哈茨木霉配施高碳基肥對(duì)植煙土壤理化性質(zhì)和細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響

任志超 穆耀輝 匡志豪 李淑娥 張永峰 任天寶 殷全玉 劉國(guó)順

摘要：探究哈茨木霉配施高碳基肥對(duì)根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)的影響，為調(diào)控?zé)煵菸h(huán)境及改善土壤提供理論依據(jù)。采用大田試驗(yàn)方法，設(shè)置4個(gè)處理：T1（哈茨木霉菌劑750 kg/hm2+常規(guī)施肥）、T2（高碳基肥 750 kg/hm2+常規(guī)施肥）、T3（哈茨木霉菌劑750 kg/hm2+高碳基肥750 kg/hm2+常規(guī)施肥）和CK（常規(guī)施肥），通過(guò)高通量測(cè)序技術(shù)探究哈茨木霉配施高碳基肥對(duì)根際土的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和土壤理化性質(zhì)的影響。結(jié)果表明：（1）不同施肥處理改善根際土壤理化性質(zhì)的效果總體表現(xiàn)為T(mén)3處理＞T1處理＞T2處理，T3處理顯著提高了土壤的pH值、全氮含量、全碳含量、硝態(tài)氮含量、銨態(tài)氮含量、速效磷含量和速效鉀含量（P<0.05），增幅分別為7.63%、41.67%、20.80%、63.70%、28.98%、15.07%和9.51%；（2）烤煙根際土細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)α多樣性指數(shù)在哈茨木霉菌劑和高碳基肥間存在顯著互作效應(yīng)，哈茨木霉菌劑處理的根際土細(xì)菌多樣性指數(shù)相對(duì)較低，而CK較高且與T2處理和T3處理差異不顯著；（3）LefSe分析結(jié)果表明，不同施肥處理的根際土關(guān)鍵微生物類(lèi)群存在明顯差異，且對(duì)不同施肥處理的響應(yīng)也存在差異；（4）β多樣性分析結(jié)果表明，3個(gè)施肥處理的根際土細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與對(duì)照組土壤呈現(xiàn)明顯的分離效應(yīng)，高碳基肥處理的響應(yīng)模式與T3處理相似，但響應(yīng)程度不及后者。說(shuō)明哈茨木霉菌劑和高碳基肥間存在顯著互作效應(yīng)。在生產(chǎn)中，可利用哈茨木霉配施高碳基肥改良土壤和煙草微生態(tài)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：哈茨木霉；高碳基肥料；植煙土壤；理化性質(zhì)；細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)

中圖分類(lèi)號(hào)：S572.06 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2023）08-0223-09

基金項(xiàng)目：中國(guó)煙草總公司陜西省公司科技項(xiàng)目（編號(hào)：2021611000270042）。

作者簡(jiǎn)介：任志超（1998—），男，黑龍江綏化人，碩士研究生，主要從事煙草栽培與生理研究。E-mail：1132007123@qq.com。

通信作者：殷全玉，博士，副教授，主要從事煙草資源微生物利用與土壤保育研究。E-mail：quanyuy@126.com。

土壤作為自然界最為復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)之一，是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵因素［1］。大量的微生物存在于土壤之中，它們?cè)谕寥乐械姆植继卣骱徒M成多樣性不僅反映了土壤質(zhì)量的好壞，還具有維持能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)、信息交換、土壤修復(fù)及各種土傳病害的防治等功能［2-5］。有研究證明，生物炭是一種很有應(yīng)用前景的土壤改良劑，可以有效改良土壤的微環(huán)境［6-7］。生物炭是各種固體農(nóng)林廢棄物在厭氧條件下熱解碳化產(chǎn)生的高度芳香化的富碳有機(jī)產(chǎn)物［8-10］。相關(guān)研究表明，生物炭可以用來(lái)抑制病原菌的繁殖，改善土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)作物生長(zhǎng)及調(diào)節(jié)土壤微生態(tài)環(huán)境［11-13］。Shen等對(duì)患病烤煙施加生物炭后發(fā)現(xiàn)，生物炭的施用可有效提高土壤中細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)及多樣性，并降低致病細(xì)菌的豐度，從而有效降低烤煙的發(fā)病率［14］。Rose等的研究表明，在甘蔗中添加生物炭可提高土壤的pH值和水分含量，同時(shí)還會(huì)降低甘蔗紅腐病的發(fā)病率［15］。而高碳基肥作為以生物炭為核心原料的新型有機(jī)肥料，同時(shí)也具有改善土壤理化性質(zhì)、調(diào)節(jié)土壤微生態(tài)環(huán)境等積極作用［16-17］。蘇夢(mèng)迪等在植煙土壤中施加高碳基肥有效改善了土壤的理化性質(zhì)和植煙土壤的微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性［18］。李怡博等研究發(fā)現(xiàn)，高碳基肥與微生物肥料配施可提高植煙土壤中微生物的數(shù)量和土壤pH值、堿解氮含量、速效磷含量、速效鉀含量等理化指標(biāo)［19］。

木霉是自然界中的一類(lèi)有益生防菌，據(jù)統(tǒng)計(jì)，木霉對(duì)18個(gè)屬30種植物病原菌具有良好的生防效果，并且具有分布廣、適應(yīng)性強(qiáng)、繁殖快等特點(diǎn)［20-21］。它不僅可以改善土壤的理化性質(zhì)，同時(shí)對(duì)作物根際土微生物的群落結(jié)構(gòu)及多樣性具有積極影響［22-23］。Fu等在種植玉米時(shí)施加木霉菌劑發(fā)現(xiàn)，經(jīng)木霉菌劑處理后玉米根際土壤的養(yǎng)分含量、酶活性和生長(zhǎng)特性有明顯的改善，從而優(yōu)化了根際土壤的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性［24］。Pang等研究發(fā)現(xiàn)，在番茄土壤中施加富含木霉的有機(jī)肥可以抑制番茄土壤微生物群落退化從而維持番茄的健康發(fā)育［25］。目前，木霉菌劑和高碳基肥在植煙土壤保育和微生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的研究廣泛［26-28］，而對(duì)于有關(guān)兩者配施的研究鮮有報(bào)道。鑒于此，本試驗(yàn)通過(guò)高通量測(cè)序的方法對(duì)哈茨木霉配施高碳基肥的植煙土壤理化性質(zhì)和細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，探究哈茨木霉配施高碳基肥對(duì)植煙土壤理化性質(zhì)和細(xì)菌多樣性的影響，以期為哈茨木霉配施高碳基肥在煙草生產(chǎn)上的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2020年 2—10月在陜西省商洛市洛南縣（108°34′20″～111°1′25″E，33°2′30″～34°24′40″N之間）設(shè)置田間試驗(yàn)。試驗(yàn)區(qū)屬暖溫帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，海拔在800～1 200 m之間，年平均氣溫 11.5 ℃，年平均降水量為700～850 mm，年均日照時(shí)數(shù) 2 045 h。土壤質(zhì)地為黏壤土，試驗(yàn)開(kāi)始前耕層（0～20 cm）土壤的基本理化性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)含量 11.21 g/kg、pH值5.45、全氮含量0.10%、全碳含量1.13%、速效鉀含量147.42 mg/kg、速效磷含量21.52 mg/kg。

供試煙草品種為云煙99，由商洛市洛南縣煙草公司統(tǒng)一漂浮育苗，于3月15日播種，5月1日移栽；供試哈茨木霉Z-19菌劑由筆者所在實(shí)驗(yàn)室提供和保存，有效活菌數(shù)為10×109 CFU/mL；供試高碳基肥由河南惠農(nóng)土質(zhì)保育研發(fā)有限公司提供，其有效成分含量分別為總碳含量27.09%、總氮含量1.74%、磷含量1.28%、鉀含量0.86%、含水率26.36%、pH值8.19；蚯蚓糞由當(dāng)?shù)責(zé)煵莨咎峁?/p>

試驗(yàn)處理分別為CK［常規(guī)施肥：煙草專(zhuān)用肥（N、P2O5、K2O含量分別為12%、10%、23%） 750 kg/hm2+蚯蚓糞1 t/hm2+西洋復(fù)合肥（N、P2O5、K2O含量分別為16%、6%、23%）150 kg/hm2］、T1處理（哈茨木霉菌劑750 kg/hm2+常規(guī)施肥）、T2處理（高碳基肥750 kg/hm2+常規(guī)施肥）和T3處理（哈茨木霉菌劑750 kg/hm2+高碳基肥 750 kg/hm2+常規(guī)施肥）。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列方法，5次重復(fù)，設(shè)保護(hù)行。行距為1.2 m，株距為0.5 m，小區(qū)面積為66.7 m2。高碳基土壤修復(fù)肥全部用作基肥條施，哈茨木霉菌劑與移栽水混勻后灌根即可，其他田間管理措施按照當(dāng)?shù)厣a(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。

1.2 樣本采集

在煙草移栽75 d時(shí)，避開(kāi)雨天和過(guò)度干旱期。取樣方法參照文獻(xiàn)［29］，按照五點(diǎn)取樣法在每個(gè)處理選取20個(gè)取樣點(diǎn)，即每個(gè)處理重復(fù)5個(gè)取樣點(diǎn)，利用鏟子將煙株周?chē)?0 cm的土壤挖至30 cm深，挖出煙株的整個(gè)根部放于盆中，搖動(dòng)根部并用鏟子從根部去除土壤置于盆中，采集2份盆中的土壤，一部分除去各種雜質(zhì)后混勻過(guò)2 mm篩并取5 g于 10 mL 無(wú)菌離心管中直接用干冰運(yùn)送到上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司進(jìn)行土壤細(xì)菌多樣性檢測(cè)，剩余部分土壤置于密封袋內(nèi)快速運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，-80 ℃保存并進(jìn)行理化性質(zhì)分析。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 土壤理化性質(zhì)分析

測(cè)定方法參照文獻(xiàn)［30］，土壤全氮、全碳含量用全自動(dòng)碳氮分析儀（vario MAX CN，德國(guó)）測(cè)定；硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量用全自動(dòng)化學(xué)分析儀（Smartchem140）測(cè)定；土壤pH值用電位法測(cè)定；速效磷含量采用 0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀含量采用1 mol/L乙酸銨浸提-火焰光度計(jì)法測(cè)定。

1.3.2 土壤DNA提取和聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）擴(kuò)增方法

使用土壤基因組DNA快速抽提試劑盒提取土壤微生物群落DNA，并利用上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司進(jìn)行高通量測(cè)序。測(cè)序流程分為PCR擴(kuò)增、PCR產(chǎn)物的混樣與純化、文庫(kù)的構(gòu)建3個(gè)部分。對(duì)細(xì)菌V3～V4可變區(qū)進(jìn)行PCR擴(kuò)增，其引物為338F（5′-[JP9]ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′）和806R（5′-[JP9]GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′）。擴(kuò)增程序?yàn)椋?5 ℃預(yù)變性3 min；95 ℃ 變性 30 s，55 ℃退火30 s，72 ℃延伸30 s，27個(gè)循環(huán)；之后72 ℃穩(wěn)定延伸10 min，最后在4 ℃保存。

1.3.3 Illumina Miseq 測(cè)序

將同一樣本PCR產(chǎn)物混合后用2%瓊脂糖凝膠回收PCR產(chǎn)物，用AxyPrep DNA Gel Extraction Kit （Axygen Biosciences，Union City，CA，USA）純化回收產(chǎn)物，用2%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)，并用QuantusTM Fluorometer （Promega，USA） 對(duì)回收產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)定量。使用NEXTFLEX Rapid DNA-Seq Kit進(jìn)行建庫(kù)：（1）接頭鏈接；（2）使用磁珠篩選去除接頭自連片段；（3）利用PCR擴(kuò)增進(jìn)行文庫(kù)模板的富集；（4）磁珠回收PCR產(chǎn)物得到最終的文庫(kù)。利用Illumina公司的Miseq PE300平臺(tái)進(jìn)行測(cè)序（上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司）。原始數(shù)據(jù)上傳至NCBI SRA數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019和 DPS 7.0 軟件分析處理數(shù)據(jù)，用R語(yǔ)言工具制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)根際土壤理化性質(zhì)的影響

對(duì)不同施肥處理的根際土壤中的pH值、全氮含量、全碳含量、硝態(tài)氮含量、銨態(tài)氮含量、速效磷含量和速效鉀等含量指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。從表1可以看出，不同施肥處理后植煙土壤的理化性質(zhì)表現(xiàn)為T(mén)3處理＞T1和T2處理＞CK，T1處理顯著提高了根際土壤的硝態(tài)氮、速效磷、速效鉀的含量（P<0.05），增幅分別為50.23%、12.18%、7.31%；T2處理顯著提高了pH值及全氮、速效磷、速效鉀的含量，增幅分別為4.01%、25.00%、6.69%、5.12%；T3處理顯著提高了pH值及全氮、全碳、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、速效磷、速效鉀的含量，增幅分別為7.63%、41.67%、20.80%、63.70%、28.98%、15.07%、9.51%。不同施肥處理的其他指標(biāo)雖未達(dá)到顯著水平，但均有不同程度增加。不同施肥處理改善根際土壤理化性質(zhì)的效果總體表現(xiàn)為T(mén)3處理＞T1處理＞T2處理?？梢?jiàn)，哈茨木霉菌劑和高碳基肥料均能不同程度地改善根際土壤理化性質(zhì)，而哈茨木霉菌劑配施高碳基肥會(huì)顯著優(yōu)化高碳基肥料對(duì)土壤的改良效果。

2.2 樣品脫機(jī)測(cè)序數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表2為高通量測(cè)序后各處理土壤樣本脫機(jī)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，按照97%的相似性閾值聚類(lèi)后，該試驗(yàn)土壤樣本的平均有效序列數(shù)為47 393條，平均序列長(zhǎng)度為414 bp，平均最短序列長(zhǎng)度為245 bp，平均最長(zhǎng)序列長(zhǎng)度為479 bp。說(shuō)明該試驗(yàn)通過(guò)高通量測(cè)序獲取了足夠的有效數(shù)據(jù)量，可以進(jìn)行后續(xù)分析。

2.3 α多樣性分析

2.3.1 樣本OTU測(cè)序分析

圖1為各處理土壤樣本的Pan曲線(xiàn)（左）與Core曲線(xiàn)（右），隨著測(cè)序樣本量的增大，Pan曲線(xiàn)斜率逐漸升高，各處理樣本包含的OTU總和不斷增加并趨于平緩，表明該試驗(yàn)土壤樣本的測(cè)序評(píng)估質(zhì)量達(dá)到了后續(xù)分析要求。其中，CK組總OTU數(shù)最高，T1組的總OTU數(shù)最低，T2組和T3組的總OTU數(shù)在CK組和T1組之間。Core曲線(xiàn)反映了所有樣本的核心OTU數(shù)變化情況，這里觀察到Core曲線(xiàn)的斜率逐漸下降，各個(gè)樣本間共有的OTU數(shù)量逐漸減少并達(dá)到平穩(wěn)，物種測(cè)序評(píng)估質(zhì)量達(dá)到了后續(xù)分析要求。

2.3.2 α多樣性指數(shù)分析

依據(jù)最小樣本序列數(shù)進(jìn)行抽平，用于分析各樣本的有效序列數(shù)量為 28 693 條，各處理土壤樣本經(jīng)過(guò)97%的相似性閾值劃分及OTU聚類(lèi)后可歸類(lèi)為36門(mén)、102綱、237目、378科、748屬、1 415種以及3 187個(gè)OTU。

α多樣性指數(shù)分析是通過(guò)一些統(tǒng)計(jì)學(xué)指數(shù)來(lái)分析并評(píng)估細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的豐度與多樣性。從表3可以看出，不同施肥處理的序列觀測(cè)值表現(xiàn)為CK＞T2處理＞T3處理＞T1處理，Shannon指數(shù)和Chao1指數(shù)表現(xiàn)為CK＞T3處理＞T2處理＞T1處理，Simpson指數(shù)中哈茨木霉菌劑處理顯著高于其余處理?？梢钥闯?，不同施肥處理均不同程度地降低了植煙土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的豐度和均勻性，且哈茨木霉菌劑處理的α多樣性指數(shù)顯著低于其化各處理（Simpson指數(shù)除外），其余處理雖不存在顯著差異，但是數(shù)值上還是出現(xiàn)了差距，T2處理和T3處理的α多樣性指數(shù)均有不同程度的降低，說(shuō)明不同肥料的施用影響了土壤的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)多樣性。

2.4 細(xì)菌群落組成與結(jié)構(gòu)分析

2.4.1 門(mén)水平細(xì)菌群落分布

圖2為各處理細(xì)菌在門(mén)水平上的相對(duì)豐度，可以看出，各處理土壤樣本與常規(guī)施肥的土壤根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)在門(mén)水平上基本一致，但相對(duì)豐度含量存在差異，供試土壤樣本的主要優(yōu)勢(shì)細(xì)菌為放線(xiàn)菌門(mén)（Actinobacteriota）、變形菌門(mén)（Proteobacteria）、綠彎菌門(mén)（Chloroflexi）和酸桿菌門(mén)（Acidobacteriota），主要優(yōu)勢(shì)細(xì)菌的豐度之和占細(xì)菌總豐度的80%以上。相比于常規(guī)施肥處理，放線(xiàn)菌門(mén)在施用哈茨木霉菌劑后的相對(duì)豐度提高了9.37百分點(diǎn)，在施用高碳基肥料后的相對(duì)豐度降低了3.19百分點(diǎn)，在T3處理后的相對(duì)豐度降低了5.43百分點(diǎn)；變形菌門(mén)在3個(gè)處理中的相對(duì)豐度分別表現(xiàn)為降低0.31百分點(diǎn)、增加3.85百分點(diǎn)、增加6.19百分點(diǎn)；綠彎菌門(mén)在3個(gè)處理中的相對(duì)豐度分別降低2.28、1.25、1.07百分點(diǎn)；酸桿菌門(mén)在3個(gè)處理中的相對(duì)豐度分別降低了3.16、1.06、3.15百分點(diǎn)。

圖3為各處理在門(mén)水平上存在極顯著或顯著性差異的細(xì)菌，相比于常規(guī)施肥處理，T1處理的土壤根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)中放線(xiàn)菌門(mén)的相對(duì)豐度顯著升高，酸桿菌門(mén)和芽單胞菌門(mén)（Gemmatimonadota）的相對(duì)豐度顯著降低；T2處理的土壤根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)中，放線(xiàn)菌門(mén)和芽單胞菌門(mén)的相對(duì)豐度顯著降低，而變形菌門(mén)、擬桿菌門(mén)（Bacteroidota）和髕骨細(xì)菌門(mén) （Patescibacteria）的相對(duì)豐度顯著升高；T3處理的土壤根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)中，放線(xiàn)菌門(mén)、酸桿菌門(mén)、芽單胞菌門(mén)的相對(duì)豐度顯著降低，變形菌門(mén)、厚壁菌門(mén)、擬桿菌門(mén)、髕骨細(xì)菌門(mén)的相對(duì)豐度顯著升高。由此可知，不同的施肥處理均改變了根際土的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，且施肥不同根際土的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)改變程度也有所不同，同時(shí)，T3處理可顯著提高高碳基肥對(duì)土壤根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的優(yōu)化效果。

2.4.2 屬水平細(xì)菌群落分布

圖4為各處理細(xì)菌屬水平上的相對(duì)豐度，總共檢測(cè)到18個(gè)屬，其相對(duì)豐度在不同施肥處理間存在差異。施用不同肥料后，18個(gè)屬的總豐度在T2處理組中表現(xiàn)為降低，在T1處理組和T3處理組中表現(xiàn)為增加。與常規(guī)施肥處理相比，T1處理組的18個(gè)屬中，有9個(gè)屬的占比表現(xiàn)為升高，9個(gè)屬表現(xiàn)為下降；在T2處理組中，有7個(gè)屬的占比表現(xiàn)為升高，11個(gè)屬表現(xiàn)為下降；在T3處理組中，有9個(gè)屬的占比表現(xiàn)為升高，9個(gè)屬表現(xiàn)為下降。同時(shí)，不同施肥處理所改變的細(xì)菌種類(lèi)也并不完全相同。表明不同的施肥處理均改變了根際土屬水平上的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，且施肥不同，根際土的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)改變程度也有所不同。

2.4.3 不同施肥處理對(duì)烤煙根際土關(guān)鍵微生物的影響

鑒于土壤中微生物的數(shù)量之多，豐度差別之大，因此有必要明確不同施肥處理對(duì)烤煙根際土壤微生物的影響。以線(xiàn)性判別分析（LDA）值≥4為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行LefSe分析，以明確不同施肥處理的差異微生物以及它們?cè)诓煌纸M中的富集情況。圖5是不同施肥處理烤煙根際土壤中關(guān)鍵微生物的多級(jí)物種層次樹(shù)圖，其中在常規(guī)施肥土壤中高度富集的微生物包括酸桿菌門(mén)和嗜熱油菌綱（Thermoleophilia）；在施用哈茨木霉菌劑后，根際土壤中高度富集的微生物包括放線(xiàn)菌綱（Actinobacteria）、微球菌目（Micrococcales）和節(jié)桿菌屬（Arthrobacter）等；施入高碳基肥料處理后伯克氏菌目 （Burkholderiales）和α-變形菌綱（Alphaproteobacteria）顯著富集；在T3處理后，根際土壤中高度富集的微生物包括羅丹諾桿菌科（Rhodanobacteraceae）、黃單胞菌目（Xanthomonadales）、變形菌門(mén)和γ-變形菌綱（Gammaproteobacteria）等，說(shuō)明不同施肥處理根際土壤關(guān)鍵微生物的種群類(lèi)別不同，以上微生物對(duì)土壤生物功能調(diào)節(jié)起到重要作用。

2.5 細(xì)菌群落組成的層級(jí)聚類(lèi)及主坐標(biāo)分析（PCoA）

2.5.1 細(xì)菌物種豐度聚類(lèi)圖分析

根據(jù)物種注釋信息和豐度信息，在門(mén)水平上選取排名前35位的物種繪制熱圖（圖6）。可以看出，不同施肥處理間的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)相似性不存在明顯差異。同時(shí)，不同處理之間的主要細(xì)菌門(mén)類(lèi)相對(duì)豐度差別也不大。具體處理間層次聚類(lèi)結(jié)果表明，T1處理與其余處理相距較遠(yuǎn)，T2處理和CK距離最近，CK、T2、T3處理相對(duì)距離較近，聚成一組。

圖7是屬水平上前35位物種組成的層次聚類(lèi)熱圖分析結(jié)果，不同施肥處理呈現(xiàn)出和門(mén)水平物種相同的分離效應(yīng)。不同處理間主要優(yōu)勢(shì)屬的相對(duì)豐度沒(méi)有得到很好的區(qū)分，說(shuō)明通過(guò)層次聚類(lèi)分析的方法可以體現(xiàn)出主要優(yōu)勢(shì)物種的豐度分布，但是不同處理間彼此的豐度差異沒(méi)有很好地表現(xiàn)出來(lái)。

2.5.2 樣本群落比較分析

基于門(mén)水平對(duì)不同施肥處理的根際土壤細(xì)菌群落進(jìn)行主坐標(biāo)分析（圖8），組間差異達(dá)到顯著水平（P=0.001），主成分1（PC1）和主成分2（PC2）是降維提取出的對(duì)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)作用最大的前2個(gè)主成分，貢獻(xiàn)率分別達(dá)到46.44%和28.29%。同CK的土壤樣本點(diǎn)相比，其余3個(gè)施肥處理的樣本點(diǎn)與其呈現(xiàn)不同程度的分離，T1、T2處理與CK的根際土細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)具有一定的相似性，T3處理的根際土細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與常規(guī)施肥處理發(fā)生明顯的分離效應(yīng)。對(duì)于T1處理，土壤樣本的分布態(tài)勢(shì)向PC1軸右上方向分布；根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)對(duì)于T3處理和T2處理的響應(yīng)模式是不同的，土壤樣本點(diǎn)沿著PC1軸左上移動(dòng)分布，且T3處理的分布態(tài)勢(shì)更加明顯。這些結(jié)果表明，不同肥料的施用均不同程度改變了土壤細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)，同時(shí)哈茨木霉菌劑配施高碳基肥優(yōu)化了高碳基肥對(duì)根際土細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的改善效果。

3 討論與結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)，施加哈茨木霉菌劑和高碳基肥均可不同程度改善植煙土壤的理化性質(zhì)，還會(huì)顯著提高高碳基肥料的效果。木霉菌可在土壤中傳播和作物根系中定殖，能夠有效改善土壤理化性質(zhì)［23］。有研究報(bào)道，木霉菌會(huì)與土壤中的微生物互作，從而導(dǎo)致土壤中的氮、磷、鉀得以釋放和穩(wěn)固［31］。高碳基肥為堿性肥料，其中有機(jī)質(zhì)和生物炭占比較大，富含作物生長(zhǎng)發(fā)育所需的各種營(yíng)養(yǎng)成分，同時(shí)生物炭的多孔結(jié)構(gòu)可吸附土壤中的營(yíng)養(yǎng)成分，使其養(yǎng)分固持能力得到增強(qiáng)［18，32］。高碳基肥料中的生物炭可為土壤中的木霉菌提供繁殖發(fā)育的棲息地，同時(shí)木霉菌在土壤中促進(jìn)某些微生物大量增殖后反過(guò)來(lái)作用于高碳基肥料，使土壤中的高碳基肥料得到充分吸收，促進(jìn)了土壤中的信息交換和養(yǎng)分循環(huán)。所以，T3處理的效果最優(yōu)，明顯高于其余處理水平。

不同施肥處理的根際土細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)α多樣性的變化趨勢(shì)不同。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，T1處理組的根際土細(xì)菌多樣性相對(duì)較低，其余處理均高于T1處理組且存在顯著差異，說(shuō)明根際微生物的多樣性受到哈茨木霉菌劑的影響，這是因?yàn)楣哪久勾龠M(jìn)某些細(xì)菌的生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致細(xì)菌群落個(gè)體大小或數(shù)量差異增大，群落均勻度降低，進(jìn)而導(dǎo)致多樣性指數(shù)減小［33］。T2處理組與CK雖無(wú)顯著性差異，但還是稍有降低，這與范聲濃等的研究結(jié)果［34］相似，說(shuō)明高碳基肥料的施入對(duì)烤煙根際土細(xì)菌多樣性指數(shù)無(wú)顯著影響。哈茨木霉菌劑配施高碳基肥后與對(duì)照組仍無(wú)顯著性差異，這就說(shuō)明根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)α多樣性指數(shù)在高碳基肥和哈茨木霉菌劑間存在互作效應(yīng)。

煙草根際土中，門(mén)水平上相對(duì)豐度發(fā)生明顯改變的細(xì)菌在不同施肥處理間表現(xiàn)不同。煙草根際土門(mén)水平的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌依次為放線(xiàn)菌門(mén)、變形菌門(mén)、綠彎菌門(mén)和酸桿菌門(mén)，它們的豐度占細(xì)菌總豐度的80%以上，這與楊煥煥等在煙草中的研究結(jié)果［35］一致。施用哈茨木霉菌劑后放線(xiàn)菌門(mén)、酸桿菌門(mén)和芽單胞菌門(mén)的相對(duì)豐度發(fā)生顯著或極顯著的改變；施用高碳基肥料和哈茨木霉菌劑配施高碳基肥后放線(xiàn)菌門(mén)、酸桿菌門(mén)、變形菌門(mén)、擬桿菌門(mén)、髕骨細(xì)菌門(mén)和厚壁菌門(mén)的相對(duì)豐度發(fā)生顯著或極顯著的改變，而且哈茨木霉菌劑配施高碳基肥的改變效果高于單獨(dú)施用高碳基肥料。通過(guò)LefSe分析計(jì)算可知，不同施肥處理根際土壤關(guān)鍵微生物的種群類(lèi)別不同，且對(duì)不同施肥處理的響應(yīng)也存在差異，這和以往的研究結(jié)果［36］有相似之處。生物炭影響細(xì)菌菌群相對(duì)豐度變化的原因復(fù)雜且各不相同，還需更進(jìn)一步研究。

由β多樣性分析結(jié)果可知，不同施肥處理的根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)間存在明顯差異，與對(duì)照組的土壤樣本相比，3個(gè)施肥處理的根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)明顯的分離，且T3處理的根際土細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)呈完全分離效應(yīng)，T2處理的響應(yīng)模式與T3處理相似，但響應(yīng)程度不及T3處理。說(shuō)明哈茨木霉菌劑與高碳基肥可發(fā)生互作，哈茨木霉菌劑配施高碳基肥可優(yōu)化提高高碳基肥對(duì)根際土細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的改善效果。

綜上可知，哈茨木霉菌劑配施高碳基肥可顯著改良烤煙土壤的理化性質(zhì)。根際土細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)α多樣性指數(shù)在哈茨木霉菌劑和高碳基肥間存在互作效應(yīng)。同時(shí)，不同施肥處理根際土壤關(guān)鍵微生物的種群類(lèi)別不同且對(duì)不同施肥處理的響應(yīng)也存在差異。哈茨木霉菌劑和高碳基肥的根際土細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)明顯不同，其二者之間的響應(yīng)模式也不同，哈茨木霉菌劑與高碳基肥可發(fā)生互作，且互作效果更佳。

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