韋江璐 覃英 謝顯秋 陳教云 董登峰 邢永秀 李楊瑞

摘要：【目的】探討植物促生菌對土壤理化特性及細(xì)菌群落功能多樣性的影響，為高效微生物菌肥的制備及應(yīng)用提供參考依據(jù)。【方法】選用5株對植物生長有促進(jìn)作用的菌株（PAL5、CA1、CN11、DX120E和WZS021），將菌株分別接種至滅菌土壤（以不接種為對照），通過測定土壤pH、氮磷鉀養(yǎng)分含量及土壤堿性磷酸酶、過氧化氫酶和脲酶活性，評價不同促生菌株對土壤肥力的影響;同時運用Biolog測定方法對土壤中的細(xì)菌群落功能多樣性進(jìn)行探究?！窘Y(jié)果】促生菌處理可顯著提高土壤pH及土壤速效和緩效養(yǎng)分含量（P<0.05，下同），同時可促使土壤無機磷向可溶性磷轉(zhuǎn)化，顯著降低無機磷含量;促生菌處理的土壤堿性磷酸酶、過氧化氫酶和脲酶活性也顯著高于對照，其中，CN11處理的堿性磷酸酶活性是對照的3.64倍，DX120E處理的過氧化氫酶和脲酶活性分別是對照的2.34和4.52倍。Biolog測定結(jié)果顯示，接種促生菌可提高細(xì)菌總代謝活性，其中CN11處理的微生物活性最高。各菌株處理后，土壤細(xì)菌群落物種豐富度指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)和均勻度指數(shù)均顯著高于對照;主成分分析結(jié)果表明，接種促生菌可調(diào)控土壤細(xì)菌群落功能多樣性及土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，其中CN11和DX120E處理的土壤微生物碳源代謝能力較強?！窘Y(jié)論】施用促生菌可不同程度地提高土壤養(yǎng)分及土壤酶活性，調(diào)控土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)。CN11和DX120E處理在土壤養(yǎng)分的活化及提高土壤酶活性和細(xì)菌群落多樣性等方面效果較佳。

關(guān)鍵詞： 促生菌;土壤養(yǎng)分;土壤酶活性;細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)

中圖分類號：S154.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：2095-1191（2020）10-2348-10

Effects of growth-promoting bacteria on soil nutrient，enzyme activity and bacterial community function diversity

WEI Jiang-lu1 ， QIN Ying1 ， XIE Xian-qiu1， CHEN Jiao-yun1， DONG Deng-feng1 ，

XING Yong-xiu1*， LI Yang-rui1，2*

（1College of Agriculture， Guangxi University， Nanning? 530004， China; 2Sugarcane Research Institute，Guangxi Academy of Agricultural Sciences/Sugarcane Research Center，Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key

Laboratory of Sugarcane Biotechnology and Genetic Improvement（Guangxi）， Ministry of Agriculture and

Rural Affairs/Guangxi Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement， Nanning? 530007， China）

Abstract：【Objective】In order to develop and utilize microbial agent with the greatest advantage，the effect of five plant growth-promoting bacteria（PGPR） on soil physicaland chemical characteristics and bacterial community function diversity was analyzed. 【Method】Selected five strains（PAL5，CA1，CN11，DX120E and WZS021）that were known to promote plant growth， then inoculated the strains to the sterilized soil（without inoculation was as control）. The effect of the strains on soil fertility was evaluated by the soil pH，contents of nitrogen， phosphorus and potassium， activities of alkaline phosphatase，catalase and urease. The functional diversity of bacterial communities in the soil was investigated by Biolog analysis. 【Result】The results showed that PGPR could significantly increase the soil pH，available nutrients and the slow-acting nutrients（P<0.05， the same below），respectively. At the same time， it could promote the conversion of soil inorganic phosphorus to soluble phosphorus， and significantly reduce the content of inorganic phosphorus. The activity of alkaline phosphatase，catalase and urease in soil treated by PGPR were significantly higher than that of control. The activity of alkaline phosphatase in CN11 treatment was as 3.64 times as that of the control，and the catalase and urease activities of DX120E treatment were as 2.34 times and 4.52 times as those of the control， respectively. The results of Biolog showed that PGPR could increase the total metabolic activity of bacteria，and CN11 treatment had the highest microbial activity. After each strain treatment，the abundance index，dominance indexand substrate evennessof soil bacterial community were significantly higher than those of the control. Principal component analysis（PCA） showed that inoculating PGPR could regulate the functional diversity of soil bacterial communities and regulate the structure of soil bacterial communities，in which the metabolic capacity of bacterial carbon source treated with CN11 treatment and DX120E treatment was strong. 【Conclusion】PGPR can increase the content of soil nutrients and soil enzyme activities at different extents， and regulate the bacterial community structure. CN11 treatment and DX120E treatment have fine effects in activation of soil nutrients， improvement of soil enzyme activity and microbial community diversity.

Key words： plant growth-promoting bacteria; soil nutrient; soil enzyme activity; soil bacterial community structure

Foundation item： National Natural Science Foundation of China （31560352， 31360293， 31471449）; Guangxi Science and Technology Base and Talent Special Project （Guike AD17195100）

0 引言

【研究意義】隨著人們對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重視，減少化肥施用，運用微生物菌劑部分代替化肥已逐漸成為研究熱點。促生菌是指生存在植物根圈范圍內(nèi)，對植物生長有促進(jìn)或?qū)Σ≡修卓棺饔玫挠幸婕?xì)菌。促生菌既能通過分泌生長素、解鉀溶磷及生物固氮等直接對植物生長發(fā)揮促生作用，也可通過活躍土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)而間接促進(jìn)植物生長。近年來，從植物或土壤中分離出促生菌后，其研究重點是探討菌株對植物生長或抗逆等的影響（Song et al.，2015;張佼等，2019），而關(guān)于施用菌株對土壤生態(tài)影響的研究較少。作物生長的重要前提是具備良好的土壤環(huán)境，在土壤生態(tài)系統(tǒng)中，土壤微生物是極重要的組成部分，既是生態(tài)系統(tǒng)的分解者，又是物質(zhì)循環(huán)和能量流的載體（高雪峰等，2017）。土壤生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能與微生物群落多樣性密切相關(guān)，微生物群落多樣性能很好地反映土壤受到的脅迫或土壤生態(tài)機制發(fā)生的變化，在保持土壤生態(tài)平衡及維持土壤肥力中發(fā)揮重要作用（Jacobsen and Hjelms，2014）。因此，探究施用促生菌對土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化及微生物群落結(jié)構(gòu)變化的影響，對于菌劑的開發(fā)應(yīng)用及化肥的減施具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】促生菌作為菌劑施用到土壤后，不僅可通過在植物中定植而對植物產(chǎn)生促進(jìn)作用，還可通過改善土壤肥力及土壤微生物群落而間接促進(jìn)植物生長（張宇沖等，2019）。李靜等（2018）從植物根際篩選促生菌后進(jìn)行促生特性測定，并通過盆栽試驗驗證其對植物生長有利。顧彩彩（2018）研究表明，固氮細(xì)菌DX120E能在不同甘蔗品種中定殖并對甘蔗生長起促進(jìn)作用。朱舒亮等（2018）研究顯示，植物根際促生菌菌肥在代謝過程中可分泌有機酸，從而活化土壤中的難溶性鉀。韓麗珍等（2019）通過探究植物與促生菌的關(guān)系、土壤營養(yǎng)及土壤微生物類群和功能的變化，發(fā)現(xiàn)接種促生菌不僅能改善土壤微生物群落，還可提高作物產(chǎn)量。胡亞杰等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，植煙土壤施用枯草芽孢桿菌后，其速效養(yǎng)分含量及土壤脲酶和過氧化氫酶活性均高于對照?！颈狙芯壳腥朦c】本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，促生菌株CA1（Bacillus mycoides）、CN11（Pseudomonas entomophila）、DX120E（klebsiellasp.）、WZS021（Streptomyces chartreusi）和PAL5（Gluconacetobacter diazotrophicus）均具有固氮酶活性，且對甘蔗有促進(jìn)生長、提高生物量的作用（魏春燕，2016;李海碧，2017;Wang et al.，2017），在甘蔗生產(chǎn)上具有良好的應(yīng)用潛力。但關(guān)于菌株施入土壤后對土壤養(yǎng)分及土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變化的影響尚不明確?！緮M解決的關(guān)鍵問題】在前期研究的基礎(chǔ)上，探討5種菌株對土壤主要養(yǎng)分含量和土壤酶活性的影響，同時采用Biolog方法評價土壤微生物群落的變化，探尋其對土壤養(yǎng)分特性和土壤微生態(tài)的影響，以期為高效微生物菌肥制備及應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

供試菌株為本課題組保存的固氮菌株P(guān)AL5及分離出的4株固氮菌（已證實具有高固氮酶活性，可溶解無機磷及分泌生長素和鐵載體），4株固氮菌分別為芽孢桿菌CA1、假單胞菌CN11、克雷伯氏菌DX120E和鏈霉菌WZS021。

供試土壤取自廣西大學(xué)甘蔗研究所試驗大田，土壤進(jìn)行蒸汽滅菌處理，主要理化性質(zhì)：pH 6.7、全氮0.82 g/kg、水解氮47.7 mg/kg、全磷0.90 g/kg、有效磷22.0 mg/kg、全鉀7.10 g/kg、速效鉀47.0 mg/kg。

1. 2 試驗方法

菌株活化及培養(yǎng)：從-80 ℃超低溫冰箱中取出菌株，在固體培養(yǎng)基中進(jìn)行活化;然后接種到50 mL液體培養(yǎng)基中，搖床[（28±1）℃，60 r/min]培養(yǎng)3 d，獲得菌懸液備用。培養(yǎng)基：蒸餾水1000 mL，葡萄糖10.0 g，CaSO4·7H2O 0.2 g，MgSO4·7H2O 0.2 g，KH2PO4 0.2 g，CaCO3 5.0 g，NaCl 0.2 g，瓊脂20.0 g，pH 7.0～7.2。測定磷相關(guān)項目時，KCl代替KH2PO4;測定鉀相關(guān)項目時，NaH2PO4代替KH2PO4。

參考張亮等（2013）的方法并略作修改，具體步驟如下：（1）將土壤磨細(xì)過100目篩，取2.00 g放入開口直徑為1 cm的塑料管中部，塑料管兩端塞入玻璃纖維，再用微孔濾膜（孔徑0.22 μm）密封，120 ℃蒸汽滅菌;（2）于500 mL三角瓶中加入100 mL供試培養(yǎng)基，（121±1）℃蒸汽滅菌30 min，冷卻;（3）取步驟（2）中的三角瓶，在三角瓶中加入步驟（1）中已加土樣的滅菌塑料管3個，同時在三角瓶中接入2 mL菌懸液，對照（CK）為不接種的液體培養(yǎng)基，每處理重復(fù)3次。搖瓶[（28±1）℃，60 r/min]培養(yǎng)7 d，待測相關(guān)指標(biāo)。

1. 3 測定項目及方法

1. 3. 1 土壤理化性質(zhì)測定 土壤理化性質(zhì)指標(biāo)測定參照鮑士旦（1999）的方法：（1）土壤pH采用pH酸度計電位法（質(zhì)量比水∶土=1∶1）測定;（2）土壤氮元素測定：土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量采用KCl浸提—流動分析儀測定，土壤堿解氮含量采用堿解擴散法測定;（3）土壤鉀元素測定：速效鉀含量采用火焰光度法測定;緩效鉀含量以1 mol/L熱硝酸浸提，以火焰光度計測定酸溶性鉀含量，酸溶性鉀與速效鉀的差值即為緩效鉀含量;（4）土壤磷元素測定：從塑料管中取出土壤，風(fēng)干后用Olsen法測定土壤有效磷含量;土壤無機磷組分測定采用張守敬和Jaekson的方法（鮑士旦，1999），0.5 mol/L NH4F浸提Al-P，0.1 mol/L NaOH浸提Fe-P，0.3 mol/L檸檬酸鈉+1.0 g Na2S2O4+0.5 mol/L NaOH浸提閉蓄態(tài)磷（O-P），0.5 mol/L（1/2 H2SO4）浸提Ca-P。

1. 3. 2 土壤酶活性測定 過氧化氫酶活性采用過氧化氫酶試劑盒（蘇州格銳思生物科技有限公司）測定;脲酶活性以靛酚比色法測定;堿性磷酸酶活性采用堿性磷酸酶試劑盒（蘇州格銳思生物科技有限公司）測定。

1. 3. 3 Biolog測定 采用Biolog微平板作為微生物研究載體，Biolog-ECO板的31種單一碳源可分為六大類：氨基酸類、脂類、醇類、胺類、酸類和糖類。根據(jù)土壤微生物利用不同碳源的數(shù)據(jù)匯總結(jié)果，分析土壤微生物利用不同碳源的利用情況（陳勝男，2012）。

Biolog測定是基于Garland和Mills（1991）的方法并稍作變動，具體步驟參照倪國榮（2013）的研究方法。參照肖春萍（2015）的方法，采用 ECO板培養(yǎng)96 h的數(shù)據(jù)計算物種豐富度指數(shù)（H′）、優(yōu)勢度指數(shù)（Ds）、均勻度指數(shù)（E）和平均顏色變化率（AWCD）。

1. 4 統(tǒng)計分析

利用Excel 2003及DPS 7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。土壤理化性質(zhì)及酶活性采用最小顯著極差法（LSD）進(jìn)行差異顯著性檢驗;采用單因素方差分析對土壤微生物多樣性指數(shù)進(jìn)行分析，選取平均顏色變化率（96 h）數(shù)據(jù)對微生物利用單一碳源能力進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 不同菌株處理對土壤理化性質(zhì)的影響

由圖1可看出，菌株處理后的土壤pH較CK均顯著升高（P<0.05，下同），其中WZS021處理的pH最高，較CK的pH升高17.91%（圖1-A），說明接種菌劑對土壤酸化有一定的緩解作用;所有接菌處理的土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和堿解氮含量較CK均顯著提高，且硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和堿解氮含量均以PAL5處理最高，分別達(dá)25.78、8.35和85.10 mg/kg（圖1-B、圖1-C和圖1-D）。

由圖2可看出，各接菌處理可顯著提高土壤鉀元素水平，其中速效鉀含量以DX120E處理最高，為213.00 mg/kg，是CK的4.53倍（圖2-A）;緩效鉀含量以CA1處理最高，是CK的2.21倍（圖2-B）。接菌處理顯著提高土壤的速效磷含量，各處理速效磷含量排序為DX120E>PAL5>CN11>CA1>WZS021>CK，其中DX120E的速效磷含量比CK高173%（圖2-C）。此外，由表1可知，接菌處理的土壤無機磷含量均低于CK，表明接菌處理后，土壤中難溶形態(tài)的無機磷得以分解轉(zhuǎn)化，有利于土壤中有效形態(tài)磷元素的增加。其中，DX120E和WZS021處理的總無機磷含量降低最顯著，分別較CK顯著降低38.22%和38.14%。在不同形態(tài)的無機磷中，CA1、DX120E和WZS021處理以Fe-P的減少為主，CN11處理以Al-P的減少為主，PAL5處理以Al-P和Fe-P的減少為主（圖3）。

2. 2 不同菌株處理對土壤酶活性的影響

由圖4可看出，接種菌株后土壤的過氧化氫酶、堿性磷酸酶和脲酶活性均顯著高于CK。各處理過氧化氫酶活性排序為DX120E>CN11>PAL5>CA1>WZS021>CK，堿性磷酸酶活性排序為CN11>WZS021>PAL5>DX120E>CA1>CK，脲酶活性排序為DX120E>PAL5>CN11>CA1>WZS021>CK。其中，CN11處理的堿性磷酸酶活性是CK的3.64倍，DX120E處理的過氧化氫酶和脲酶活性分別是CK的2.34和4.52倍。

2. 3 不同菌株處理對土壤細(xì)菌群落功能多樣性的影響

由圖5可看出，接種菌株的前24 h，土壤樣品中細(xì)菌群落的AWCD無明顯變化，說明土壤細(xì)菌群落還未適應(yīng)Biolog生物微板基質(zhì)環(huán)境;24 h后逐漸適應(yīng)環(huán)境，慢慢進(jìn)入對數(shù)生長期，AWCD快速增長，土壤細(xì)菌數(shù)量迅速增加;144 h后細(xì)菌增長變緩進(jìn)入平臺期。其中，菌株CN11細(xì)菌活性最強，活動最旺盛;CK和PAL5處理中的細(xì)菌活性較低，接菌處理土壤中細(xì)菌代謝總活性變化高于CK，且CN11處理土壤細(xì)菌群落利用碳源的能力較其他處理明顯增強?；谂囵B(yǎng)96 h的數(shù)據(jù)，計算各處理土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)，結(jié)果（表2）表明，6個處理的物種豐富度指數(shù)（H'）排序為CN11>WZS021>DX120E>PAL5>CA1>CK，且接種促生菌處理的物種豐富度指數(shù)均顯著高于CK，其中CN11處理的細(xì)菌群落復(fù)雜程度最高，說明CN11處理使土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變化最明顯;細(xì)菌群落優(yōu)勢度指數(shù)（Ds）在各接菌處理間無顯著差異（P>0.05），但各接菌處理均顯著高于CK，較CK提高17.33%～26.67%，其中CN11和WZS021處理的細(xì)菌群落優(yōu)勢度指數(shù)較高，說明這2個處理土壤細(xì)菌群落中常見的微生物物種較多，群落多樣性較好;均勻度指數(shù)（E）排序為CN11>WZS021=DX120E>PAL5>CA1>CK，接種處理的均勻度指數(shù)較CK提高52.27%～109.09%，CN11處理的細(xì)菌群落分布及物種間個體分布最均勻。

2. 4 不同菌株處理對土壤細(xì)菌群落六大類碳源代謝的影響

土壤細(xì)菌對Biolog-ECO板中31種碳源的利用可反映細(xì)菌的代謝功能類群。從圖6可看出，接種不同固氮菌對碳源的優(yōu)先利用類型和利用程度存在明顯差異，酸類代謝群為各處理的最弱碳代謝群落。相對于其他處理，CN11處理土壤中優(yōu)勢細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)主要為糖類、脂類、醇類及氨基酸類代謝群;CA1處理對胺類的代謝能力相對較高;PAL5處理對六大類碳源的代謝能力弱于其他處理;WZS021和CN11處理對糖類的代謝能力較強。

2. 5 土壤細(xì)菌群落功能多樣性的主成分分析結(jié)果

基于ECO板培養(yǎng)96 h的AWCD數(shù)據(jù)，對土壤細(xì)菌利用單一碳源能力進(jìn)行主成分分析，結(jié)果（表3）表明，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）的貢獻(xiàn)率分別為39.445%和22.534%，二者可解釋總變異的61.979%。同時由圖7可看出，CK和PAL5集中在PC1軸正方向與PC2軸的負(fù)方向上，主要分布在第三象限，二者的細(xì)菌碳源代謝能力較接近;CN11和DX120E集中在PC1軸正方向與PC2軸的向方向上，主要分布在第四象限;WZS021主要分布在第一象限;CN11、DX120E和WZS021集中在PC1軸的正方向，這3個處理的細(xì)菌碳源代謝能力較接近，其中CN11和DX120E處理對碳源底物的利用能力更接近;CA1主要分布在第二象限，與其他處理的細(xì)菌碳源代謝能力差異明顯。

從表4可看出，有12種碳源對PC1貢獻(xiàn)較大，其中糖類占33.33%，醇類、酸類和氨基酸類各占16.67%，說明影響PC1的碳源主要為糖類;有14種碳源對PC2貢獻(xiàn)較大，其中糖類和氨基酸類各占28.57%，說明糖類和氨基酸類為影響PC2的主要碳源。

3 討論

3. 1 接種促生菌對土壤理化性質(zhì)的影響

本研究表明，施用菌劑能改善土壤酸化，顯著提高土壤肥力，增加土壤速效養(yǎng)分含量，促使植物可吸收利用的養(yǎng)分在土壤中累積。土壤生態(tài)環(huán)境中，土壤礦化和有機質(zhì)分解及土壤養(yǎng)分的釋放、固定和遷移與土壤pH密切相關(guān)，適宜的土壤pH才能最大程度地促使土壤養(yǎng)分釋放和有機質(zhì)分解。鹽堿地土壤在接種菌劑后，因菌劑可分泌有機酸等酸性物質(zhì)致使土壤pH下降（高鵬等，2018），而酸性土壤接種菌劑后能在一定程度上緩解土壤酸化情況（鄭琳，2018）。本研究中，不同菌株處理土壤后，土壤pH均有不同程度的提高，表明促生菌可有效改善土壤的酸化狀況，其原因可能是供試土壤長期施用化肥導(dǎo)致土壤偏酸性，而接種促生菌后，促生菌為了自身繁殖，能促使土壤pH向中性偏堿轉(zhuǎn)化，中性略偏堿的土壤環(huán)境尤其利于芽孢桿菌和鏈霉菌更好的定殖，與曹恩琿等（2011）在復(fù)合菌劑對盆栽番茄土壤理化性質(zhì)影響研究中的結(jié)果一致，但菌劑對土壤酸堿度的具體影響機理有待進(jìn)一步探究。

在自然界中，氮元素主要以氣態(tài)氮、有機含氮物、氨鹽、硝酸鹽和亞硝酸鹽等形式存在。含量最豐富的氮元素庫為氣態(tài)氮，但只有固氮微生物如巴氏梭菌（Clostridium paspasteurianum）、克雷伯氏菌屬（Klebsiella）才能對氣態(tài)氮進(jìn)行有效利用（周移國等，2013）。本研究結(jié)果表明，接種促生菌土壤的氮素水平顯著提高。典型固氮菌株P(guān)AL5對氮素的提高優(yōu)勢最顯著，克雷伯氏菌DX120E和假單胞菌CN11對氮素的提高作用也相對較強，可能是這3個菌株的固氮酶活性較強，能很好的固定氣態(tài)氮，且適應(yīng)土壤環(huán)境后能較好地繁殖，通過提高土壤中固氮菌的數(shù)量，分解土壤中的硝酸鹽和亞硝酸鹽等，從而增加土壤氮素水平。

磷元素和鉀元素的吸收與利用主要依靠微生物溶解土壤中的難溶磷化物，而菌株溶磷解鉀的原理有相似之處，多數(shù)研究認(rèn)為菌株分泌有機酸從而活化土壤磷元素和鉀元素，但分泌有機酸并不是唯一途徑，對于溶磷細(xì)菌來說，目前所知的溶磷機理有3種：一是分泌有機酸，降低土壤pH，使難溶性無機磷鹽溶解;二是釋放質(zhì)子，植物呼吸作用或以銨態(tài)氮為氮源時釋放出的H+離子造成;三是溶磷微生物通過螯合作用與難溶性無機磷鹽中的鈣、鋁等螯合，從而活化難溶性磷（劉之廣，2014）。關(guān)于解鉀菌的初期研究表明，分泌有機酸活化難溶性鉀是菌株活化鉀元素的主要途徑，但深入研究表明，解鉀菌發(fā)揮作用不可能是某種單一作用，而是通過絡(luò)合作用來共同實現(xiàn)的，如生成有機酸、氨基酸及氨基酸的芙膜多糖等（谷付旗等，2013）。本研究中，速效磷和速效鉀含量最高的均為DX120E處理，雖然菌株溶磷解鉀的原理有相似之處，均偏向于產(chǎn)生有機酸來活化難溶物質(zhì)，但不同微生物分泌有機酸的條件存在差異，本研究中的土壤pH環(huán)境不適宜，故猜測其溶磷解鉀的機制可能是通過釋放質(zhì)子及螯合作用溶解難溶性磷，并通過絡(luò)合作用來活化難溶性鉀。土壤中含鉀豐富的鉀硅酸礦物鹽只有在微生物代謝作用下才能被植物有效利用，因此利用微生物降解礦物鉀就顯得十分重要。呂睿等（2016）為解決土壤鉀不足的問題，以膠質(zhì)芽孢桿菌為菌種制成微生物菌劑，發(fā)現(xiàn)該菌劑能有效為土壤供應(yīng)鉀元素。本研究中芽孢桿菌CA1處理的緩效鉀含量最高，可能是其與膠質(zhì)芽孢桿菌的菌屬相似，但具體的作用機制尚不明確。

3. 2 接種促生菌對土壤酶活性的影響

土壤酶活性是評價土壤肥力的重要指標(biāo)。本研究發(fā)現(xiàn)，施用促生菌后，土壤中過氧化氫酶、磷酸酶和脲酶活性均顯著提高，與毛曉潔等（2017）的研究結(jié)果相符。李鳳霞等（2012）研究發(fā)現(xiàn)，過氧化氫酶活性與速效鉀含量呈顯著正相關(guān)，且隨著土壤堿化程度的加劇，土壤過氧化氫酶活性均呈逐漸降低趨勢，過氧化氫酶與土壤氧化還原狀況密切相關(guān)，土壤pH與過氧化氫酶活性呈負(fù)相關(guān)。本研究中，DX120E處理中速效鉀含量最高，且pH比其他處理低，但DX120E處理的過氧化氫酶活性顯著高于其他處理，與李鳳霞等（2012）的研究結(jié)果相似，表明速效鉀含量與過氧化氫酶活性呈正相關(guān)，土壤pH越低，過氧化氫酶活性越高。

脲酶主要來源于植物和微生物，其活性通常與速效鉀含量、速效磷含量呈正相關(guān)，且脲酶參與土壤有機氮的分解轉(zhuǎn)化過程，可在一定水平上反映土壤的供氮能力（李鳳霞等，2012;楊翠萍和馬勇剛，2018）。本研究中，PAL5、CN11和DX120E處理的土壤脲酶活性較高，同時這3個處理的土壤氮素轉(zhuǎn)化也高于其他處理，說明脲酶與氮素循環(huán)相關(guān)，且DX120E處理的速效鉀和速效磷含量最高，其脲酶活性也最高，與李鳳霞等（2012）、楊翠萍和馬勇剛（2018）的研究結(jié)果相符。

堿性磷酸酶與土壤磷素循環(huán)有關(guān)，在土壤磷酸酶的酶促作用下，土壤中的難溶性磷才能轉(zhuǎn)化為可利用的形態(tài)。本研究中，CN11處理的堿性磷酸酶活性顯著高于其他處理，但其速效磷含量并不是最高，可能是CN11處理的磷元素儲蓄量不夠，反饋調(diào)節(jié)使得CN11處理的堿性磷酸酶活性較高。

可見，不同菌株對不同酶活性的影響效果存在差異，但總體上來說，各接菌處理均不同程度地提高了土壤酶活性，可能是由于接種促生菌后，土壤微生物環(huán)境改善，土壤中有益的細(xì)菌被激活，促使其釋放更多的胞外酶。

3. 3 接種促生菌對土壤細(xì)菌群落多樣性的影響

大田條件下施加固氮菌可顯著提高根際細(xì)菌群落碳源利用的功能多樣性（Chen et al.，2011）;盆栽條件下接種固氮菌可提高細(xì)菌總代謝活性，改變根際細(xì)菌群落功能多樣性特征，對根際土壤酶活性和微生物群落多樣性影響顯著（陳勝男，2012）。施用菌劑可通過提高土壤微生物功能多樣性及土壤微生物群落均勻度而提高土壤微生物群落的生態(tài)功能，使土壤生態(tài)系統(tǒng)得以穩(wěn)定（馬鋒敏等，2015）。本研究結(jié)果與上述前人研究基本一致，主成分分析結(jié)果表明，對PC1和PC2貢獻(xiàn)較大的碳源主要為糖類，CN11、WZS021和DX120E對微生物碳源的代謝能力相似，且CN11和WZS021對糖類的代謝能力強于其他處理。說明CN11、WZS021和DX120E能充分利用土壤微生物糖類碳源，從而更好地繁殖對自身有益的菌株，激活土壤中的有益細(xì)菌，提高土壤細(xì)菌群落多樣性。CN11處理的土壤AWCD、細(xì)菌群落優(yōu)勢度指數(shù)、均勻度指數(shù)和物種豐富度指數(shù)均最高，說明CN11處理的碳源利用程度較高，優(yōu)勢菌生長旺盛，細(xì)菌總代謝活性最高。

綜合各項測定指標(biāo)來看，本研究中5種不同菌屬的促生菌株均能提高土壤養(yǎng)分含量、酶活性及細(xì)菌群落多樣性，但不同菌株的效果存在差異。對于典型固氮菌株P(guān)AL5而言，氮素的吸收與轉(zhuǎn)換是其主要功能，因此能很好地利用氣態(tài)氮，可較大程度地提高土壤中的氮素水平，但該菌株對土壤細(xì)菌群落多樣性的改善及土壤中磷素和鉀素的積累效果有限?？死撞暇鶧X120E除具有與PAL5相似的固氮能力外，還可顯著提高土壤速效磷和速效鉀含量及土壤過氧化氫酶和脲酶活性，故猜測該菌株在土壤中可能是通過釋放質(zhì)子及螯合作用來溶解難溶性磷，通過絡(luò)合作用來活化難溶性鉀，促使難溶性營養(yǎng)元素轉(zhuǎn)化，進(jìn)而提高速效養(yǎng)分含量，導(dǎo)致酶活性提高;但在對土壤細(xì)菌群落多樣性的改善方面，雖然DX120E處理的土壤細(xì)菌群落物種豐富度指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)和均勻度指數(shù)均較高，但其AWCD顯著低于CN11和WZS021，微生物代謝總活性較低，其原因可能是菌株的氮素積累可從空氣中累積，無需過多地從土壤中進(jìn)行活化。芽孢桿菌CA1為解鉀微生物，對緩效鉀含量的提高最顯著，解鉀微生物的機理多為分泌有機酸，但本研究中土壤的酸堿度環(huán)境不適宜產(chǎn)酸，故猜測CA1是通過絡(luò)合作用等其他途徑提高土壤鉀素，CA1對土壤氮、磷元素及酶活性的提高效果稍差，且對土壤細(xì)菌群落的碳源利用方式也不同于其他處理，究其原因可能是芽孢桿菌屬作為促生菌的同時具有生防作用，在土壤中利用土壤微生物碳源的方式多側(cè)重于增加土壤抗病菌能力，與典型促生菌主要增加土壤有效養(yǎng)分的途徑不同。假單胞菌CN11作為一個全能型菌株，除具有促生特性外還具有生防作用，因此CN11進(jìn)入土壤后，首先激活土壤微生物群落中的有益土著細(xì)菌，在增加土壤養(yǎng)分含量和酶活性的同時，還保持對土壤病原菌的拮抗能力，因此CN11處理的土壤細(xì)菌群落多樣性最高，微生物代謝總活性最強。鏈霉菌WZS021作為典型的生防菌屬，對土壤養(yǎng)分的提高及土壤酶活性的提高能力均較弱，但其物種豐富度指數(shù)較高，可能是因為該菌進(jìn)入土壤后，其生防作用明顯，激活土壤中微生物群落的有益物種，達(dá)到拮抗病原菌的目的。

4 結(jié)論

施用促生菌可不同程度地提高土壤養(yǎng)分及土壤酶活性，調(diào)控土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)。本研究選用的5種不同菌屬的促生菌中，假單胞菌CN11和克雷伯氏菌DX120E在土壤養(yǎng)分的活化及提高土壤酶活性和細(xì)菌群落多樣性等方面效果較佳。

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（責(zé)任編輯 王 暉）