不同種植模式對(duì)青稞根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

姚有華,王玉林,姚曉華,安立昆, 白羿雄,李 新,吳昆侖

(1.省部共建青稞和秏牛種質(zhì)資源與遺傳改良國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院，拉薩 850002； 2.青海大學(xué) 農(nóng)林科學(xué)院/青海省農(nóng)林科學(xué)院，西寧 810016；3.青海省青稞遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 西寧 810016；4.國(guó)家麥類改良中心 青海青稞分中心，西寧 810016)

青稞是青藏高原最具特色的糧食作物[1]，近年來(lái)，隨著藏民族人口的不斷增加、傳統(tǒng)和現(xiàn)代保健食品加工業(yè)的發(fā)展，對(duì)口糧及加工原料的需求旺盛，原糧價(jià)格升高，種植效益好，農(nóng)牧民種植積極性高[2]。其次，青稞種植區(qū)生態(tài)保護(hù)建設(shè)和退牧還草政策的實(shí)施，使青稞成為人、畜口糧的重要雙重來(lái)源，但因農(nóng)民輪作意識(shí)淡薄，連作或復(fù)種連作的現(xiàn)象日趨凸顯[3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，青藏高原區(qū)域內(nèi)青稞常年連作面積達(dá)整個(gè)區(qū)域內(nèi)青稞種植面積的38%左右，造成減產(chǎn)15%～25%[1]，連作嚴(yán)重威脅著青稞的穩(wěn)產(chǎn)和豐產(chǎn)，減輕并解決連作造成的危害，已成為青稞生產(chǎn)中亟待解決的科學(xué)問(wèn)題。因此，研究青稞連作障礙的發(fā)生機(jī)理，對(duì)于提出和制定合理的青稞連作障礙消減策略和技術(shù)措施，進(jìn)而保障青稞可持續(xù)生產(chǎn)具有重要意義。

盡管連作障礙產(chǎn)生的原因很多，但主要來(lái)自土壤，土壤是植物進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)吸收最直接的場(chǎng)所，常年連作會(huì)改變土壤的物理、化學(xué)性質(zhì)及土壤酶活性，并且改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)[4]。研究表明，小麥連作導(dǎo)致產(chǎn)量降低，全腐病增加[5]；玉米連作導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)惡劣，產(chǎn)量降低[6]；黃瓜連作導(dǎo)致土壤可培養(yǎng)微生物數(shù)量減少，根部微生物種群多樣性降低[7]；連作可導(dǎo)致作物地上部生長(zhǎng)發(fā)育減弱，地下部土壤微生態(tài)環(huán)境改變，進(jìn)而嚴(yán)重阻礙作物的可持續(xù)生產(chǎn)[8]。為消減作物連作障礙，前人從改變耕作制度入手，做了大量研究，并一致認(rèn)為，輪、間和套作系統(tǒng)可通過(guò)維持作物根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的多樣性，抑制連作條件下的有害微生物增殖，進(jìn)而增加有益微生物的數(shù)量和活性，提高作物產(chǎn)量[9]，比如，西瓜與水稻輪作[10]、甜脆豆與胡麻和小麥輪作[11]，可通過(guò)改善土壤微生態(tài)環(huán)境，減少土壤蟲害、降低作物病害；大蒜與油菜和花椒間作[12-13]，大豆與大麥輪作[14]，可通過(guò)改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)、種群數(shù)量和多樣性進(jìn)而改善土壤理化性質(zhì)，最終減輕大蒜和大豆病蟲害發(fā)生率，提高產(chǎn)量；不同作物與黃瓜套作，可明顯提高土壤微生物群落的均勻度和多樣性指數(shù)，進(jìn)而改善根際土壤微生態(tài)環(huán)境和系統(tǒng)[15]。綜上所述，輪作、間作和套作等多樣性栽培方式，可顯著改變作物根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與Alpha多樣性，進(jìn)而穩(wěn)定和促進(jìn)土壤微生態(tài)環(huán)境和系統(tǒng)，從而達(dá)到有效緩解作物連作障礙的目的。因此，輪作、間作和套作等多樣性栽培模式的研究、推廣和應(yīng)用，對(duì)緩解和消減作物連作障礙，進(jìn)而降低病蟲危害和提高產(chǎn)量具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

微生物種類的多樣性是維持土壤健康及監(jiān)測(cè)土壤質(zhì)量變化的重要指標(biāo)[16]。根際微生物的群落結(jié)構(gòu)、數(shù)量變化會(huì)直接影響地上植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分的吸收及植物的抗逆性。截止目前，還未見(jiàn)有關(guān)青稞連作及多樣性栽培措施應(yīng)用對(duì)青稞根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變化及多樣性影響的報(bào)道，雖然大量研究證明，輪作、間作、套作可以有效緩解連作障礙是與作物根系之間的地下化學(xué)作用有關(guān)[9-15]，但相關(guān)的微生態(tài)機(jī)理尚不清楚。因此，本研究利用IlluminaMiSeq高通量測(cè)序技術(shù)并結(jié)合常規(guī)方法，對(duì)比分析連作、輪作和混作3種耕作方式6種種植模式下青稞根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及土壤理化性質(zhì)的變化規(guī)律和特征，試圖從青稞根際微生態(tài)系統(tǒng)角度解析其連作障礙發(fā)生的機(jī)理，以期為消減青稞連作障礙提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣區(qū)概況

采樣區(qū)位于青海省海北州門源縣北山鄉(xiāng)沙溝梁村的青稞高寒試驗(yàn)基地(海拔為2 880 m， 37°21′56″N，101°47′5″E)；屬冷涼、濕潤(rùn)的高原大陸性氣候，地處中緯度西風(fēng)帶區(qū)，年均氣溫為 1.5 ℃，年平均降雨量518 mm，年蒸發(fā)量1 128 mm，無(wú)絕對(duì)無(wú)霜區(qū)；土壤質(zhì)地為黑鈣土，種植作物主要以青稞、油菜、馬鈴薯為主，均為一年一熟制。

1.2 采樣區(qū)田間試驗(yàn)布置

在試驗(yàn)區(qū)分別選擇已連作1 a、2 a和3 a青稞的地塊和前茬為青稞、油菜、馬鈴薯的地塊各666.7 m2。于2019-04-12進(jìn)行播種，除前茬為青稞的地塊設(shè)置青稞豌豆混作栽培模式外，其他地塊均設(shè)置青稞單作。青稞豌豆混作栽培播種量設(shè)定為300 kg/hm2，其中青稞播種量30 kg/hm2，豌豆播種量270 kg/hm2。施肥量：純氮31 kg/hm2，五氧化二磷35 kg/hm2；青稞單作播種量設(shè)定為300 kg/hm2，施肥量：純氮34 kg/hm2，五氧化二磷43 kg/hm2。青稞品種為‘昆侖14號(hào)’，豌豆品種為‘草原23號(hào)’，試驗(yàn)均采用機(jī)械化條播，整個(gè)生育期田間管理同一般大田。

1.3 樣品采集

于2019-08-20，青稞灌漿中期(面團(tuán)期)，采集連作2 a(QKA)、連作3 a(QKB)、連作 4 a(QKC)，與油菜(YC)、馬鈴薯(MLS)輪作1 a及與豌豆混作1 a(WDH) 6種種植模式下青稞植株的根際土壤。采用“抖土法”[15]，每種種植模式按“Z”字形隨機(jī)選取8個(gè)30 cm×30 cm的樣方，以青稞植株為中心，用鐵鍬挖出完整根系，抖落吸附在根系上的土壤(非根際土)，并用毛刷刷下黏在根系表面的土壤(根際土)，8個(gè)樣的非根際土和根際土分別均勻混合，均通過(guò)<2 mm的篩子，根際土保存于-80 ℃冰箱，用于后續(xù)微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性測(cè)定，非根際土風(fēng)干保存，用于后續(xù)土壤理化性質(zhì)的測(cè)定。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.4.1 土壤基本理化性質(zhì) 土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化—外加熱法測(cè)定[17-18]，全氮含量采用半微量凱氏法測(cè)定[17-18]，全磷含量采用硫酸—高氯酸消煮法測(cè)定[17-18]，全鉀含量采用火焰光度法測(cè)[17-18]，pH采用電位計(jì)法 (水土體積比2.5∶1)測(cè)定[17-18]。

1.4.2 根際土壤細(xì)菌與真菌測(cè)序 基因組DNA利用Qubit 2.0 DNA檢測(cè)試劑盒進(jìn)行精確定量，以確定PCR反應(yīng)中DNA加入的量[19]；Miseq測(cè)序平臺(tái)V3-V4通用引物(341F/805R)已被16S rDNA PCR所用的引物融合[20]，真菌18S rDNA PCR采用 NS1-FUNG通用引物NS1和FUNGAL。PCR反應(yīng)體系和擴(kuò)增條件參照戴瑞卿等[19]、王秀紅等[20]的方法。由上海生工生物工程有限公司進(jìn)行混合樣品的后續(xù)樣品建庫(kù)與 測(cè)序。

1.5 分析方法

1.5.1 數(shù)據(jù)分析 使用SPSS 18.0軟件對(duì)土壤理化性質(zhì)及土壤微生物Alpha多樣性進(jìn)行差異顯著性統(tǒng)計(jì)分析，先進(jìn)行正態(tài)分布和方差齊性檢驗(yàn)，數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布以及方差齊性的要求后做單因素方差分析；不同處理的均值在5%的顯著性水平下做LSD多重比較 。數(shù)據(jù)以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”形式表示。

1.5.2 微生物Alpha 多樣性及主坐標(biāo)(PCoA)分析 參照邵宗圓等[21]的方法，計(jì)算覆蓋度(Coverage，反映測(cè)序結(jié)果是否代表樣本的真實(shí)情況)、香農(nóng)指數(shù)(Shannon index，估算樣品中微生物群落多樣性)、ACE 指數(shù)(ACE index，估計(jì)樣品中微生物物種總數(shù))、Chao1 指數(shù)(Chao1 index，估計(jì)樣品中微生物物種總數(shù))。

真、細(xì)菌群落Beta 多樣性可以用來(lái)比較多組樣本之間的差別，利用Fast UniFrac 軟件進(jìn)行主坐標(biāo)分析，找出不同種植模式下的物種組成差異，并檢驗(yàn)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的分異程度 。

1.5.3 土壤群落與環(huán)境因子之間的關(guān)系分析 利用Canoco軟件進(jìn)行基于線性模型的冗余分析，研究土壤理化性質(zhì)與細(xì)、真菌群落之間的關(guān)系[22]。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化性質(zhì)

6種種植模式下土壤的基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。結(jié)果顯示，土壤有機(jī)質(zhì)為 26.95～37.24 g/kg，其中WHD模式含量最高，YC模式含量最低，呈現(xiàn)WHD>MLS>連作>YC的規(guī)律；全氮為 1.93～2.54 g/kg，WHD模式含量最高，QKC模式含量最低；全磷為 1.74～2.28 g/kg，YC模式含量最高，QKA模式含量最低；全鉀為 27.30～29.25 g /kg，MLS模式含量最高，QKC模式含量最低；從pH可以看出，所有土壤均屬于堿性土，其不同模式間存在顯著差異，其中YC模式pH最高，QKA和QKB模式pH最低。從表中還可以看出，有機(jī)質(zhì)、全氮和全鉀隨著連作年限的增長(zhǎng)表現(xiàn)出顯著降低的趨勢(shì)，而全磷則表現(xiàn)出隨著連作年限的增長(zhǎng)顯著升高的趨勢(shì)。

表1 土壤理化性質(zhì)Table 1 Soil physicochemical properties

2.2 根際細(xì)菌、真菌群落結(jié)構(gòu)變化

2.2.1 細(xì)菌、真菌群落Alpha多樣性 由表2可以看出，6種種植模式下細(xì)、真菌測(cè)序文庫(kù)覆蓋度均達(dá)97%、99%以上，說(shuō)明絕大多數(shù)細(xì)、真菌的序列均可測(cè)出，測(cè)序結(jié)果代表性較好。細(xì)菌WHD模式下Shannon 指數(shù)顯著高于連作和輪作，表現(xiàn)出WHD>MLS>QKA>QKB>YC>QKA的變化趨勢(shì)；真菌Shannon 指數(shù)則表現(xiàn)為QKC>QKB>YC>WHD>MLS>QKA的變化趨勢(shì)，且QKC模式下顯著高于其他模式。ACE 指數(shù)而言，細(xì)菌MLS模式下顯著高于其他模式，真菌無(wú)顯著差異。Chao1 指數(shù)而言，細(xì)、真菌均在MLS模式下顯著高于其他模式。本研究中，真菌Alpha多樣性均隨著連作年限的增加顯著增加，而細(xì)菌Alpha多樣性均隨著連作年限的增加顯著降低，WHD、MLS模式下細(xì)菌Alpha多樣性均高于其他模式，說(shuō)明微生物種類較豐富且穩(wěn)定性相對(duì)較高；YC模式下的細(xì)菌多樣性與連作相似，Alpha多樣性的改變較小。

表2 土壤細(xì)、真菌Alpha多樣性指標(biāo)Table 2 Alpha diversity indexes of soil bacterial and fungi communities

2.2.2 細(xì)菌、真菌主要類群及分布 細(xì)菌屬水平樣本群落結(jié)構(gòu)分布柱狀圖見(jiàn)圖1，可以看出根際土壤細(xì)菌主要分為Parasegetibacter、Sphingomonas、Gemmatimonas、Verrucomicrobiabacterium、Spartobacteria、Firmicutesbacterium、CitrobacterPhaeodactylibacter、Acidobacterium、Pseudomonas、Laceyella、Geobacter、Polaromonas、planctomycete、Terrimonas、Lysobacter、Exiguobacterium、Blastocatella和Povalibacter共19個(gè)類群，其中，Sphingomonas、Gemmatimonas、Firmicutesbacterium和Acidobacterium是優(yōu)勢(shì)菌群，Sphingomonas屬芳香化合物降解菌，可通過(guò)降解有害芳香化合物進(jìn)而保護(hù)植物。3種連作模式下，細(xì)菌主要類群相似率為89.47%，Pirellula、Aridibacter數(shù)量隨著連作年限的增加而增加，Sphingomonas數(shù)量隨著連作年限的增加而減少。WHD、MLS、YC的細(xì)菌與QKC的相似率為100%，但連作下的Unclassified、Other兩類數(shù)量與混作、輪作明顯不同，表現(xiàn)為WHD>MLS>YC>QKA>QKB>QKC的變化趨勢(shì)，說(shuō)明連作使有益細(xì)菌數(shù)量減少，而輪、混作模式使非優(yōu)勢(shì)菌群及新種數(shù)量增加。

真菌屬水平所有樣本群落結(jié)構(gòu)分布柱狀圖如圖 2，可以看出6種種植模式下真菌的主要優(yōu)勢(shì)菌有較大變化。主要優(yōu)勢(shì)菌群為Psathyrella、Ascobolus、Auricularia、Remersonia、Microascus、Sterigmatomyces、Pleospora、Gibberella、Schizosaccharomyces、Spizellomyces、Penidiella、Rhizoctonia、Phaeosphaeria、Absidia、Hygrocybe、Macrolepiota、Pseudogymnoascus、Cryptococcus和Penicillium，QKB、QKC優(yōu)勢(shì)菌群與QKA相似率分別為94.73%和78.94%，Rhizoctonia是一類對(duì)植物具有較強(qiáng)致病作用的真菌病害生物，6種種植模式中，Rhizoctonia豐度大小為QKC (5.43%)>QKB(5.12%)>MLS(3.83%)>QKA (3.68%)>WHD(2.98%)>YC(1.47%)。

2.2.3 細(xì)菌、真菌群落PCoA 分析 細(xì)菌群落PCoA分析結(jié)果見(jiàn)圖3，可以看出6種種植模式基本聚類于同一象限，表明各種植模式間變異較小，且細(xì)菌群落未發(fā)生明顯分化。細(xì)菌PCoA分析結(jié)果表明，6種種植模式下細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的變異主要受3個(gè)主坐標(biāo)成分的控制，且3個(gè)主坐標(biāo)成分的解釋方差分別為97%、2%和1%，累計(jì)解釋總方差為100%。3個(gè)主坐標(biāo)成分的特征值分別為 0.854、0.531、0.503，其中PC1主坐標(biāo)成分的影響最大，解釋97%的變異，且主坐標(biāo)成分特征值差異PC1與PC2、PC3達(dá)顯著水平(P<0.05)，說(shuō)明影響6種種植模式下青稞根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)因子較明顯。

真菌群落PCoA分析結(jié)果見(jiàn)圖4，可以看出6種種植模式下真菌群落與細(xì)菌群落類似，同樣表現(xiàn)出各種植模式間變異較小且無(wú)明顯分化。真菌PCoA分析結(jié)果表明，6種種植模式下真菌群落結(jié)構(gòu)的變異同樣受3個(gè)主坐標(biāo)成分的控制，且3個(gè)主坐標(biāo)成分的解釋方差分別為81%、9%和6%，累計(jì)解釋總方差為96%。3個(gè)主坐標(biāo)成分的特征值分別為0.798、0.596、0.568，其中PC1主坐標(biāo)成分的影響最大，解釋81%的變異，且主坐標(biāo)成分特征值差異PC1與PC2、PC3之間達(dá)顯著水平(P<0.05)，說(shuō)明影響6種種植模式下青稞根際土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)因子也較明顯。

2.3 細(xì)菌、真菌群落與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系

為研究影響6種種植模式下青稞根際細(xì)菌、真菌群落結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)環(huán)境因素，對(duì)5個(gè)土壤基本理化環(huán)境因子進(jìn)行預(yù)篩選。結(jié)果表明，土壤pH、全氮(Total-N)、有機(jī)質(zhì)(Organic)對(duì)細(xì)菌、真菌群落構(gòu)建影響顯著(P<0.05)，由RDA雙序圖(圖5)可以看出，有機(jī)質(zhì)(Organic)、全氮(Total-N)對(duì)WDH、QKA模式下的青稞根際細(xì)菌群落有正向影響，對(duì)其他4種模式下的細(xì)菌群落有負(fù)面影響，且有機(jī)質(zhì)的影響大于全氮，pH則對(duì)YC、QKB青稞根際細(xì)菌群落有正向影響，對(duì)其他4種模式下的細(xì)菌群落有負(fù)面影響，環(huán)境因子間的相關(guān)關(guān)系而言，pH與有機(jī)質(zhì)(Organic)、全氮(Total-N)均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；由RDA雙序圖(圖6)可以看出，pH、有機(jī)質(zhì)(Organic)、全氮(Total-N)對(duì)WDH、YC、QKB模式下的青稞根際真菌群落有正向影響，對(duì)其他3種模式下的真菌群落有負(fù)面影響，環(huán)境因子間的相關(guān)關(guān)系而言，pH、有機(jī)質(zhì)(Organic)、全氮(Total-N)均呈正相關(guān)關(guān)系。

3 結(jié)論與討論

根際土壤微生物是近年來(lái)土壤環(huán)境學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，它可以顯著影響并參與植/作物的生長(zhǎng)發(fā)育，植/作物對(duì)土壤中有效營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)以及植/作物凋落物和殘?bào)w的分解[23]。連作、輪作、混作、套作和間作等不同種植方式和耕作制度可改變作物地下根系分泌物和地上凋落物的質(zhì)和量，使根際土壤中酶和有機(jī)酸等根際活化指標(biāo)發(fā)生明顯改變，進(jìn)而導(dǎo)致根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性發(fā)生響應(yīng)變化[23-24]。

本研究利用Illumina MiSeq高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)6種種植模式下青稞根際土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)序和分析。從細(xì)菌和真菌群落Alpha多樣性指數(shù)看，覆蓋度沒(méi)有明顯差異，與連作相比，WHD和MLS可顯著提高細(xì)菌群落的Shannon指數(shù)、ACE 指數(shù)和Chao1 指數(shù)；但與混作、輪作相比，連作顯著提高真菌群落的Shannon指數(shù)和ACE 指數(shù)；連作使細(xì)菌群落Alpha多樣性減小，真菌群落Alpha多樣性增加。從根際細(xì)菌、真菌屬水平樣本群落結(jié)構(gòu)分布結(jié)果來(lái)看，連作模式下細(xì)菌主要類群相似率為89.47%，有害菌數(shù)量隨著連作年限的增加而增加，其中，Leptosphaeria、Tetracladium、Pleospora、Physoderma數(shù)量增加，Leptosphaeria，Pleospora 和Physoderma均為易導(dǎo)致植物病害的病原菌[25-26]，但在YC模式下，Pleospora數(shù)量相對(duì)連作減少 35.23%，WHD模式下Physoderma數(shù)量相對(duì)連作減少46.01%，MLS模式下Pleospora數(shù)量相對(duì)連作減少32.64%；有益菌群數(shù)量隨著連作年限的增加而減少，Sphingomonas屬芳香化合物降解菌，可通過(guò)降解有害芳香化合物進(jìn)而保護(hù)植物，但其數(shù)量隨著連作年限的增加而減少，連作下的Unclassified、Other兩類數(shù)量與混作、輪作明顯不同，表現(xiàn)為WHD>MLS>YC>QKA>QKB>QKC的變化趨勢(shì)，說(shuō)明連作使有益細(xì)菌數(shù)量減少，而輪、混作模式使非優(yōu)勢(shì)菌群及新種數(shù)量增加；連作使青稞根際土壤中有害真菌數(shù)量增加，在6種種植模式中有害真菌豐度以連作最高。前人研究表明，導(dǎo)致連作障礙的主要原因?yàn)橥寥牢⑸飬^(qū)系發(fā)生根本改變、土壤養(yǎng)分狀況惡化以及作物有害物質(zhì)增加[27]，而作物長(zhǎng)期連作可導(dǎo)致土壤微生物區(qū)系持續(xù)惡化，土壤中優(yōu)勢(shì)菌群以有害真菌微生物為主，進(jìn)而影響作物對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收利用，致使作物生長(zhǎng)發(fā)育不良[28-29]。本研究結(jié)果顯示，隨著連作年限增加，土壤有益菌群數(shù)量減少，有害真菌菌群成倍增加，推測(cè)真菌是造成青稞連作植障礙的主要原因，這與前人的研究結(jié)果一致[29]。大量研究表明，多樣性栽培和耕作方式如合理間作、輪作、套作等[25-26,30-33]可顯著改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與Alpha多樣性，進(jìn)而穩(wěn)定和改善土壤微生態(tài)環(huán)境[25-26,30-33]，連作后土壤微生物多樣性下降，細(xì)菌總量下降而真菌顯著上升，連作土壤由“細(xì)菌性”轉(zhuǎn)為“真菌性”土壤[34]。本研究發(fā)現(xiàn)，輪、混作模式可使細(xì)菌多樣性增加，土壤肥力提升，細(xì)菌中非優(yōu)勢(shì)菌群及新種數(shù)量增加，對(duì)根際土壤的有害菌群具有明顯的抑制作用，連作使青稞根際土壤中微生物區(qū)系發(fā)生較大改變，導(dǎo)致有害菌群豐度增加，有益菌群數(shù)量減少，尤其是影響真菌菌群發(fā)生較大改變，這也與前人研究結(jié)果一致[34]。因此，本研究推測(cè)連作使青稞根際土壤由“細(xì)菌型”向“真菌型”轉(zhuǎn)化，進(jìn)而導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量下降，最終影響青稞的正常生長(zhǎng)發(fā)育，而混作和合理的輪作模式可改善土壤理化性狀，進(jìn)而提高青稞根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)多樣性及微生物群落組成，從而達(dá)到緩解青稞連作障礙的目的。

本研究通過(guò)根際細(xì)菌、真菌群落PCoA 分析結(jié)果和細(xì)菌、真菌群落與環(huán)境因子之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，微生物群落在6種種植模式間變異較小且均未發(fā)生明顯分化，微生物群落結(jié)構(gòu)受3 個(gè)主坐標(biāo)成分的影響，且前兩個(gè)主坐標(biāo)成分PC1、PC2的總解釋能力均大于80%，表明有顯著主導(dǎo)因子；細(xì)菌、真菌群落與土壤理化性質(zhì)關(guān)系結(jié)果顯示，土壤pH、全氮、有機(jī)質(zhì)對(duì)細(xì)、真菌群落構(gòu)建影響顯著，有機(jī)質(zhì)、全氮對(duì)提高WDH、QKA模式下細(xì)菌群落多樣性有正向影響，而pH、有機(jī)質(zhì)、全氮對(duì)提高WDH、YC、QKB模式下的真菌群落多樣性有正向影響。前人研究表明，作物根際細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)與土壤有機(jī)碳和全氮呈正相關(guān)關(guān)系，而與土壤pH 呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，土壤理化性質(zhì)的變化可對(duì)真、細(xì)菌群落和組成產(chǎn)生較大影響，是真、細(xì)菌群落和組成發(fā)生較大變化的主導(dǎo)因素[26,30]。本研究結(jié)果表明，WDH、QKA模式下細(xì)菌群落多樣性與有機(jī)質(zhì)、全氮呈正相關(guān)，WDH、YC、QKB模式下的真菌群落多樣性與pH、有機(jī)質(zhì)、全氮呈正相關(guān)，結(jié)合PCoA 分析結(jié)果，可基本確定有機(jī)質(zhì)、全氮和pH是影響本研究中真、細(xì)菌群落和組成發(fā)生較大變化的主導(dǎo)因素，這與前人研究結(jié)果較一致[30]。

本研究結(jié)果表明，與連作相比，青稞豌豆混作和馬鈴薯輪作可改善后茬青稞土壤理化性狀，進(jìn)而提高青稞根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)多樣性及微生物群落組成，是緩解青稞連作障礙的可能途徑和主要原因，可為青稞連作障礙修復(fù)措施的制定提供科學(xué)依據(jù)。關(guān)于青稞連作障礙機(jī)理的研究，關(guān)系到青稞的可持續(xù)生產(chǎn)和發(fā)展?？v觀作物連作障礙研究大多集中在產(chǎn)生連作障礙后的緩解和修復(fù)措施，而對(duì)作物連作障礙的預(yù)防措施鮮有報(bào)道。由于作物種類和環(huán)境差異的關(guān)系，即使是同一作物，在不同的生長(zhǎng)階段所產(chǎn)生連作障礙的機(jī)制可能不同，但本研究沒(méi)有進(jìn)行不同生長(zhǎng)階段的研究。本研究?jī)H從屬水平進(jìn)行了微生物種群變化的分析和鑒定，未能明確具體起作用的微生物種類，因此，下一步研究應(yīng)從綱、目、科、屬、種的角度全面系統(tǒng)分析和鑒定微生物類群和組成，以及土壤理化性質(zhì)、根際活化指標(biāo)等與微生物群落和組成的相互作用及其關(guān)系，以期從青稞根際微生態(tài)系統(tǒng)角度解析微生物群落變化與其生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)系，為消減青稞連作障礙提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。