不同生长时期植烟根际微生物与土壤养分的关系

李小龙++吴晓宗++曾强++王淑玉++李红丽++王岩

摘 要：为掌握植烟根际微生物与土壤养分在烟草生长期的动态变化及相互关系，对植烟根际和非根际主要微生物以及根际土壤基本养分进行了测定，并对不同生长期的根际微生物和土壤基本养分进行多元回归分析，观察了它们之间的相关性。结果表明：在植烟生长不同阶段，根际微生物数量和根际土壤基本养分的利用率变化明显，旺长期时的真菌数量是团棵期时的近6倍。根际微生物与土壤养分之间的相关性在团棵期、旺长期和采摘期有很大差别，说明根际微生物区系的数量、种类以及组成比例都在动态变化。

关键词：根际微生物；土壤养分；生物防治；生长时期

中图分类号：S572.061 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.08.011

Abstract：In order to understand the dynamic change of tobacco rhizosphere soil microbial biomass and nutrition， rhizosphere and non-rhizosphere main microorganism and rhizosphere soil nutrient were determined， multiple regression between rhizosphere microbial biomass and soil nutrient at different growth stages was analyzed， the correlation between them was observed. The results showed that tobacco rhizosphere microbial biomass and utilization of soil nutrients in different growth phases changed obviously， fungi at vigorous growing stage was nearly 6 times than at rosette stage. Correlation between soil nutrient and rhizosphere microorganisms in the rosette stage， vigorous growing and harvesting period changed greatly， it accounted for that rhizosphere microflora quantity， species and composition was in dynamic change.

Key words： rhizosphere microorganisms； soil nutrients； biocontrol； growth stages

根际（Rhizosphere）是指由植物根系与根际土壤微生物之间相互作用所形成的微小土壤区域，是土壤生态系统最活跃的界面[1]。植烟从土壤中吸取养分，土壤养分直接影响植烟生长；土壤微生物通过分解动植物残体参与生态系统的能量流动和物质循环，间接影响植烟的生长。在烟株生长过程中，土壤养分、土壤微生物两者互相作用，相互影响。

烟草青枯病（Bacterial wilt）是福建省烟草的主要病害，难以有效防治。目前农业生产中一般采用化学药剂防治、合理轮作、平衡施肥、种植抗病品种、调整烟苗移栽期和生物防治等措施[2-6]，但这些方法各有利弊，一方面只能控制或延缓青枯病的发生而无法杜绝，另一方面造成环境污染严重，不能实现绿色种植、可持续发展。近来利用有益微生物杀灭或降低病原菌的数量以控制烟草病害发生发展的烟草青枯病生物防治技术日益受到重视，并逐渐脱颖而出[7]。我国开展烟叶青枯病生物防治的研究较多，但一直难以在大田中成功推广，其主要原因是在没有深入了解烟草根际微生物与土壤养分之间的关系时，直接引入外来生防有益菌株，结果生防菌在土壤中因根际微生物拮抗、土壤养分抑制等原因不能成为优势菌，从而起不到有效抑制青枯病害的作用。

本试验通过对邵武地区植烟不同生长时期根际微生物与土壤养分动态变化进行调查，了解根际微生物的活动规律，为人为调控植烟根际微生物以及利用有益微生物防治烟草土传病害提供帮助。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

于2014年在福建省邵武市徐溪村试验烟田进行试验，供试烟叶品种为K326，土壤类型为中壤土，植烟生长期（3—7月份）平均气温21.1 ℃，平均降雨量1 857.6 mm。

1.2 试验方法

分别在团棵期（移栽后35 d），旺长期（移栽后60 d），采摘期（移栽后90 d），采用五点取样法随机选取长势良好的烟株，去除烟株根部表层土，将烟株连根拔起，抖掉根系外围土，取紧贴在根表附近的土样，根系周围1 cm内的土壤为根际土壤。同时在距根系20 cm以外取土样为非根际土壤[8]。

稀释涂布平板法测定土壤微生物数量。细菌分离培养基为牛肉膏蛋白胨琼脂，真菌分离培养基为马铃薯蔗糖琼脂，放线菌分离培养基为高氏1号琼脂。

电位法测定pH值；碱解扩散法测定速效氮；火焰分光光度计法测定速效钾；碳酸氢钠法测定速效磷；重铬酸钾容量法测定有机质[9]。

1.3 数据分析

采用SPSS19.0对试验数据进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 不同生长时期植烟主要微生物数量

试验区土壤中微生物主要包括细菌、真菌和放线菌三大类微生物。由表1可知，植烟根际、非根际土壤细菌数量比真菌和放线菌均高出1或2个数量级，占绝对优势。

从烟株的不同生长时期来看，根际土壤中三大类微生物数量都在旺长期时达到最高，说明旺长期烟株根系代谢最强，根际土壤微生物参与烟株生长影响最大。根际土壤真菌数量从团棵期时的1.65×105 cfu·g-1到旺长期时的9.87×105 cfu·g-1，增幅最为明显，可能与旺长期时烟株根系与根际土壤间的碳循环加快有关。非根际土壤微生物数量变化规律性弱，幅度小，说明烟株生长与非根际土壤微生物互动作用较小。

不同生长时期植烟土壤细菌、放线菌和真菌均表现出一定的根际效应（表2），其中旺长期时，3大类微生物的根际效应最强，但细菌的根际效应R/S均值在团棵期时小于放线菌，在旺长期时小于真菌。

2.2 不同生长时期根际土壤基本养分

为了提高上等烟的比例，了解土壤养分的变化，移苗前在试验田里添加了有机肥，土壤中的养分含量达到丰富状态。而由前文可知，烟株生长受到根际土壤微生物影响较大，因此考察了根际土壤的基本养分变化情况，结果如图1所示。

根际土壤pH值在团棵期和旺长期时基本不变，在采摘期时下降到4.7，这与烟株根系不同阶段分泌的物质有密切关系。速效K与速效P在烟株生长时利用不多，但过了旺长期，随着烟株节距固定，烟叶长大成熟，K与P的利用量变大，这与戴勋等[10]的研究相符。而对于速效N，烟株初期生长利用了大部分，过了旺长期，N素利用量急速下降。根际土壤的有机质数量在烟株生长过程中几乎没有变化。

2.3 根际土壤主要微生物与根际土壤基本养分相关性分析

为了更好地了解根际土壤微生物与根际土壤养分的相互作用，对烟株生长的3个时期分别进行根际土壤微生物与土壤养分的相关性分析[11-12]，分析结果见表3、4、5。

在团棵期时（表3），细菌只与有机质正相关，与速效K呈显著负相关，与速效N呈极显著负相关。真菌也只与有机质正相关，与速效K呈显著负相关，与速效N呈极显著负相关。放线菌与有机质呈负相关，而与其它土壤养分呈正相关，与速效N呈显著正相关。

在旺长期时（表4），细菌与速效K呈显著正相关，与速效P呈显著负相关。真菌与有机质和速效K呈负相关。放线菌与速效K呈显著正相关，与速效P呈极显著负相关。

在采摘期时（表5），细菌与pH值呈显著正相关，与速效K呈显著负相关。真菌与pH值和速效N呈显著正相关，放线菌有机质呈极显著负相关。

在烟株的各个生长时期，根际土壤微生物与土壤养分的相关性都有一些变化，这是因为在烟株生长过程中，根际土壤微生物种类及组成发生了变化，利用传统的分离培养方法不能完全反映土壤环境中的微生物群落组成及多样性特征，未来将利用微生物宏基因组测序进一步分析验证。

3 结论与讨论

本试验中根际与非根际土壤中细菌的数量都远远大于真菌和放线菌的数量，细菌作为优势菌，对烟株的生长发育、病情防治都有着主导性的影响。在烟株生长过程中，根际土壤微生物动态变化明显，变化幅度大，而非根际微生物动态变化平稳，变化幅度小，说明根际土壤微生物与烟株根系“沟通”更为频繁和有效，对定植烟株根系以及烟株的生长发育影响更为直接，而在烟株生长过程中，旺长期时根系土壤微生物根际效应更明显。

根际土壤的基本养分在烟株生长过程中呈现动态变化，速效K、P、N变化幅度均较大，K和P的变化趋势相似，都是在烟株生长阶段的利用率低于烟株成熟阶段，说明速效K、P在烟叶发育成熟和工业可利用中起到较大的作用。速效N主要用于烟株生长，农谚“少来富，老来穷，烟株长成肥退尽”就说明了N肥的利用过程。因此，可以在烟株种植过程中，根据各阶段利用养分的侧重度，进行适当追肥处理，以满足烟株生长和烟叶工业可利用的需要。

把烟株3个生长期的根际土壤微生物与土壤基本养分进行相关性分析比较，发现在不同阶段，微生物与土壤养分的相关性有一定变化，说明根际土壤微生物区系是在动态变化，数量、种类以及组成比例也在做动态调整，一方面是由于根际土壤养分和烟株根系分泌物对根际微生物有着重要影响，另一方面也是根际微生物为适应生长环境的一种自我主动调整。

在烟株生长过程中，根际微生物的根际效应强，对烟株生长影响大，并且根际微生物一直都在动态变化，这就给生物防治烟草疾病提供了一个依据。笔者将在后续的试验中，对根际微生物进行多态性分析，描述出动态变化趋势，获得健康烟草株的根系微生物“体检结果”，再对发病株和健康株的根际微生物区系组成进行比较，人为调整发病株的根际微生物区系，以达到最终的生物防治烟草青枯病的目的。

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