲商陸根系表面土壤，迅速封裝后連同根一起置于冰盒保存，在實驗室內用毛刷仔細刷取附著在根表面的土壤，將土樣分為兩份，其中一份土樣立即存放至4℃冰箱中，24 h內進行微生物培養計數，另一份土樣過2 mm孔徑的篩，并在室溫下自然風干后供土壤理化性質的測定。

1.3.2 土壤微生物數量測定 采用涂布平板法進行計數，采用牛肉膏蛋白胨培養基[12]對細菌進行培養和計數；采用馬丁孟加拉紅培養基[13]對真菌進行培養和計數；采用改良高氏1號培養基[14]對放線菌進行培養和計數。

1.3.3 土壤理化性質測定 土壤全氮采用高氯酸–硫酸消化–蒸餾定氮法測定；全磷采用高氯酸–硫酸消化–鉬銻抗比色法測定；全鉀采用氫氧化鈉熔融–火焰光度法測定；堿解氮采用堿解擴散吸收法測定；速效磷采用碳酸氫鈉浸提–鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用乙酸銨浸提–火焰光度法測定；有機質采用重鉻酸鉀容量法–外加熱法測定[15]。

1.4 數據處理

利用Microsoft Excel 2019對數據進行整理，利用SPSS 22.0進行單因素One–way ANOVA檢驗，利用最小顯著差異法（LSD）分析差異性，顯著水平0.05，Pearson雙尾檢驗相關性。采用因子分析對不同處理中根際土壤微生物數量和理化性質進行主成分分析，表格中的數據均以4次重復的平均值±標準誤的形式列出。

2 結果與分析

2.1 不同處理對根際土壤微生物的影響

由表1可知，與拉巴豆混種改變了美洲商陸根際土壤微生物的數量和結構，較美洲商陸單種（CK），美洲商陸和拉巴豆以3∶1（S6L2）、1∶1（S4L4）和1∶3（S2L6）混種時根際土壤細菌數量顯著降低了52.46%、

54.69%和67.19%，放線菌數量顯著降低了70.91%、70.68%和68.64%，微生物總數顯著降低了52.25%、51.57%和53.24%，真菌所占比例顯著增加了128.83%、

149.85%和205.84%，放線菌所占比例顯著降低了34.63%、34.88%和27.99%（P＜0.05），1∶1（S4L4）和1∶3（S2L6）混種時根際土壤真菌數量較單種（CK）顯著增加了20.74%和42.96%（P＜0.05）。

2.2 不同處理對根際土壤理化性質的影響

美洲商陸根際土壤全氮、全磷、堿解氮、速效磷、速效鉀和有機質含量在不同處理間均存在明顯差異（表2）。其中1∶1（S4L4）和1∶3（S2L6）混種時根際土壤全氮含量較單種（CK）顯著降低了8.08%

和9.09%（P＜0.05）；3∶1（S6L2）、1∶1（S4L4）和1∶3（S2L6）混種時土壤全磷含量較單種（CK）顯著降低了19.44%、30.56%和30.56%，堿解氮含量顯著降低了4.58%、7.62%和31.59%，速效鉀含量顯著降低了15.22%、27.91%和40.58%，有機質含量較CK組顯著降低了19.80%、32.86%和39.99%（P＜0.05）；1∶1（S4L4）和1∶3（S2L6）混種時土壤速效磷含量較單種（CK）顯著降低了34.01%和50.19%

（P＜0.05）。

2.3 根際土壤微生物數量與理化性質的相關性分析

對根際土壤微生物數量和理化性質做相關性分析（表3），結果顯示土壤細菌數量與放線菌數量極顯著正相關（P＜0.01），與全磷、堿解氮和有機質含量顯著正相關（P＜0.05）；真菌數量與全磷和有機質含量顯著負相關（P＜0.05），與堿解氮、速效磷和速效鉀含量極顯著負相關（P＜0.01）；放線菌數量與全磷含量顯著正相關（P＜0.05），全氮含量與速效鉀和有機質含量顯著正相關（P＜0.05）；全磷含量與堿解氮、速效鉀和有機質含量極顯著正相關（P＜0.01），與速效磷含量顯著正相關（P＜0.05）；堿解氮含量與速效磷、速效鉀和有機質含量極顯著正相關（P＜0.01），速效磷含量與速效鉀和有機質含量極顯著正相關（P＜0.01）；速效鉀含量與有機質含量極顯著正相關（P＜0.05）。

2.4 根際土壤微環境因子主成分分析

在相關性分析的基礎上，采用SPSS 22.0軟件對不同處理美洲商陸根際土壤細菌、真菌和放線菌數量、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀和有機質共10個指標進行主成分分析（表4），

從表4可以看出第1個主成分的方差百分比為70.812%

第1、第2個主成分的累積貢獻率達到85.559%，因此共提取到2個主成分。由成分矩陣表（表5）可知第一主成分主要由全磷、堿解氮、有機質和速效鉀等組成，第二主成分主要是全鉀、放線菌和細菌等組成，根據載荷矩陣分別得出2個主成分得分的計算方程如下：

Y1=0.115X1-0.119X2+0.095X3+0.100X4+0.137X5-0.067X6+0.137X7+0.128X8-0.132X9+0.130X10" " " " " （1）

Y2=0.388X1+0.093X2+0.457X3-0.023X4+0.034X5+

0.527X6-0.103X7-0.035X8-0.014X9-0.065X10" " " " " "（2）

為進一步判斷不同處理對土壤環境因子的作用大小，計算出綜合評分F值，F值由每個主成分得分乘以各自權重求和所得，即F=a1×F1+a2×F2；ai=Fi的方差解釋率/總的方差解釋率（i從1到2），求解得a1=82.76%，a2=17.24%。根據綜合評分（表6）結果可知，不同處理得分排名依次為CK、S6L2、S4L4、S2L6。說明隨著拉巴豆所占比例增加，美洲商陸根際土壤養分含量逐漸降低，美洲商陸和拉巴豆以1∶3混種時根際土壤肥力條件最差，更有利于對美洲商陸進行替代控制。

3 討論與結論

3.1 討論

微生物作為土壤的重要組成成分之一，在土壤系統中參與許多生物化學反應，對土壤中有機質和腐殖質的分解、養分的吸收和循環轉化等過程起到了重要的驅動作用[16]。不同種類植物間的相互作用會影響根際微生物的數量和結構，李冰月等[17]的研究表明，四翅濱藜間作紅豆草顯著提高了細菌和放線菌數量，從而提高了土壤肥力，改善了土壤微環境，而真菌數量顯著降低，說明土壤性狀的改良，有利于減少病害的發生。在研究中，混種拉巴豆顯著降低了美洲商陸根際土壤細菌、放線菌數量和微生物總數，同時顯著降低了細菌和放線菌所占比例，進而降低了根際土壤肥力，不利于改善土壤微環境。美洲商陸和拉巴豆以1∶1和1∶3混種顯著提高了根際土壤真菌數量和所占比例，而真菌屬多包含致病菌[18]，不利于美洲商陸的生長。

混種拉巴豆較美洲商陸單種顯著降低了根際土壤全氮、全磷、堿解氮、速效鉀和有機質含量，美洲商陸和拉巴豆以1∶1和1∶3混種顯著降低了土壤速效磷含量，說明混種降低了美洲商陸根際土壤肥力，土壤養分減少有利于抑制美洲商陸生長，這與蔣智林等[10]的研究結果一致，說明混種時拉巴豆通過根系爭奪土壤養分，從而抑制美洲商陸的生長。根據相關性分析，土壤微生物與理化性質相互影響，其中細菌數量與全磷、堿解氮和有機質含量正相關，放線菌數量與全磷含量正相關，真菌數量與全磷和有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀含量負相關，可能是因為美洲商陸和拉巴豆在種間競爭過程中存在一定的反饋調節機制[19]，通過改變根系分泌物的種類和含量[20]改變了根際土壤微生物數量和結構從而改變了土壤養分含量。由主成分分析可知，混種拉巴豆主要通過影響根際土壤全磷、堿解氮、有機質、速效鉀、全鉀含量及放線菌和細菌數量實現對土壤微環境的改變。根據綜合評分結果，美洲商陸與拉巴豆以1∶3混種時對土壤微環境的改變最顯著，這與前期研究結果[21]一致，說明1∶3混種更有利于對美洲商陸進行替代控制。

3.2 結論

混種拉巴豆顯著改變了美洲商陸根際土壤微生物數量和理化性質，顯著降低了根際土壤肥力，這可能是拉巴豆能夠替代控制美洲商陸的原因之一。美洲商陸和拉巴豆以1∶3混種時美洲商陸根際土壤肥力條件最差，是替代控制最佳比例。

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（責任編輯：肖彥資）