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增施微藻和牛糞有機肥對土壤化學(xué)性質(zhì)和細(xì)菌群落以及烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響

2024-08-04 00:00:00趙詣符昌武劉毅向東王振華秦紅靈程昌新李強
關(guān)鍵詞:微藻

摘要: 【目的】研究增施微藻和牛糞有機肥對煙草生長、產(chǎn)質(zhì)量及土壤細(xì)菌群落的影響。【方法】設(shè)置微藻、牛糞有機肥、微藻+牛糞有機肥和空白對照(CK) 4 個田間試驗處理,監(jiān)測煙株農(nóng)藝性狀、烤后煙葉產(chǎn)量和化學(xué)成分,測定土壤化學(xué)性質(zhì),運用熒光定量PCR、Illumina Miseq 測序等分子生物學(xué)技術(shù)分析土壤細(xì)菌群落豐度和組成。【結(jié)果】與CK 相比,增施微藻+牛糞有機肥可顯著增加土壤硝態(tài)氮、溶解性有機碳、有效磷和速效鉀含量,改善土壤pH;煙株圓頂期株高和葉數(shù)顯著增加,烤后煙葉中總氮、鉀、煙堿、總糖和還原糖含量以及氮堿比和鉀氯比顯著增加,煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值分別提高13.70% 和16.78%;可提高土壤細(xì)菌群落多樣性,優(yōu)化土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu),其中芽孢桿菌屬(Bacillus) 的相對豐度升高,提升了土壤細(xì)菌群落抑制青枯病害的能力。典型對應(yīng)分析結(jié)果表明:土壤pH 以及硝態(tài)氮和速效鉀含量是影響土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成的關(guān)鍵因素?!窘Y(jié)論】增施微藻和牛糞有機肥可提高土壤養(yǎng)分含量,活化土壤有益微生物,提高細(xì)菌群落抑制青枯病菌的能力,改善土壤微生態(tài)環(huán)境,促進(jìn)煙草生長,提高煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)。

關(guān)鍵詞: 微藻;牛糞有機肥;土壤化學(xué)性質(zhì);煙葉產(chǎn)質(zhì)量;細(xì)菌群落

中圖分類號: S141.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號: 1004–390X (2024) 03?0172?10

煙草是中國重要的經(jīng)濟(jì)作物,其種植面積和總產(chǎn)量均占世界1/3 以上[1]?;示哂兴傩юB(yǎng)分含量高和肥效快等優(yōu)點,對促進(jìn)煙草生長和提高煙葉產(chǎn)量具有重要作用,在煙草生產(chǎn)中被廣泛施用。然而,化肥長期過量施用,會引起土壤板結(jié)、酸化、有機質(zhì)含量減少和微生物多樣性降低等一系列問題,嚴(yán)重影響煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量,制約煙草產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[2-3]。有機肥施用不僅能提高土壤總孔隙度,使耕層土壤變松和持水能力增加,還能活化土壤養(yǎng)分和促進(jìn)有機質(zhì)累積,提高土壤微生物多樣性和酶活性等[4]。牛糞含有烤煙生長所必需的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素,是優(yōu)質(zhì)的有機肥源[5]。增施牛糞不僅能顯著改善土壤質(zhì)地和養(yǎng)分狀況,提高土壤微生物數(shù)量和多樣性[6],還能促進(jìn)煙株生長,增加煙葉干物質(zhì)和致香物質(zhì)總量,促進(jìn)煙葉化學(xué)成分更協(xié)調(diào),從而提高煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量[7]。

微藻是一組高度多樣化的光合微生物,包括原核生物(如藍(lán)藻) 和真核生物(如綠藻、硅藻、裸藻)[8]。作為新型微生物肥料,微藻具有改良土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤肥力、促進(jìn)植物生長和改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)等優(yōu)點[9]。目前已應(yīng)用于水稻、小麥、玉米、番茄等作物生產(chǎn)中[10-13]。RENUKA 等[14]將藍(lán)藻和綠藻復(fù)合物施用于小麥后,土壤微生物活性增強,土壤有機碳含量增加,可促進(jìn)小麥生長和增加產(chǎn)量。沈銀武等[15]將藍(lán)藻與無機肥料配施發(fā)現(xiàn):適量的藍(lán)藻有機無機復(fù)混肥對煙草產(chǎn)量和質(zhì)量有促進(jìn)作用。然而,微藻和有機肥組合施用在煙草生產(chǎn)中的應(yīng)用鮮有報道,其對土壤化學(xué)性質(zhì)、煙株生長和煙葉產(chǎn)質(zhì)量及土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響尚不明確。

本研究選取典型植煙大田,設(shè)置空白對照(不施微藻和牛糞有機肥)、微藻、牛糞有機肥、微藻+牛糞有機肥4 種處理,在煙株生長關(guān)鍵期觀測煙株農(nóng)藝性狀,測定土壤化學(xué)性質(zhì)、烤后煙葉產(chǎn)量和化學(xué)成分,利用熒光定量PCR、Illumina Miseq測序等技術(shù)分析土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu),揭示增施微藻和牛糞有機肥對植煙土壤化學(xué)性質(zhì)、煙株生長、煙葉質(zhì)量及土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響,以期為煙草產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況和試驗材料

試驗地位于湖南省張家界市桑植縣龍?zhí)镀烘?zhèn)(29°18′N,110°02′E),其土壤基本理化性質(zhì)為:有機質(zhì)含量22.36 g/kg,全氮含量1.27 g/kg,全磷含量0.60 g/kg,全鉀含量24.84 g/kg,有效磷含量83.44 mg/kg,速效鉀含量123.69 mg/kg,銨態(tài)氮含量37.41 mg/kg,硝態(tài)氮含量7.21 mg/kg,溶解性有機碳含量65.89 mg/kg,pH 值6.48。按照當(dāng)?shù)責(zé)熑~生產(chǎn)實際肥料需求,施氮量為120 kg/hm2,養(yǎng)分比例為N∶P2O5∶K2O=1∶1∶3。

供試煙草品種為K326,由張家界市煙草公司提供。微藻主要成分為固氮藍(lán)藻、蛋白核小球藻和小單岐藻,有效活菌數(shù)為3×106 個/mL,由湖南省耕天下生物科技有限公司提供。牛糞有機肥主要成分為牛糞、谷糠、蘑菇菌渣等,有機質(zhì)含量≥30%,N+P2O5+K2O 含量≥5%,由湖南神隆華綠肥業(yè)有限公司提供。

1.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)置4 個處理: 常規(guī)施肥(CK); 增施微藻(M),由微藻原液1 mL 兌水稀釋100 倍而成;增施牛糞有機肥(NF),施肥量為 3 000 kg/hm2;增施微藻+牛糞有機肥(MNF),微藻配制同M 處理,牛糞有機肥施肥量同NF 處理。微藻于煙苗移栽3 d 后穴施;牛糞有機肥與煙草專用肥混合后作基肥撒施,條施后起壟。試驗采用完全隨機區(qū)組設(shè)計,每個處理設(shè)置3 個重復(fù),共12 個小區(qū),每個小區(qū)7 壟,每壟17 株,株行距為1.2 m×0.5 m,其他生產(chǎn)技術(shù)措施和當(dāng)?shù)匾恢隆?/p>

1.3 土壤采集

煙苗于2021 年5 月10 日移栽, 移栽前采集1 次土樣作為起始對照(CK0),分別于7 月12 日(旺長期) 和8 月25 日(成熟期) 各取1 次土壤樣品。每個小區(qū)采用抖根法收集5 株煙草根際土壤并充分混勻,去除土壤中的雜草、石塊等雜質(zhì),一部分用于測定土壤化學(xué)性質(zhì),另一部分儲存于?80 ℃ 冰箱中,用于分析土壤細(xì)菌群落。

1.4 測定方法

1.4.1 土壤化學(xué)性質(zhì)的測定

土壤pH 采用電位法測定; 采用硫酸鉀溶液浸提新鮮土壤,銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量采用AA3 流動注射分析儀測定;土壤溶解性有機碳含量采用可溶性有機碳分析儀測定;采用碳酸氫鈉浸提有效磷,再采用AA3 流動注射分析儀測定其含量;采用醋酸銨浸提速效鉀,再采用火焰光度計測定其含量[16]。

1.4.2 烤煙農(nóng)藝性狀調(diào)查

按照《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測量方法》(YC/T142—2010)[17]調(diào)查煙草農(nóng)藝性狀,包括團(tuán)棵期、現(xiàn)蕾期、圓頂期的株高、有效葉數(shù)、最大葉面積、莖圍和節(jié)距。

1.4.3 烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀與化學(xué)成分

按照《烤煙》(GB 2635—1992)[18]對烤后煙葉進(jìn)行分級,稱量烤后煙葉各等級質(zhì)量,計算上等煙、中等煙、下等煙的比例和產(chǎn)量,并按當(dāng)年收購價計算產(chǎn)值。對烤后煙葉的化學(xué)成分進(jìn)行分析,測定指標(biāo)包括煙堿、總糖、還原糖、總氮、鉀和氯含量,測定方法按照文獻(xiàn) [19] 進(jìn)行,所測化學(xué)成分含量換算為百分率。

1.4.4 土壤細(xì)菌與青枯菌的熒光定量PCR

16S rRNA 基因定量采用1369F/1492R 通用引物(F: 5′-CGGTGAATACGTTCYCGG-3′; R: 5′-GGWTACCTTGTTACGACT-3′);青枯雷爾氏桿菌定量采用特異性引物(F:5′-GAACGCCAACGGTGCGAACT-3′;R:5′-GGCGCCTTCAGGGAGGTC-3′)[20]。PCR 反應(yīng)體系均為10 μL,包括SYBRGreen II (Takara) 5 μL,10 μmol/L 上、下游引物各1 μL,DNA 模板1 μL,加RNase-Free ddH2O 補足體系。16S rRNA 的PCR 程序為:95 ℃ 預(yù)變性2 min;95 ℃ 變性5 s,58 ℃ 退火20 s,72 ℃ 延伸20 s,循環(huán)40 次;溶解曲線程序為:95 ℃ 15 s,60 ℃ 15 s 和95 ℃ 15 s。青枯雷爾氏桿菌的PCR程序為:95 ℃ 預(yù)變性2 min;95 ℃ 變性5 s,61 ℃退火20 s,72 ℃ 延伸20 s,循環(huán)40 次;溶解曲線程序為95 ℃ 15 s,60 ℃ 15 s 和95 ℃ 15 s。將含有目標(biāo)基因片段的質(zhì)粒以10 倍濃度梯度稀釋,以制備標(biāo)準(zhǔn)曲線。擴增效率均在90%~110% 范圍內(nèi),R2 均達(dá)到0.99。

1.4.5 土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分析

采用CTAB 法[21]提取土壤DNA,通過1% 瓊脂糖凝膠電泳和紫外可見分光光度計(ND-1000,德國) 檢測DNA 的質(zhì)量和濃度;將DNA 樣品送至上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司進(jìn)行IlluminaMiseq 測序;上傳測序原始數(shù)據(jù)至NCBI 的SRA數(shù)據(jù)庫,登錄號為PRJNA937210。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

采用SPSS 20.0 對土壤化學(xué)性質(zhì)、煙葉各項指標(biāo)、土壤細(xì)菌和青枯菌的豐度及α 多樣性指數(shù)進(jìn)行單因素方差分析;采用Origin pro 2022 繪圖;采用Canoco 5 對土壤細(xì)菌群落與土壤化學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系進(jìn)行典型對應(yīng)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤化學(xué)性質(zhì)

增施微藻和牛糞有機肥能夠提高土壤pH,增加或顯著增加土壤硝態(tài)氮、溶解性有機碳、有效磷和速效鉀含量(表1)。在煙株旺長期(7 月12日),NF 和MNF 處理的土壤pH 以及硝態(tài)氮、溶解性有機碳和速效鉀含量均顯著高于CK 處理,銨態(tài)氮含量則顯著低于CK 處理。在煙株成熟期(8 月25 日),NF 處理的土壤pH 以及硝態(tài)氮、溶解性有機碳、有效磷和速效鉀含量均顯著高于CK 處理;MNF 處理的土壤硝態(tài)氮、溶解性有機碳、有效磷和速效鉀含量均顯著高于CK 處理。

2.2 煙株農(nóng)藝性狀

增施微藻和牛糞有機肥可促進(jìn)煙株生長(表2)。煙株團(tuán)棵期,M 處理的煙株葉數(shù)和莖圍較CK 處理分別顯著提高35.95% 和12.52%;煙株現(xiàn)蕾期,NF 和MNF 處理的煙株葉數(shù)較CK 處理分別顯著提高16.82% 和16.38%;煙株圓頂期,MNF 處理的煙株葉數(shù)和株高顯著高于其他處理,較CK 處理分別顯著提高29.24% 和25.56%。

2.3 烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀與化學(xué)成分

增施微藻和牛糞有機肥可提高煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值(表3)。與CK 相比,M、NF 和MNF 處理的煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值均顯著提高,產(chǎn)量分別提高6.61%、10.01% 和13.70%,產(chǎn)值分別提高4.24%、6.11%和16.78%,且以MNF 處理的產(chǎn)量與產(chǎn)值最高。

由圖1 可知:與CK 處理相比,M 處理的煙葉還原糖含量、總糖含量和糖堿比顯著增加;NF處理的煙葉總氮和煙堿含量顯著增加,中部葉還原糖含量和氮堿比顯著增加,上部葉氯含量顯著增加但糖堿比顯著減少;MNF 處理的煙葉總氮、鉀、煙堿、還原糖和總糖含量以及鉀氯比和氮堿比均顯著增加,且各含量相對比較適中。

2.4 土壤細(xì)菌與青枯菌豐度

由圖2 可知:增施微藻和牛糞有機肥可提高土壤中的細(xì)菌豐度,并抑制青枯菌豐度的增加。煙株成熟期(8 月),NF 和MNF 處理的細(xì)菌豐度顯著高于CK 處理。從煙苗移栽(CK0) 到煙葉成熟,CK 處理的土壤青枯菌豐度顯著增加,但NF 和MNF 處理的土壤青枯菌豐度增幅更?。慌cCK 處理相比,成熟期NF 和MNF 處理的土壤青枯菌豐度分別降低37.00% 和40.06%。

2.5 土壤細(xì)菌群落的多樣性和組成

增施微藻和微藻+牛糞有機肥可提高土壤細(xì)菌多樣性(圖3)。M 處理和MNF 處理在旺長期和成熟期的Shannon 指數(shù)均顯著高于CK 處理;各處理的Shannon 指數(shù)隨時間呈上升趨勢,但CK處理、M 處理和NF 處理均未達(dá)到顯著差異水平,而MNF 處理Shannon 指數(shù)顯著增加。各時期各處理間的Simpson 指數(shù)均無顯著差異。

施入微藻和牛糞有機肥可顯著影響細(xì)菌群落組成(圖4)。門水平上,變形菌門(Proteobacteria)為各處理中土壤細(xì)菌群落最優(yōu)勢的門,其在各處理中的相對豐度均大于25%。與CK 處理相比,MNF 處理酸桿菌門(Acidobacteria) 的相對豐度顯著降低;煙株旺長期,NF 處理和MNF 處理放線菌門(Actinobacteria) 的相對豐度顯著增加。屬水平上,鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas) 為各處理土壤細(xì)菌群落中最優(yōu)勢的屬,其在CK 處理中的相對豐度隨時間有所增加, 而在M 處理、NF 處理和MNF 處理中的相對豐度隨時間有所下降。煙株成熟期,NF 處理和MNF 處理的芽孢桿菌屬(Bacillus) 相對豐度顯著高于CK 處理和M處理。

2.6 土壤細(xì)菌群落與土壤化學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系

由圖5 可知:增施牛糞有機肥和微藻+牛糞有機肥對土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響較大。M 處理與CK 處理土壤聚集在一起,而NF 處理和MNF處理分別與其他處理的土壤分離,表明差異較大。此外,土壤化學(xué)性質(zhì)可顯著影響土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)。土壤pH 以及硝態(tài)氮和速效鉀含量對土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)有極顯著影響(Plt;0.01),而銨態(tài)氮含量對土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)有顯著影響(Plt;0.05)。

3 討論

3.1 增施微藻和牛糞有機肥對土壤性質(zhì)的影響

微藻可提高土壤肥力和改善土壤微生態(tài)環(huán)境,如增加土壤有機質(zhì)、氮、磷等養(yǎng)分含量及調(diào)節(jié)土壤pH 值,增強土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性等[22]。本研究中,與CK 相比,增施微藻對土壤氮、磷含量的改善未達(dá)到顯著效果,其原因與土壤的性狀和微生態(tài)環(huán)境以及微藻的施用量等因素有關(guān)。與CK 相比,增施牛糞有機肥可顯著提高土壤pH、硝態(tài)氮、溶解性有機碳和速效鉀含量,而銨態(tài)氮含量下降,這與郭龍等[6]的研究結(jié)果一致。增施微藻+牛糞有機肥可顯著增加土壤溶解性有機碳、硝態(tài)氮、速效鉀和有效磷的含量;與只增施牛糞有機肥相比,可顯著增加土壤硝態(tài)氮、速效鉀和有效磷的含量。其原因是牛糞有機肥施入可改善土壤質(zhì)地及微生態(tài)環(huán)境,促進(jìn)微藻等微生物的繁殖和活動,一方面促進(jìn)微藻對土壤碳的同化和有機磷的礦化,另一方面加快牛糞有機肥養(yǎng)分釋放和積累[9, 23]。

3.2 增施微藻和牛糞有機肥對煙株農(nóng)藝性狀、烤后煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

微藻可以合成和分泌多種活性物質(zhì),如生長素、細(xì)胞分裂素、赤霉素等,對促進(jìn)植物生理代謝和生長調(diào)節(jié)發(fā)揮著重要作用[8]。已有研究表明:施用微藻可顯著提高小麥和番茄的株高和產(chǎn)量[24],提升黃瓜可溶性總糖等營養(yǎng)品質(zhì)[25]。本研究中,增施微藻可顯著增加煙株在團(tuán)棵期的葉數(shù)和莖圍,提高烤后煙葉產(chǎn)量、總糖和還原糖含量以及糖堿比,其原因是煙株利用微藻合成和分泌的促生長活性物質(zhì)刺激自身更快地代謝和發(fā)育,促進(jìn)化學(xué)物質(zhì)的合成和積累[26]。增施微藻+牛糞有機肥對促進(jìn)煙株生長、提高煙葉產(chǎn)量以及協(xié)調(diào)化學(xué)成分的效果最好,其原因主要為:首先,牛糞含有豐富的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素,可為煙株生長提供大量養(yǎng)分[5];其次,牛糞有機肥可以改善土壤質(zhì)地,提高耕層土壤總孔隙度及持水能力等,優(yōu)化煙株生長的微生態(tài)環(huán)境[7];第三,牛糞有機肥提供的營養(yǎng)元素以及對土壤微生態(tài)環(huán)境的改善也可促進(jìn)微藻的繁殖和活性,不僅有利于微藻促生活性物質(zhì)的分泌,也有利于牛糞有機肥養(yǎng)分的釋放,進(jìn)而促進(jìn)煙株生長[27]。因此,增施微藻+牛糞有機肥能有效提高土壤有機質(zhì)含量,調(diào)節(jié)土壤碳氮比值,改善土壤微生態(tài)環(huán)境,使土壤養(yǎng)分供應(yīng)更加協(xié)調(diào)[28],更有利于煙葉對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與轉(zhuǎn)化,進(jìn)而促進(jìn)煙株生長,改善煙葉品質(zhì)。

3.3 增施微藻和牛糞有機肥對土壤細(xì)菌群落的影響

土壤微生物是土壤微生態(tài)的重要組成部分,是驅(qū)動土壤養(yǎng)分循環(huán)的關(guān)鍵因子,對維持土壤質(zhì)量、促進(jìn)植物生長等具有重要作用。本研究表明:增施微藻+牛糞有機肥可顯著提高土壤中細(xì)菌豐度,增加土壤細(xì)菌群落多樣性,改變細(xì)菌群落結(jié)構(gòu),這與HU 等[29]的研究結(jié)果相似。微藻和牛糞有機肥施入土壤后,可通過調(diào)節(jié)土壤pH 值和提高土壤養(yǎng)分含量改善土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)[22],同時,微藻可釋放類型多樣的胞外物質(zhì)(如糖類和氨基酸)[27]及自身細(xì)胞死亡后的有機物,而牛糞可影響這些代謝物的濃度[29],從而顯著改善細(xì)菌棲息的土壤微生態(tài)環(huán)境和營養(yǎng)條件,促進(jìn)細(xì)菌的生命活動,驅(qū)動土壤細(xì)菌群落的構(gòu)建,促使土壤形成不同數(shù)量和種類的細(xì)菌群落[30]。在門水平上,施入微藻和牛糞有機肥可增加部分門的豐度,如芽單胞菌門、放線菌門和擬桿菌門。芽單胞菌門常見于營養(yǎng)豐富的土壤環(huán)境中,能將各種糖分子轉(zhuǎn)化為維生素,促進(jìn)煙草生長,也能產(chǎn)生抗菌物質(zhì),提高煙草抗逆能力[31]。放線菌門可通過分解土壤中植物有機殘體、纖維素、木質(zhì)素等改善土壤養(yǎng)分狀況,有利于煙株對土壤養(yǎng)分的吸收利用,一些放線菌還可產(chǎn)生生長素促進(jìn)煙株根系的生長發(fā)育,刺激根系分泌糖類、氨基酸等活性物質(zhì),為土壤細(xì)菌生長提供重要的營養(yǎng)及能量來源,進(jìn)一步優(yōu)化土壤微生態(tài)環(huán)境[32]。擬桿菌門生態(tài)適應(yīng)性強,能夠分泌多種胞外水解酶和碳水化合物活性酶,降解土壤中的復(fù)雜有機質(zhì),促進(jìn)土壤養(yǎng)分的釋放[33]。這些細(xì)菌門通過分泌多種酶或活性物質(zhì),提高土壤養(yǎng)分有效性,改善土壤性質(zhì),促進(jìn)煙株對養(yǎng)分的吸收利用,從而促進(jìn)煙草生長發(fā)育。但是,施入微藻和牛糞有機肥降低了酸桿菌門的相對豐度。酸桿菌門參與鐵循環(huán)和光合作用等物質(zhì)循環(huán)和生態(tài)環(huán)境構(gòu)建過程,可以作為較貧瘠土壤環(huán)境的指標(biāo),其豐度越低,土壤質(zhì)量越高[34],因此,增施微藻和牛糞有機肥改善了土壤質(zhì)量。在屬水平上,施入微藻和牛糞有機肥后增加了芽孢桿菌屬的相對豐度。芽孢桿菌能通過產(chǎn)生胞外多聚物和有機酸等機制促進(jìn)土壤礦物中鉀和不溶性磷的釋放,促進(jìn)煙株對鉀素和磷素的吸收和利用,進(jìn)而提高煙葉產(chǎn)量[35]。土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與土壤環(huán)境因子關(guān)系密切,土壤pH、養(yǎng)分、水分和通氣狀況的改善都可能引起一些細(xì)菌群體快速繁衍成為優(yōu)勢群體,導(dǎo)致群落組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化[36]。在本研究中,土壤pH、硝態(tài)氮含量和速效鉀含量可極顯著影響土壤細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu),是影響細(xì)菌群落的關(guān)鍵因子。土壤 pH 可通過影響細(xì)菌代謝酶活性及細(xì)胞膜穩(wěn)定性,進(jìn)而影響細(xì)菌對土壤養(yǎng)分的吸收利用能力,使土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變[37]。煙草在生長過程中對氮素(尤其是硝態(tài)氮) 和鉀素的需求較大,煙株從土壤中獲取水分和養(yǎng)分的同時改變了土壤性質(zhì)和土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu),進(jìn)而影響煙株自身和后續(xù)的生長[38]。本研究還發(fā)現(xiàn):增施微藻和牛糞有機肥可降低青枯菌豐度,這可能是因為施用微藻和牛糞有機肥促進(jìn)了拮抗青枯菌的益生菌群大量繁殖[39],如對青枯病菌具有顯著抑制效果的芽孢桿菌屬的相對豐度顯著增加。芽孢桿菌是防控?zé)煵萸嗫菥挠行м卓咕?,通過與病原體爭奪營養(yǎng)和生存空間、分泌類植物激素和抗菌物質(zhì)、誘導(dǎo)植物抗性等機制減少煙草青枯病發(fā)生[40]。

4 結(jié)論

增施微藻和牛糞有機肥可改善土壤pH,增加土壤硝態(tài)氮、溶解性有機碳、有效磷、速效鉀等養(yǎng)分含量,提高土壤細(xì)菌群落多樣性,有利于有益微生物如芽孢桿菌的富集,抑制土傳病原菌青枯菌的數(shù)量,改善土壤微生態(tài)環(huán)境,從而促進(jìn)煙株生長,提高煙葉的產(chǎn)量與品質(zhì)。

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責(zé)任編輯:何謦成

基金項目:湖南省自然科學(xué)基金面上項目(2022JJ30647);湖南創(chuàng)新型省份建設(shè)專項經(jīng)費(2021NK2028) ;湖南省煙草公司張家界市公司項目(202103);湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司項目(KY2020JD0010)。

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