竇 艷,劉洪,崔 健,宋立萍
(天津市濱海新區(qū)大港農(nóng)業(yè)服務中心,天津300270)
土壤中含有種類豐富、數(shù)量眾多的微生物,這些微生物不僅能維持土壤的生態(tài)功能,還能促進土壤中元素循環(huán)和種植在土壤中的植物健康生長。而在土壤中,含量最高的微生物是細菌,高達70%~90%,與其他微生物相比,細菌不僅具有適應性強、生長速度快等特點,同時,其還能對種類廣泛的氮源及碳源進行有效利用,從而促進土壤中的碳氮元素循環(huán),因此,在土壤中培養(yǎng)多樣性的細菌,對促進植物健康生長具有重要的作用。然而,有研究證實,植物連作會導致土壤中的細菌群落失衡,為了改變連作障礙所致的土壤細菌群落失衡現(xiàn)象,就需探尋兩種土壤微生物互補的蔬菜品種進行輪作[1]。為此,本文以菠菜和生菜兩種蔬菜為例,分析其對土壤可培養(yǎng)細菌多樣性的影響。
菠菜和生菜均屬于葉菜類蔬菜,但菠菜屬藜科菠菜屬,生菜屬菊科萵苣屬,兩者有較遠的親緣關系,為探尋兩者對土壤可培養(yǎng)細菌多樣性的影響,劉一倩[2]等人通過對同一土壤樣品分別栽種菠菜和生菜,然后取種植蔬菜的土壤進行細菌培養(yǎng)、檢測,發(fā)現(xiàn)兩種蔬菜對土壤可培養(yǎng)細菌多樣性的影響具有明顯差異。
通過分離種植菠菜的土壤樣品,共得到126株細菌,然后,根據(jù)16S rRNA基因序列測序比對分析結果可知,126株細菌分屬3個門(放線菌門、厚壁菌門、變形菌門)、21屬、16科。其中,放線菌門是菠菜土樣中第一位的優(yōu)勢種群,包含81株菌株,占該土樣所有分離獲得純培養(yǎng)的64.3%,且獲得菌株最多的是鏈霉菌屬、節(jié)桿菌屬;厚壁菌門是種植菠菜土樣中發(fā)現(xiàn)的第二大優(yōu)勢類群,包含34株菌株,占所有獲得純培養(yǎng)的27.0%,獲得菌株最多的是芽孢桿菌屬;變形菌門共包含11株菌株,占所有獲得純培養(yǎng)的8.7%,獲得菌株最多的是-Proteobacter,其屬于優(yōu)勢種群。
通過分離種植生菜的土壤樣品,共得到109株細菌,根據(jù)16S rRNA基因序列測序比對分析結果可知,109株細菌分屬4個門(厚壁菌門、放線菌門、變形菌門、擬桿菌門)、23屬、19科。其中,厚壁菌門是生菜土樣中第一位的優(yōu)勢種群,包含43株菌株,占該土樣所有分離獲得純培養(yǎng)的39.4%,獲得菌株最多的是芽孢桿菌屬;第二位優(yōu)勢種群為放線菌門,包含37株菌株,占獲得純培養(yǎng)的33.9%,獲得菌株最多的是鏈霉菌屬、節(jié)桿菌屬及微桿菌屬;變形菌門共獲得27株菌株,占分離獲得菌株總數(shù)的24.8%,其中的優(yōu)勢種群為-Proteobacter、α-Proteobacteria;擬桿菌門只獲得1株鞘氨醇桿菌屬[3]。
通過上文的實驗檢測結果可知,種植菠菜和生菜后的土壤中,前三大類優(yōu)勢門均為厚壁菌門、放線菌門、變形菌門,雖然,種植菠菜和生菜的土壤樣本中的第一位優(yōu)勢菌群具有一定的差異,但是,兩者的厚壁菌門均占總菌株數(shù)的30%,種植菠菜后,土壤中的放線菌門比例超過60%,說明菠菜土壤并未對該類菌株進行分離,由此可見,在門的水平上,菠菜土樣類群之間的均衡程度、細菌多樣性均低于生菜。
在放線菌門類群中,通過分離菠菜和生菜土樣純培養(yǎng),得知其分布在前三位的菌屬均為鏈霉菌屬、節(jié)桿菌屬、微桿菌屬,其中,菠菜土樣中的前兩種菌數(shù)數(shù)量遠大于第三種,生菜土樣中的菌屬數(shù)量差異不大,在菠菜中未分離到迪茨氏菌屬、紅球菌屬,生菜中未分離到檸檬球菌屬、農(nóng)球菌屬。通過分離培養(yǎng)結果可以看出,在放線菌類群方面,種植菠菜和生菜對土壤可培養(yǎng)細菌多樣性的影響不大,但是,菠菜土樣菌屬類別之間的均衡程度低于生菜土樣。
通過分析對比菠菜和生菜中的厚壁菌門類群,可知芽孢桿菌屬均為兩者土樣細菌純培養(yǎng)中的明顯優(yōu)勢類別,其中芽孢桿菌屬在菠菜厚壁菌門類群中所占比例為70.6%,在生菜中所占比例高達90.6%。另外,在菠菜土樣中還分離出土地芽孢桿菌屬、類芽孢桿菌屬、厭氧芽孢桿菌屬等菌株屬,生菜土樣中未分離到,可見,在厚壁菌門類群中,種植兩種蔬菜的土樣菌株類別均衡程度均較差,但種植菠菜土壤的細菌多樣性高于生菜。
通過土樣純培養(yǎng)結果表明,生菜土樣中的變形菌門類群所占比例24.8%,明顯高于菠菜土樣8.7%,其中,變形菌門類群的菌株在菠菜土樣中分布較為均衡,沒有優(yōu)勢菌株,并且,其未分離到生菜土樣中能夠分離得到的黃單胞菌屬、食酸菌屬、腸桿菌屬、副球菌屬、不動桿菌屬等5個菌株屬。通過分離生菜土樣,得到菌株數(shù)量最大的屬為α-變形菌綱的副球菌屬,除該屬外,生菜土樣中的其他屬菌株數(shù)量分布較為均衡,多為1~2株,但生菜土樣中未分離到水棲菌數(shù)、埃希氏菌屬,可見,在變形菌門類群方面,種植菠菜和生菜,均能使土壤中的菌株分布多樣性和均衡程度良好[4]。
菠菜和生菜均是人們較為喜愛的葉類蔬菜,為了提高該類蔬菜的產(chǎn)量,有不少農(nóng)戶正在大面積和連續(xù)高強度的種植菠菜或生菜,但是,近幾年的種植實踐卻證實,連作會導致這些蔬菜出現(xiàn)生產(chǎn)障礙,原因是其會導致土壤中以細菌為首的微生物群落失衡,因此,為提高菠菜和生菜的種植產(chǎn)量,就需合理分析其對土壤可培養(yǎng)細菌多樣性的影響,再探尋針對性的種植對策。本文通過分析、對比種植菠菜和生菜對土壤可培養(yǎng)細菌多樣性的影響,得知種植菠菜后,會導致土壤中的放線菌門比例增大,變形菌門比例減少,因此,后期需選擇能夠增加變形菌門數(shù)量和降低放線菌門數(shù)量的植物與菠菜輪種。種植生菜后,其土壤中前三位的優(yōu)勢菌群所占比例并無顯著差異,但與前兩者相比,變形菌門所占比例較小,因此,為最大限度地提高該土壤種植效率,可適當采用能夠促 進變形菌門數(shù)量增加,但不會對土壤細菌比例產(chǎn)生大幅度改變的蔬菜與生菜進行輪作。