戰(zhàn)宇 苗馨月 王二剛 周一 閆寧 陳長寶 李瓊

摘要： 強(qiáng)還原土壤滅菌和氯化苦土壤熏蒸是2種常用的農(nóng)業(yè)措施，為了探尋2種滅菌方式對人參連作土壤養(yǎng)分及真菌群落結(jié)構(gòu)的影響，采用化學(xué)分析和高通量測序技術(shù)研究氯化苦土壤熏蒸技術(shù)加復(fù)合微生物菌肥（SFC_CB）、強(qiáng)還原土壤滅菌技術(shù)加復(fù)合微生物菌肥（RSD_CB）和氯化苦土壤熏蒸技術(shù)加強(qiáng)還原土壤滅菌技術(shù)（SFC_RSD）對人參連作土壤養(yǎng)分及真菌群落結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，SFC_CB處理組顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）和全鉀（TK）含量，RSD_CB 處理組顯著提高了土壤電導(dǎo)率（EC值）和速效鉀（AK）、水解氮（AN）含量，SFC_RSD處理組顯著提高了土壤pH值和有效磷（AP）含量；與RSD_CB處理組相比，SFC_CB、SFC_RSD處理組顯著降低了土壤真菌群落豐富度、多樣性和均勻度，提高了覆蓋度；從不同處理土壤樣本中共檢測到5個(gè)真菌門、9個(gè)真菌綱、15個(gè)真菌目、19個(gè)真菌科和24個(gè)真菌屬，其中共有OTU被劃分為20個(gè)真菌屬，有17個(gè)真菌屬的相對豐度發(fā)生顯著變化，特有OTU被劃分為47個(gè)真菌屬，SFC_CB、RSD_CB、SFC_RSD處理組分別包含15、29、18個(gè)屬。此外，土壤真菌群落多樣性與土壤養(yǎng)分密切相關(guān)，其中EC值、pH值、SOM含量、AK含量和AP含量是主要驅(qū)動(dòng)因素。從不同處理土壤中共鑒定出12個(gè)真菌功能群，且各真菌功能群在不同處理中的相對豐度不同。綜上，2種滅菌方式均可顯著改善土壤結(jié)構(gòu)，提高真菌多樣性，重組核心微生物群，因此強(qiáng)還原土壤滅菌技術(shù)有望替代傳統(tǒng)的化學(xué)熏蒸技術(shù)。

關(guān)鍵詞： 人參；連作障礙；強(qiáng)還原土壤滅菌；土壤養(yǎng)分；真菌群落

中圖分類號(hào)：S567.5+10.6 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）02-0235-10

人參（Panax ginseng C. A. Mey.）為五加科人參屬多年生宿根草本植物［1］，具有豐富的營養(yǎng)價(jià)值和藥用功效，是我國中醫(yī)藥和大健康產(chǎn)業(yè)獨(dú)具特色的重要資源［2-3］。但是，人參忌地性極強(qiáng)，栽過人參的土壤（俗稱老參地）在30年內(nèi)不能重復(fù)種植，否則會(huì)出現(xiàn)“燒須”“紅皮”“爛根”等問題，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致植株死亡［4］。因此，重復(fù)利用有限參地資源、縮短參業(yè)土地資源再生周期顯得越來越迫切。

土壤化學(xué)熏蒸是目前生產(chǎn)上應(yīng)用最廣泛的抑制土傳病原菌的方法，氯化苦是常用的土壤熏蒸劑之一，能殺死土壤中85%以上的細(xì)菌、真菌和放線菌，但是其土傳病原菌的數(shù)量在再植作物根系分泌物的誘導(dǎo)下會(huì)迅速回升［5-6］。同時(shí)，隨著國家對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和人類健康關(guān)注度的日益提高，傳統(tǒng)的化學(xué)熏蒸劑已逐步被淘汰。強(qiáng)還原土壤滅菌法（reductive soil disinfestation，RSD）由日本［7］和荷蘭［8］科學(xué)家自主研發(fā)，通過在土壤-作物-微生物關(guān)系中創(chuàng)造有利于作物生長、不利于病原微生物生長的土壤環(huán)境，達(dá)到降低土傳疾病發(fā)生率、提高作物產(chǎn)量的目的［9-10］。具有操作簡單、改善土壤結(jié)構(gòu)、修復(fù)土壤酸化和鹽漬化、重建土壤微生物區(qū)系等多重效應(yīng)［11-12］。

土壤微生物被廣泛認(rèn)為是維持土壤功能穩(wěn)定性、完整性的主要驅(qū)動(dòng)力，維持著土壤有機(jī)質(zhì)分解、腐殖質(zhì)形成及植物與環(huán)境間的物質(zhì)循環(huán)和能量交換等多個(gè)生態(tài)過程，對土壤肥力、土壤環(huán)境起到指示作用［13-14］。土壤真菌是土壤微生物的重要組成部分，在土壤養(yǎng)分循環(huán)、結(jié)構(gòu)形成、肥力提高、微生態(tài)平衡等方面具有積極作用。研究發(fā)現(xiàn)，連作障礙會(huì)導(dǎo)致真菌多樣性、豐富度降低，使病原真菌數(shù)量增加［15］。同時(shí)，人參根部病害主要由病原真菌引起，如尖孢鐮刀菌會(huì)引起人參根腐病，立枯絲核菌會(huì)引起人參立枯病，核盤菌會(huì)引起人參菌核?。?6-17］，是因?yàn)槿藚⒏鶇^(qū)特殊的土壤環(huán)境為微生物提供了可以生存的寄主和繁殖場所，隨著人參生長年限的增加，人參根區(qū)土壤微生物代謝活性及物種多樣性逐漸增大，使土壤中的病原微生物數(shù)量增加、養(yǎng)分失衡、元素比例失調(diào)，從而導(dǎo)致連作障礙加劇。

因此，探尋2種滅菌方式對人參連作土壤養(yǎng)分及真菌群落結(jié)構(gòu)的影響顯得尤為重要。本研究設(shè)計(jì)了氯化苦土壤熏蒸加復(fù)合微生物菌肥、強(qiáng)還原土壤滅菌加復(fù)合微生物菌肥和氯化苦土壤熏蒸加強(qiáng)還原土壤滅菌3個(gè)處理，研究不同處理對人參連作土壤的改良效果，以期為消減人參連作障礙，實(shí)現(xiàn)人參綠色生態(tài)可持續(xù)發(fā)展及人參藥材穩(wěn)定供給提供技術(shù)支撐，同時(shí)對三七、西洋參等人參屬植物及其他中藥材連作障礙的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)在吉林省吉林市左家鎮(zhèn)北方藥用植物資源圃（44°02′N、126°15′E，海拔237 m）進(jìn)行，該地區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫5.8 ?℃，年平均降水量550 mm，年平均日照時(shí)數(shù)2 530 h。試驗(yàn)開始前該地點(diǎn)已連續(xù)栽培人參3年，病害嚴(yán)重。試驗(yàn)開始時(shí)的土壤理化性質(zhì)已在之前的試驗(yàn)中描述過［18］。

試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)處理組：（1）土壤中注射0.3 t/hm2 氯化苦，覆蓋藍(lán)色塑料薄膜，移栽前1周加入復(fù)合微生物菌肥（SFC_CB）；（2）土壤中加入15 t/hm2動(dòng)物糞便，灌溉至100%持水能力，覆蓋藍(lán)色塑料薄膜，移栽前1周加入復(fù)合微生物菌肥（RSD_CB）；（3）土壤中注射0.3 t/hm2氯化苦，覆蓋藍(lán)色塑料薄膜，滅菌完成后加入15 t/hm2動(dòng)物糞便，灌溉至100%持水能力，再次覆蓋藍(lán)色塑料薄膜（SFC_RSD）。采用隨機(jī)完全區(qū)組設(shè)計(jì)，分為3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù) 30 m2。于2019年10月20日進(jìn)行人參移栽，采用斜栽法移栽大小相近的2年生健康人參苗，行距為20 cm，株距為15 cm，移栽時(shí)將人參苗傾斜30°～45°置于斜面上，覆蓋6 cm厚土，鋪上有葉樹枝，再用適量土壓住，保持土壤溫度、濕度。試驗(yàn)期間，田間管理措施與當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)踐一致。

1.2 試驗(yàn)材料

2年生健康人參苗購自撫松縣萬良鎮(zhèn)人參交易市場，品種為大馬牙；藍(lán)色塑料薄膜（厚度 0.04 mm）購自吉林省鑫豐裕塑料有限公司；動(dòng)物糞便購自吉林省吉林市昌邑區(qū)左家鎮(zhèn)居民養(yǎng)殖場（雞糞、牛糞、豬糞的體積比=1 ∶ 1 ∶ 1）；土壤熏蒸用氯化苦購自大連綠峰化學(xué)股份有限公司（有毒，用專用注射器注射）；復(fù)合微生物菌肥購自石家莊沃福沃肥業(yè)有限公司。

1.3 試驗(yàn)儀器

PHSJ-3F pH計(jì)，購自上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；WX-4000消解儀，購自上海新儀微波化學(xué)科技有限公司；ZQZY-85CNS振蕩培養(yǎng)箱，購自上海知楚儀器有限公司；M200pro型酶標(biāo)儀，購自瑞士TECAN公司；PE Optima 8000電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，購自美國珀金埃爾默公司。

1.4 測定方法

1.4.1 樣品采集與處理 在采收期（2020年10月1日）進(jìn)行土壤樣品采集，每個(gè)處理按“S”形設(shè)置15個(gè)土壤采樣點(diǎn)并采集0～20 cm的土壤，將5個(gè)土壤采樣點(diǎn)混成1個(gè)復(fù)合樣本，每個(gè)處理得到3個(gè)復(fù)合樣本。去除復(fù)合樣本中的根和雜質(zhì)，一部分自然風(fēng)干磨碎，過2 mm篩網(wǎng)進(jìn)行養(yǎng)分分析，剩余部分裝在凍存盒中帶到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，于低溫（-80 ℃）保存，用于微生物群落的測定。

1.4.2 土壤性質(zhì)及養(yǎng)分含量測定 參考《土壤農(nóng)化分析》（第3版）對土壤性質(zhì)進(jìn)行測定［19］。土壤pH值和電導(dǎo)率（EC）分別通過pH計(jì)和電導(dǎo)率儀在1 ∶ 5（質(zhì)量 ∶ 體積）的土水比例下測定；有機(jī)質(zhì)（OM）含量采用重鉻酸鉀滴定法測定；水解氮（AN）含量采用堿解擴(kuò)散法測定；有效磷（AP）含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀（AK）含量采用M3浸提法測定；全鉀（TK）含量采用濃硝酸消煮法測定。

1.4.3 土壤DNA的提取與群落檢測 根據(jù)E.Z.N.ASoil DNA kit試劑盒說明書，從土壤樣本中進(jìn)行微生物群落總DNA的提取，使用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA提取質(zhì)量，用NanoDrop 2000測定DNA濃度和純度。用內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)（ITS）序列可變區(qū)進(jìn)行PCR擴(kuò)增。用Illumina公司的Miseq PE300平臺(tái)進(jìn)行測序。

1.4.4 真菌FUNGuild功能的預(yù)測 用FUNGuild數(shù)據(jù)庫預(yù)測真菌群落的功能組成，根據(jù)營養(yǎng)方式不同，將真菌分為病理營養(yǎng)型（pathotroph）、共生營養(yǎng)型（symbiotroph）和腐生營養(yǎng)型（saprotroph）3種，基于以上營養(yǎng)方式，又分為動(dòng)物病原菌（animal pathogens）、叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi）、外生菌根真菌（ectomycorrhizal fungi）、杜鵑花類菌根真菌（ericoid mycorrhizal fungi）、葉內(nèi)生真菌（foliar endophytes）、地衣寄生真菌（lichenicolous fungi）、地衣共生真菌（lichenized fungi）、菌寄生真菌（mycoparasites）、植物病原菌（plant pathogens）、未定義根內(nèi)生真菌（undefined root endophytes）、未定義腐生真菌（undefined saprotrophs）和木質(zhì)腐生真菌（wood saprotrophs）12種。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用QIIME V1.9.1將經(jīng)過質(zhì)量篩選的真菌序列以97%的序列相似性聚類到OTU中，基于OTU豐度表在各分類學(xué)水平上分析樣本的群落組成。用OTU生成稀疏曲線，根據(jù)稀疏曲線OTU（指分類操作單元，通常用OTU表示，不會(huì)寫中文名稱）表，計(jì)算真菌多樣性、豐富度、均勻度和覆蓋度。應(yīng)用Adonis和PERMDISP分析，篩選不同處理土壤樣本中的共有OTU和特有OTU。通過分析不同樣本真菌群落結(jié)構(gòu)、組成和多樣性的變化，確定真菌群落與土壤環(huán)境因素間的相關(guān)性。

利用IBM SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)軟件，通過單因素方差分析（ANOVA）測定不同處理間的差異，用軟件Graphpad Prism 8.01繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對人參連作土壤性質(zhì)及養(yǎng)分含量的影響

從表1可以看出，SFC_CB處理組顯著提高了OM、TK含量，且均表現(xiàn)為SFC_CB>RSD_CB>SFC_RSD，其中OM含量分別為RSD_CB、SFC_RSD處理組的1.056、1.342倍，TK含量分別為RSD_CB、SFC_RSD處理組的1.018、1.027倍。RSD_CB處理組顯著提高了土壤EC值和AK、AN含量，且除AN含量外，均表現(xiàn)為RSD_CB>SFC_RSD>SFC_CB，其中EC值分別為SFC_RSD、SFC_CB處理組的1.152、1.942倍，AK含量分別為SFC_RSD、SFC_CB處理組的1.251、2.005倍。SFC_RSD 處理組顯著提高了土壤pH值和AP含量，且均表現(xiàn)為SFC_RSD> RSD_CB>SFC_CB，其中pH值分別為RSD_CB、SFC_CB處理組的1.012、1.042倍，AP含量分別為RSD_CB、SFC_CB處理組的1.755、2.446倍。

2.2 不同處理對人參連作土壤真菌群落多樣性和組成的影響

2.2.1 不同處理對人參連作土壤真菌群落多樣性和組成的影響 通過測序，從不同處理的12個(gè)土壤樣本（不同樣本序列數(shù)量范圍為69 292～71 961）中得到848 789條高質(zhì)量的基因序列，序列長度為 143～425 bp。這些序列以97%的相似性分布在774個(gè)不同OTU中。所有處理的真菌稀釋曲線都趨于飽和，表明測序工作在覆蓋真菌多樣性方面較為全面（圖1-A）。同時(shí)，3個(gè)處理共有的OTU數(shù)量為83個(gè)，而特有的OTU數(shù)量以RSD_CB處理最多（圖1-B）。此外，與RSD_CB處理組相比，SFC_CB、SFC_RSD處理組土壤的真菌群落豐富度、多樣性和均勻度均顯著降低，覆蓋度均顯著提高，但在豐富度、覆蓋度上，SFC_CB和SFC_RSD處理組間的差異不顯著（表2）。

2.2.2 不同處理對人參連作土壤真菌群落組成的影響 從不同處理土壤樣本的OTU中共檢測到5門9綱15目19科24屬。在門分類水平下，將相對豐度大于10%的菌門定為優(yōu)勢菌門，發(fā)現(xiàn)在SFC_CB、SFC_RSD處理組中僅有子囊菌門（Ascomycota，91.30%～98.22%）1個(gè)優(yōu)勢菌門，而在RSD_CB處理組中的優(yōu)勢菌門為子囊菌門（54.13%）、被孢霉門（Mortierellomycota，31.02%）和擔(dān)子菌門（Basidiomycota，11.64%）（圖2-A）。 在綱分類水平下，將相對豐度大于10%的菌綱定為優(yōu)勢菌綱，發(fā)現(xiàn)SFC_CB 處理組中的優(yōu)勢菌綱為錘舌菌綱（Leotiomycetes，80.79%）、 座囊菌綱（ Dothideomycetes，11.83%），RSD_CB處理組中的優(yōu)勢菌綱為糞殼菌綱（Sordariomycetes，40.40%）、被孢霉綱（Mortierellomycetes，30.95%）和銀耳綱（Tremellomycetes，10.61%），SFC_RSD處理組中的優(yōu)勢菌綱為錘舌菌綱（29.35%）、散囊菌綱（Eurotiomycetes，26.07%）和糞殼菌綱（24.09%）（圖2-B）。在目分類水平下，將相對豐度大于10%的菌目定為優(yōu)勢菌目，發(fā)現(xiàn)SFC_CB處理組的優(yōu)勢菌目為柔膜菌目（Helotiales，80.04%）、煤炱目（Capnodiales，11.65%），RSD_CB處理組中的優(yōu)勢菌目為被孢霉目（Mortierellales，30.95%）、肉座菌目（Hypocreales，18.05%）和糞殼菌目（Sordariales，17.68%），SFC_RSD處理組中優(yōu)勢菌目為柔膜菌目（Helotiales，26.80%）、肉座菌目（10.21%）、糞殼菌目（12.06%）和散囊菌目（Eurotiales，25.06%）（圖2-C）。在科分類水平下，將相對豐度大于10%的菌科定為優(yōu)勢菌科，發(fā)現(xiàn)SFC_CB處理組中的優(yōu)勢菌科為柔膜菌科（76.75%）和枝孢霉科（Cladosporiaceae，11.65%），RSD_CB處理組中的優(yōu)勢菌科為被孢霉科（Mortierellaceae，30.95%）、毛殼菌科（Chaetomiaceae，13.51%）和叢赤殼科（Nectriaceae，16.65%），SFC_RSD處理組中的優(yōu)勢菌科為柔膜菌科（26.34%）、曲霉科（Aspergillaceae， 24.84%）和毛殼科（12.02%）（圖2-D）。

根據(jù)所有樣本各屬分類平均豐度前20名作熱圖，發(fā)現(xiàn)在SFC_CB處理組中柱霉屬（Scytalidium）、枝孢菌屬（Cladosporium）、Tetracladium和unclassified_o_Helotiales的相對豐度顯著增加，曲霉屬（Aspergillus）、被孢霉屬（Mortierella）、鐮刀菌屬（Fusarium）、短梗蠕孢菌屬（Trichocladium）、毛殼菌屬（Chaetomium）、梭孢殼屬（Thielavia）、新赤殼屬（Neocosmospora）、Eleutherascus、Pseudeurotium和unclassified_k_Fungi的相對豐度顯著降低；在RSD_CB處理組中被孢霉屬、鐮刀菌屬、短梗蠕孢菌屬、毛殼菌屬、新赤殼屬、Tausonia、Pseudeurotium、Solicoccozyma和unclassified_k_Fungi的相對豐度顯著增加，柱霉屬、曲霉屬、梭孢殼屬、枝孢菌屬、Eleutherascus、Tetracladium和unclassified_o_Helotiales的相對豐度顯著降低；在SFC_RSD處理組中曲霉屬、梭孢殼屬（Thielavia）、Eleutherascus和unclassified_k_Fungi的相對豐度顯著增加，被孢霉屬、短梗蠕孢菌屬、枝孢菌屬、Tausonia、Pseudeurotium、Solicoccozyma和Tetracladium的相對豐度顯著降低（圖3）。

此外，不同處理組也塑造了共有、特有真菌微生物群。3個(gè)處理土壤中共有的OTU數(shù)量為83個(gè)，均占總保留OTU（774個(gè)）的10.72%，保留OTU的46.11%、17.85%和17.04%（表3）。大多數(shù)共有OTU被劃分為20個(gè)真菌屬，其中17個(gè)真菌屬的相對豐度在不同處理間發(fā)生了顯著變化（圖4）。此外，3個(gè)處理土壤中特有的OTU數(shù)量為499個(gè)，分別占總保留OTU（774個(gè)）的64.47%和保留OTU的11.67%、52.47%和48.05%（表3）。特有OTU被劃分為47個(gè)真菌屬，SFC_CB、RSD_CB、SFC_RSD處理組分別包含15、29、18個(gè)屬，表明強(qiáng)還原土壤滅菌技術(shù)能夠比氯化苦土壤熏蒸技術(shù)重組更多特有微生物群（表4）。其中，毛球腔菌屬（Setosphaeria）、Glomus、Lipomyces、Gorgomyces、Farlowiella、Lophiotrema、Saitozyma和unclassified_f_Chionosphaeraceae僅在SFC_CB處理組中存在；Chaetosphaeria、Burgoa、Schizothecium、Syncephalis、 Cladophialophora、Chloridium、Cercophora、Mastigobasidium、 Thelonectria、Minimedusa、Eucasphaeria、Humicolopsis_f_Pezizomycotina_fam_Incertae_sedis、unclassified_f_Nectriaceae、unclassified_f_Helotiaceae、unclassified_f_Melanommataceae、Dactylonectria、unclassified_f_Sordariaceae、unclassified_f_Microascaceae和Mastigobasidium unclassified_f_Hypocreales_fam_Incertae_sedis僅在RSD_CB處理組中存在；梭孢殼屬、根囊壺菌屬（Rhizophlyctis）、黑孢霉屬（Nigrospora）、黑團(tuán)孢屬（Periconia）、青霉屬（Penicillium）、厚壁孔孢屬（Gilmaniella）、曲霉屬（Aspergillus）、Talaromyces和unclassified_p_Chytridiomycota僅在SFC_RSD處理組中存在。

2.3 人參連作土壤真菌群落變化與環(huán)境因子的相關(guān)性分析

通過VIF方差膨脹因子分析，篩選去除VIF＞10的環(huán)境因子。經(jīng)過篩選，保留下EC值、pH值、SOM含量、AK含量和AP含量進(jìn)行相關(guān)性分析（表5）。將相對豐度排前20名的真菌屬與環(huán)境因子進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)真菌群落與環(huán)境因子存在顯著相關(guān)性（圖5）。其中，AP含量與Aspergillus呈極顯著正相關(guān)，與Tausonia呈顯著負(fù)相關(guān)，與Cladosporium呈極顯著負(fù)相關(guān)；pH值與Eleutherascus、Thielavia呈顯著正相關(guān)，與Chrysosporium、Westerdykella呈極顯著正相關(guān)；SOM含量與Tausonia呈顯著正相關(guān)；AK含量與Chaetomium呈顯著正相關(guān)，與unclassified_o_Helotiales呈顯著負(fù)相關(guān)；EC值與Neocosmospora、Epicoccum和Mortierella呈顯著正相關(guān)，與Chaetomium呈極顯著正相關(guān)，與Trichoderma呈顯著負(fù)相關(guān)。

2.4 土壤真菌群落FunGuild功能預(yù)測

采用FunGuild對不同處理土壤真菌群落進(jìn)行功能預(yù)測，共鑒定出12個(gè)主要功能分組（圖6）。在SFC_CB處理組中，木質(zhì)腐生真菌（wood saprotroph）的相對豐度最高，而動(dòng)物病原-植物病原-未定義腐生真菌（animal pathogen-plant pathogen-undefined saprotroph）、動(dòng)物病原-糞腐生-內(nèi)生- 附生-植物腐生- 木質(zhì)腐生真菌（animal pathogen-dung saprotroph-endophyte-epiphyte-plant saprotroph-wood saprotroph）和糞腐生-未定義腐生真菌（dung saprotroph-undefined saprotroph）基本沒有；在RSD_CB處理組中，內(nèi)生-垃圾腐生-土壤 腐生-未定義腐生真菌（endophyte-litter saprotroph- soil saprotroph-undefined saprotroph）的相對豐度最高，而木質(zhì)腐生真菌（wood saprotroph）和糞腐生-未定義腐生真菌（dung saprotroph-undefined saprotroph）的相對豐度最低。在SFC_RSD處理中，未定義腐生真菌（undefined saprotroph）的相對豐度最高，而植物病原菌（plant pathogen）的相對豐度最低。

3 討論

土壤為植物、微生物提供了生存環(huán)境，而其理化性質(zhì)和養(yǎng)分循環(huán)又直接影響著植物生長發(fā)育和微生物群落組成，對土壤改良和腐殖質(zhì)形成起到至關(guān)重要的作用［17，20］。大量研究發(fā)現(xiàn)，長期連作會(huì)導(dǎo)致土壤養(yǎng)分含量減少和土傳病原菌發(fā)生，而強(qiáng)還原土壤滅菌和氯化苦土壤熏蒸技術(shù)可改善土壤酸化、鹽漬化，增加土壤養(yǎng)分含量［21-22］。在本研究中，SFC_RSD處理組顯著提高了土壤pH值，表明強(qiáng)還原土壤滅菌、氯化苦土壤熏蒸技術(shù)均可緩解土壤酸化，而2種技術(shù)相結(jié)合的效果更顯著，與前人研究結(jié)果［18］一致。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，土壤pH值與梭孢殼屬、Chrysosporium、Eleutherascus和Westerdykella顯著正相關(guān)，表明pH值是轉(zhuǎn)化微生物的一個(gè)重要因素，與微生物豐富度、多樣性密切相關(guān)［23］。前人研究發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)還原土壤滅菌處理后，土壤鹽度（以EC值表示）顯著降低［24］，這與本研究結(jié)果略有不同。這可能與有機(jī)基質(zhì)添加和厭氧過程有關(guān)，導(dǎo)致特定微生物類群和特定功能基因大量繁殖。劉世鵬等研究發(fā)現(xiàn)，金銀花樹根系分泌N、P、S等在提高土壤肥力的同時(shí)，對Solicoccozyma、Tausonia、曲霉屬等有害真菌有抑制作用［25］。土壤有機(jī)質(zhì)是植物營養(yǎng)的主要來 源之一，能促進(jìn)植物生長發(fā)育和營養(yǎng)元素分解，?改善土壤性質(zhì)［26］。本研究發(fā)現(xiàn)，SFC_CB、RSD_CB處理組均可顯著提高土壤SOM含量，且SOM含量與Tausonia顯著正相關(guān)。這可能與2個(gè)方面的原因有關(guān)，一是土壤中的致病真菌增加，需要分泌更多營養(yǎng)物質(zhì)來抑制其生長繁殖；二是土壤中添加的復(fù)合微生物菌肥加快了土壤中有機(jī)物質(zhì)的分解，從而提高了土壤SOM含量。此外，添加可分解碳源和灌水覆膜對營養(yǎng)元素及其轉(zhuǎn)化的影響在不同研究中并不一致。營養(yǎng)元素及其有效性的升高或降低可能直接源于有機(jī)物的厭氧降解，也可能間接來源于營養(yǎng)元素的循環(huán)［27-28］。本研究發(fā)現(xiàn)，RSD_CB處理組可顯著提高土壤AK、AN含量，降低土壤TK、AP含量。其中，AK含量與毛殼菌屬顯著正相關(guān)，而毛殼菌屬是一種生防菌，可降解土壤中纖維素及木質(zhì)素等，從而導(dǎo)致土壤AK含量增加［17］。土壤水解氮又稱堿解氮，包括無機(jī)態(tài)氮及易水解的有機(jī)態(tài)氮，土壤AN含量的增加可能與土壤中反硝化細(xì)菌的減少有關(guān)。前人研究發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)還原土壤滅菌可顯著提高土壤AP含量［29］，這與本研究結(jié)果略有差異，可能因?yàn)锳P含量與曲霉屬呈極顯著正相關(guān)，與Tausonia呈顯著負(fù)相關(guān)，而曲霉屬、Tausonia均為致病真菌，抑制了磷的吸收，降低了磷的有效性。

真菌是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組分之一，能夠分解土壤有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)，為植物生長發(fā)育提供養(yǎng)分［30-31］。對真菌豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和覆蓋度指數(shù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，RSD_CB處理組顯著提高了土壤真菌群落豐富度、多樣性和均勻度，降低了覆蓋度，這與前人的研究結(jié)果［27］一致，可能是因?yàn)椴煌瑒?dòng)物糞便的發(fā)酵組合可以刺激真菌類群，從而獲得更高的真菌多樣性。同時(shí)，本研究從不同處理土壤樣本中共檢測到5門9綱15目19科24屬，其中共有優(yōu)勢菌門為子囊菌門，占比達(dá)54.13%～98.22%，其之所以在該研究區(qū)占有較高的比重，與其遺傳特性有關(guān)。子囊菌門是分解有機(jī)物料的關(guān)鍵菌群，具有較高的物種多樣性和進(jìn)化速度［32-33］。但在RSD_CB處理組中，除子囊菌門外，擔(dān)子菌門也為優(yōu)勢菌門。擔(dān)子菌門多為腐生菌，可以促進(jìn)土壤物質(zhì)循環(huán)，而許多菌根真菌也為擔(dān)子菌，可以拮抗根部病原菌，改良土壤微生態(tài)環(huán)境［34］。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，除在門水平各處理組成較為相似外，從目水平到科水平，不同處理的土壤優(yōu)勢菌群均存在差異，這可能歸因于有機(jī)物料的碳成分和分解特性，因?yàn)椴煌袡C(jī)物料在碳成分、分解特性上存在差異，這種差異對微生物群落組成的影響也不同［35］。從屬水平進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)RSD_CB處理組雖然增加了鐮刀菌屬這一致病菌的相對豐度，但是也增加了被孢霉屬、毛殼菌屬等有益菌的相對豐度。被孢霉屬、毛殼菌屬均是具有較強(qiáng)分解纖維素能力的真菌，對改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤養(yǎng)分有效性具有良好效果［17，36-37］。鐮刀菌屬是一種土傳致病菌，在多數(shù)土壤中均大量存在，總的來說，RSD_CB處理組中有益菌的數(shù)量大于致病菌數(shù)量，會(huì)使植物趨于正向生長，因此可忽略不計(jì)。此外，特定微生物類群的豐度、多樣性和活性是決定特定土壤功能的重要因素。本研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)共有OTU被劃分為20個(gè)真菌屬，其中有17個(gè)真菌屬的相對豐度在不同處理間發(fā)生了顯著變化。而特有OTU被劃分為47個(gè)真菌屬，SFC_CB、RSD_CB、SFC_RSD處理組分別包含15、29、18個(gè)屬，可能因?yàn)椴煌袡C(jī)殘留物組合刺激了微生物種群，從而增加了微生物多樣性。

采用FunGuild對不同處理土壤真菌群落進(jìn)行功能預(yù)測，共鑒定出12個(gè)主要功能分組。根據(jù)營養(yǎng)類型主要分為腐生營養(yǎng)型、病理營養(yǎng)型和復(fù)合營養(yǎng)型，其中腐生營養(yǎng)型、復(fù)合營養(yǎng)型所占比例較高，病理營養(yǎng)型所占比例較低。病理營養(yǎng)型真菌主要從宿主細(xì)胞獲取營養(yǎng)來源，可以抑制植物生長，表明3種處理均可減少病原真菌的數(shù)量［38-39］。但在本研究土壤中，幾乎沒有發(fā)現(xiàn)共生營養(yǎng)型真菌，這可能與試驗(yàn)前期該地區(qū)連續(xù)多年種植人參有關(guān)，土壤連續(xù)多年種植人參會(huì)導(dǎo)致土壤養(yǎng)分降低，從而降低共生真菌的相對豐度［40］。同時(shí)，不同處理土壤真菌功能組相對豐度并不相同，在SFC_CB處理組中，木質(zhì)腐生真菌的相對豐度最高，在RSD_CB處理組中，內(nèi)生-垃圾腐生-土壤腐生-未定義腐生真菌的相對豐度最高，在SFC_RSD處理中，未定義腐生真菌的相對豐度最高。這可能與人為翻動(dòng)土壤和施入復(fù)合微生物菌肥有關(guān)，由于改變了真菌生存環(huán)境，使易受人為干擾的真菌功能進(jìn)行了轉(zhuǎn)換，趨于復(fù)雜化［41］。此外，不同處理中未明確分類的真菌仍有很多，還需通過宏基因組進(jìn)行進(jìn)一步的功能挖掘。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，氯化苦土壤熏蒸技術(shù)和強(qiáng)還原土壤滅菌技術(shù)均能顯著改變土壤養(yǎng)分含量和真菌群落結(jié)構(gòu)。其中，SFC_CB處理組顯著提高了土壤SOM、TK含量，RSD_CB處理組顯著提高了土壤EC值和AK、AN含量，SFC_RSD處理組顯著提高了土壤pH值和AP含量，且土壤真菌群落組成與土壤養(yǎng)分密切相關(guān)，其中EC值、pH值、SOM含量、AK含量和AP含量是主要驅(qū)動(dòng)因素。同時(shí)，不同處理除在門水平組成較為相似外，從目水平到屬水平土壤優(yōu)勢菌群均存在差異，且RSD_CB處理組顯著增加了被孢霉屬、毛殼菌屬等有益菌的豐度。此外，從不同處理土壤中共鑒定出12個(gè)真菌功能群，不同處理均表現(xiàn)為腐生營養(yǎng)型和復(fù)合營養(yǎng)型所占比例較高，病理營養(yǎng)型所占比例較低。綜上，強(qiáng)還原土壤滅菌技術(shù)有望替代傳統(tǒng)的化學(xué)熏蒸技術(shù)，用于消減連作障礙土壤。

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收 稿日期：2023-02-08

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（編號(hào)：82204558）；吉林省重大科技專項(xiàng)（編號(hào)：20200504003YY）；吉林省自然科學(xué)基金（編號(hào)：YDZJ202101ZYTS015）；吉林省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（編號(hào)：20220204078YY）；長春市科技發(fā)展規(guī)劃（編號(hào)：21ZGY13）；長春中醫(yī)藥大學(xué)青年科學(xué)家項(xiàng)目（編號(hào)：QNKXJ2-2021ZR19）。

作者簡介：戰(zhàn) 宇（1995—），女，吉林長春人，博士研究生，主要從事中藥學(xué)方面的研究。E-mail：2507546505@qq.com。

通信作者：李 瓊，博士，助理研究員，主要從事藥用植物栽培研究。E-mail：wode17k@163.com。