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連作對(duì)云南典型煙區(qū)植煙土壤細(xì)菌群落多樣性的影響

2022-02-15 13:41敖金成李博閻凱李永梅
關(guān)鍵詞:煙田煙區(qū)曲靖

敖金成,李博,閻凱,李永梅*

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院,昆明 650201;2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,昆明 650201)

受耕地資源短缺及種植其他非煙經(jīng)濟(jì)作物的影響,云南烤煙連作現(xiàn)象極為嚴(yán)重。連作引起連作障礙[1-4]。近年來(lái),關(guān)于烤煙連作障礙導(dǎo)致的煙葉品質(zhì)和耕地質(zhì)量下降問(wèn)題已引起廣泛關(guān)注。在眾多連作障礙成因中,有研究認(rèn)為根際微生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)可能是發(fā)生連作障礙的主要原因[5]??緹熯B作破壞了微生物種群的平衡,抑制土壤酶活性[6],降低了土壤微生物的種群多樣性和功能多樣性[7],致使煙田土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)趨于簡(jiǎn)單[8]。土壤細(xì)菌是土壤養(yǎng)分循環(huán)重要的驅(qū)動(dòng)者[9],具有重要的生態(tài)功能[10-12]。烤煙黃壤連作5 年后,其土壤細(xì)菌群落多樣性和豐度開始下降,并在連作12 年時(shí)降至最低[13],連作條件下土壤細(xì)菌多樣性明顯低于輪作[14]。王佩雯等[15]的研究認(rèn)為,連作植煙土壤細(xì)菌群落易受環(huán)境變化的影響,表現(xiàn)出一定的時(shí)間差異性。在實(shí)際生產(chǎn)中,不同區(qū)域相同連作年限地塊作物的發(fā)病率、田間長(zhǎng)勢(shì)等也存在差異,但這種差異是否與土壤細(xì)菌群落演化有關(guān)鮮見報(bào)道。因此,了解連作煙田土壤細(xì)菌群落的區(qū)域特征,對(duì)進(jìn)一步理解土壤微環(huán)境對(duì)連作的響應(yīng)機(jī)制具有重要意義。

以往傳統(tǒng)的土壤微生物研究方法,如微生物平板培養(yǎng)法、生物標(biāo)記法、Biolog鑒定系統(tǒng)法等[16]很難客觀全面地反映土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)組成。高通量測(cè)序技術(shù)有效避免了傳統(tǒng)方法通量低、操作復(fù)雜和準(zhǔn)確率低等缺陷[17],實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模土壤微生物基因直接測(cè)序[18],在土壤微生物物種多樣性、結(jié)構(gòu)多樣性、功能多樣性、遺傳多樣性研究中被廣泛應(yīng)用[15,19-20]?;诖耍狙芯恳栽颇鲜∏甘?、紅河州、文山州3 個(gè)典型煙區(qū)不同連作年限土壤為研究對(duì)象,旨在了解不同生態(tài)區(qū)連作煙田土壤細(xì)菌群落特征,加深對(duì)連作條件下土壤微生物演替規(guī)律的認(rèn)識(shí),為制定連作障礙消減措施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 連作土壤采集區(qū)概況

試驗(yàn)于2020 年3—4 月烤煙移栽前,在云南省曲靖市(103°23′10″E,25°20′20″N)、紅河州(103°52′26″E,24°40′03″N)、文山州(104°31′23″E,23°48′56″N)3 個(gè)典型煙區(qū)分別選取2、4 a 和8 a 及以上連作地塊,按梅花形五點(diǎn)法取耕作層(0~20 cm)土壤,對(duì)照(連作0 a)為同區(qū)域撂荒2 a 及以上土壤。取樣時(shí)輕輕撥開表土,去除根系等雜物,將混合土樣分為2 份,一份用于土壤化學(xué)性質(zhì)檢測(cè),常溫風(fēng)干后備用,另一份裝入無(wú)菌密封袋,并及時(shí)置于-20 ℃冰盒,快速帶回實(shí)驗(yàn)室置于-80 ℃冰箱待用。每個(gè)生態(tài)區(qū)每種連作年限煙田隨機(jī)取5個(gè)混合樣,共計(jì)60個(gè)土樣。曲靖采樣點(diǎn)土壤類型為黃壤,紅河和文山采樣點(diǎn)土壤類型為紅壤。土壤基礎(chǔ)化學(xué)性質(zhì)見表1。試驗(yàn)煙田均為不同農(nóng)戶自己栽種,植煙歷史可考證。3 個(gè)生態(tài)區(qū)主栽烤煙品種均為云煙87。

云南曲靖煙區(qū)地處滇東高原烤煙區(qū),地勢(shì)較為平坦,烤煙栽培歷史悠久,是我國(guó)重要的煙葉產(chǎn)區(qū),烤煙產(chǎn)量約占云南的1/3、全國(guó)的1/10。栽煙地海拔1 500~2 100 m,年均氣溫為13.3~15.1 ℃,烤煙大田生育期降水量為740.0~810.0 mm。云南紅河、文山煙區(qū)同屬滇南低山丘陵烤煙區(qū),地勢(shì)平緩,多數(shù)栽煙地海拔在1 100~1 600 m 之間,熱量條件優(yōu)越,降水充沛,年均溫為16.0~18.0 ℃,烤煙大田生育期降水量為1 000.0 mm 左右。紅河州為云南主要核心煙葉產(chǎn)區(qū)之一,烤煙栽培歷史悠久,煙葉頗受喜愛(ài)。文山州煙區(qū)多為近年來(lái)新開發(fā)的煙區(qū)。

1.2 檢測(cè)項(xiàng)目及方法

1.2.1 土壤化學(xué)性狀

土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量和pH值的測(cè)定參照文獻(xiàn)[21]方法進(jìn)行。

1.2.2 土壤細(xì)菌DNA的提取、測(cè)序及生信分析

樣品由廣州基迪奧生物科技有限公司平臺(tái)檢測(cè)(https://www.omicsmart.com)。采用HiPure Soil DNA Mini Kit(Magen,中國(guó),廣州,cat#3412)進(jìn)行土壤微生物DNA 提取。然后用1%瓊脂凝膠電泳檢測(cè)基因組DNA 的完整性。采用具有Barcode 標(biāo)記的引物341F

‘CCTACGGGNGGTATCTAAT’、806R‘GGACTACHVGGGTACTAAT’對(duì)細(xì)菌進(jìn)行16S rDNA V3~V4 區(qū)MiSeq 擴(kuò)增子測(cè)序。PCR 采用TransStart Fastpfu DNA Polymerase 聚合酶,每個(gè)樣本3 次PCR 重復(fù),擴(kuò)增后將PCR 產(chǎn)物混合后用2%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)純化效果。用AxyPreDNA 凝膠回收試劑盒(AXYGEN 公司)切膠回收PCR 產(chǎn)物,使用Tris-HCl 洗脫,并用2%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)。然后用QuantiFluorTM-ST 藍(lán)色熒光定量系統(tǒng)(Promega 公司)進(jìn)行檢測(cè)定量,按照每個(gè)樣本的測(cè)序量要求,進(jìn)行相應(yīng)比例的混合,最后采用高通量Illumina Miseq 測(cè)序的方法,對(duì)不同連作年限煙田土壤細(xì)菌群落進(jìn)行分析。從云南曲靖、紅河、文山3 個(gè)典型產(chǎn)區(qū)60 個(gè)土壤樣本中共獲得5 846 101條有效序列,總堿基數(shù)為2 641 381 292 bp,平均長(zhǎng)度為441 bp,共獲得11 167個(gè)分類操作單元(OTUs)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,用IBM Statistics SPSS 20.0 進(jìn)行方差分析。利用軟件平臺(tái)Usearch version 7.0 對(duì)相似度在97%條件下的OTU 進(jìn)行質(zhì)控拼接和Tag 聚類去嵌合體,獲得OTU的豐度和OTU 代表序列。然后利用軟件Mothur version v.1.30.1 計(jì)算反映群落豐富度(Community richness)的Sobs、Chao1、Ace 指數(shù)和反映群落多樣性的Shannon、Simpson 指數(shù)[22-23]。利用R 語(yǔ)言工具進(jìn)行群落柱狀圖的統(tǒng)計(jì)、繪制,以及冗余分析(Redundancy analysis,RDA)。

2 結(jié)果與分析

2.1 連作年限對(duì)煙田土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

云南3 個(gè)典型煙區(qū)不同連作煙田土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量和pH 值檢測(cè)結(jié)果見表1。從表1 可以看出,與對(duì)照相比,隨連作年限的增加,曲靖煙區(qū)土壤pH 值極顯著(P<0.01)降低,連作2、4 a和8 a 及以上pH 值分別降低0.7、0.4 和0.5 個(gè)單位,紅河煙區(qū)土壤pH 值顯著(P<0.05)降低(除連作2 a 土壤外),分別降低0.1、0.5、0.6個(gè)單位,文山煙區(qū)pH升高,分別上升0.1、0.4、0.5 個(gè)單位。曲靖煙區(qū)不同連作年限煙田土壤有機(jī)質(zhì)含量差異不顯著,對(duì)照最低,紅河州煙區(qū)連作2、4、8 a及以上土壤有機(jī)質(zhì)含量均極顯著(P<0.01)高于對(duì)照,文山煙區(qū)連作2 a 土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著(P<0.05)低于對(duì)照。土壤堿解氮含量整體呈增加趨勢(shì),相較于對(duì)照,曲靖煙區(qū)連作2 a 和8 a 及以上土壤堿解氮含量增幅分別為12.0%和44.0%,連作4 a土壤堿解氮含量降幅為10.0%,紅河煙區(qū)增幅分別為86.7%、174.8%、171.8%,文山煙區(qū)連作4 a 和8 a 及以上增幅分別為32.8%、65.2%,連作2 a 土壤堿解氮含量降幅為17.2%。曲靖煙區(qū)連作8 a 及以上煙田土壤的有效磷含量均極顯著(P<0.01)高于其他連作年限煙田土壤,紅河和文山煙區(qū)連作4 a 煙田土壤有效磷含量均極顯著(P<0.01)高于其他處理。相較于對(duì)照,3 個(gè)生態(tài)煙區(qū)的3 種連作年限煙田土壤速效鉀含量均極顯著(P<0.01)增加,曲靖煙區(qū)連作8 a及以上、紅河煙區(qū)連作4 a、文山煙區(qū)連作2 a 土壤速效鉀含量最高。以上結(jié)果說(shuō)明,連作煙田土壤主要化學(xué)性質(zhì)存在空間異質(zhì)性。

表1 不同連作年限煙田土壤化學(xué)性質(zhì)特征Table 1 Characteristic of soil chemical properties of tobacco fields with different continuous cropping years

2.2 連作對(duì)煙田土壤細(xì)菌OTU的影響

Venn 圖能夠反映組間或樣品之間共有或特有OTU,能夠直觀地反映出組間或樣品間OTU的重疊情況。由圖1可知,與對(duì)照相比,曲靖煙區(qū)3種連作煙田土壤所獲得的細(xì)菌OTU均增加,其中連作4 a和8 a及以上煙田土壤共有OTU數(shù)最多,連作2 a和4 a土壤共有OTU 數(shù)次之;紅河煙區(qū)連作2 a 土壤細(xì)菌OTU 多于對(duì)照,連作4 a和8 a及以上煙田土壤共有細(xì)菌OTU數(shù)少于對(duì)照;隨連作年限的增加,文山煙區(qū)煙田土壤細(xì)菌OTU呈增加趨勢(shì),連作4 a和8 a及以上土壤共有細(xì)菌OTU 數(shù)最多。與對(duì)照相比,曲靖煙區(qū)3種連作年限煙田土壤特有OTU 數(shù)整體呈增加趨勢(shì),增幅分別為23.3%、220.8%、39.4%;紅河煙區(qū)3種連作年限煙田土壤特有OTU 數(shù)呈降低趨勢(shì),降幅分別為24.3%、53.9%、49.0%;文山煙區(qū)連作2 a 和4 a 的煙田土壤特有OTU 降幅分別為34.7%、9.3%,連作8 a及以上土壤特有OTU 數(shù)增加54.7%。說(shuō)明不同生態(tài)區(qū)中,連作土壤細(xì)菌物種豐度及特有細(xì)菌豐度存在差異,整體表現(xiàn)為連作4 a和8 a及以上土壤共有細(xì)菌OTU數(shù)最多。

圖1 不同生態(tài)煙區(qū)連作煙田土壤細(xì)菌Venn圖Figure 1 Venn diagrams of bacterial community in continuous cropping tobacco soils of Yunnan Province

2.3 連作對(duì)煙田土壤細(xì)菌群落多樣性的影響

不同生態(tài)區(qū)連作煙田土壤細(xì)菌群落多樣性和豐富度存在差異(表2)。由表2 可知,曲靖煙區(qū)3 種連作年限煙田土壤Ace和Chao1指數(shù)均極顯著(P<0.01)高于對(duì)照,連作4 a 土壤Shannon 和Simpson 指數(shù)均最高,其中Shannon指數(shù)極顯著(P<0.01)高于0、2 a和8 a及以上煙田土壤,處理間Simpson 指數(shù)和Sobs 指數(shù)差異不顯著(P>0.05),但均高于對(duì)照;紅河煙區(qū)連作2 a煙田土壤細(xì)菌Sobs、Ace 和Chao1 指數(shù)均極顯著(P<0.01)高于對(duì)照和連作4、8 a 及以上土壤,對(duì)照和連作2 a土壤細(xì)菌的Shannon和Simpson指數(shù)明顯高于連作4 a 和8 a 及以上土壤;文山煙區(qū)連作8 a 及以上煙田土壤的Sobs、Ace 和Chao1 指數(shù)均極顯著(P<0.01)高于對(duì)照和連作2、4 a 煙田土壤,整體呈現(xiàn)出隨連作年限增加而升高的趨勢(shì)。文山煙區(qū)連作4、8 a及以上年限土壤細(xì)菌的Shannon 指數(shù)極顯著(P<0.01)高于對(duì)照和連作2 a 土壤,Simpson 指數(shù)則達(dá)到顯著水平(P<0.05)。

表2 不同連作年限煙田土壤細(xì)菌群落豐富度和多樣性Table 2 Community richness and diversity of soil bacterial community in tobacco field with different continuous cropping years

2.4 連作對(duì)煙田土壤細(xì)菌群落組成的影響

從圖2可以看出,門水平上,云南3個(gè)典型煙區(qū)不同連作年限土壤樣本中檢出10 個(gè)主要細(xì)菌門類(94.32%~99.31%)。曲靖煙區(qū)土壤細(xì)菌相對(duì)豐度前10 的優(yōu)勢(shì)菌門分別為變形菌門(Protecobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)、綠彎菌門(Chloroflexi)、浮霉菌門(Planctomycetes)、酸桿菌門(Acidobacteria)、芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)、厚壁菌門(Firmicutes)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、疣微菌門(Verrucomicrobia)、裝甲菌門(Armatimonadetes);紅河煙區(qū)土壤細(xì)菌相對(duì)豐度前10 的優(yōu)勢(shì)菌門分別為放線菌門、變形菌門、芽單胞菌門、酸桿菌門、綠彎菌門、浮霉菌門、擬桿菌門、疣微菌門、裝甲菌門、厚壁菌門;文山煙區(qū)土壤細(xì)菌相對(duì)豐度前10 的優(yōu)勢(shì)菌門分別為變形菌門、放線菌門、綠彎菌門、酸桿菌門、芽單胞菌門、浮霉菌門、疣微菌門、擬桿菌門、厚壁菌門、裝甲菌門。

圖2 在門水平上連作煙田土壤細(xì)菌群落組成和相對(duì)豐度Figure 2 Composition and relative abundance of continuous cropping soil bacteria community at the phylum level

從表3 可知,隨連作年限的延長(zhǎng),曲靖煙區(qū)煙田土壤綠彎菌門、酸桿菌門群落相對(duì)豐度整體呈減少趨勢(shì),芽單胞菌門、浮霉菌門、厚壁菌門和裝甲菌門群落相對(duì)豐度整體呈增加趨勢(shì),其中連作4 a和8 a及以上煙田土壤綠彎菌門群落相對(duì)豐度均顯著(P<0.05)低于對(duì)照和連作2 a 煙田土壤;紅河煙區(qū)對(duì)照土壤放線菌門、酸桿菌門和裝甲菌門群落相對(duì)豐度均極顯著(P<0.01)高于3 種連作土壤。隨種植年限的延長(zhǎng),紅河煙區(qū)煙田土壤芽單胞菌門群落相對(duì)豐度呈極顯著(P<0.01)增加趨勢(shì),連作2 a和4 a煙田土壤的放線菌門、變形菌門、浮霉菌門、裝甲菌門群落相對(duì)豐度變化規(guī)律不明顯;隨連作年限的延長(zhǎng),文山煙區(qū)煙田土壤放線菌門、芽單胞菌門、浮霉菌門群落相對(duì)豐度整體呈明顯增加趨勢(shì),其中,綠彎菌門、酸桿菌門和裝甲菌門群落豐度則整體呈降低趨勢(shì)。

表3 在門水平上土壤細(xì)菌群落組成差異分析(%)Table 3 Composition and relative abundance of bacteria community at the phylum level(%)

2.5 連作煙田土壤化學(xué)性質(zhì)與細(xì)菌群落關(guān)聯(lián)分析

從圖3a 可以看出,屬水平上,第一排序軸貢獻(xiàn)率為56.10%,第二排序軸貢獻(xiàn)率為30.02%,累積解釋變異量達(dá)到86.12%,說(shuō)明排序軸很好地反映了土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和土壤化學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系。從圖3a 中可以看出,pH 值和速效鉀含量與連作土壤細(xì)菌物種分布呈正相關(guān),有機(jī)質(zhì)和有效磷含量與土壤細(xì)菌物種分布呈負(fù)相關(guān),堿解氮與土壤細(xì)菌物種分布無(wú)相關(guān)性。從圖3b可以看出,在門水平上,皮爾森(Pearson)相關(guān)性分析表明,土壤pH 值與放線菌門、變形菌門、綠彎菌門、芽單胞菌門、浮霉菌門、擬桿菌門、棒狀桿菌門(Rokubacteria)、硝化螺旋菌門、迷蹤菌門(Elusimicrobia)群落分布呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。有機(jī)質(zhì)含量與浮霉菌門和棒狀桿菌門群落分布呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),與放線菌門群落分布呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。堿解氮僅與硝化螺旋菌門(Nitrospirae)群落分布呈顯著相關(guān)。有效磷含量與芽單胞菌門、厚壁菌門群落分布呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),與疣微菌門、裝甲菌門、棒狀桿菌門和硝化螺旋菌門群落分布呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。速效鉀含量與放線菌門、擬桿菌門、硝化螺旋菌門群落分布呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),與綠彎菌門和迷蹤菌門群落分布呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。

圖3 環(huán)境因子與土壤細(xì)菌群落的冗余分析和相關(guān)性熱圖分析Figure 3 RDA and correlation heat map analysis of environmental factors and soil bacterial community

3 討論

3.1 連作對(duì)煙田土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)多樣性的影響

研究表明,長(zhǎng)期連作嚴(yán)重影響了土壤理化性狀,進(jìn)而顯著降低了土壤細(xì)菌群落和組成多樣性[13]。本研究中,云南3 個(gè)典型煙區(qū)連作土壤細(xì)菌多樣性及豐富度特征存在空間異質(zhì)性和時(shí)間異質(zhì)性。曲靖煙區(qū)連作4 a、紅河煙區(qū)連作2 a、文山煙區(qū)連作8 a 及以上土壤細(xì)菌群落的豐富度和多樣性最高,說(shuō)明不同生態(tài)區(qū)連作煙田土壤樣本組成表現(xiàn)出不同的聚集性。胡元森等[24]、王佩雯等[15]的研究認(rèn)為,土壤細(xì)菌群落是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的系統(tǒng),連作或施肥等條件很可能只影響某些種群的豐度。施肥很可能是從細(xì)菌群落的豐度上影響群落,進(jìn)而影響土壤微生物的富集,而沒(méi)有改變?nèi)郝浞N類[15]。本試驗(yàn)中,烤煙連作煙田土壤細(xì)菌群落豐富度均高于對(duì)照土壤,說(shuō)明連作導(dǎo)致某些土壤病原菌的積累,或者可能與實(shí)際生產(chǎn)中煙農(nóng)補(bǔ)充外源菌以及施肥水平等管理因素有關(guān),因此連作土壤細(xì)菌群落豐富度和多樣性提高可能是多種因素共同作用的結(jié)果,有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

3.2 連作對(duì)煙田土壤細(xì)菌群落組成的影響

王佩雯等[15]的研究認(rèn)為,連作植煙土壤細(xì)菌群落易受環(huán)境變化的影響,表現(xiàn)出一定的時(shí)間差異性。連作土壤的細(xì)菌菌群在大田期變化較大,致病菌增多[25]。這可能是連作土壤細(xì)菌群落相對(duì)豐度提高的主要原因之一。本研究結(jié)果表明,在門水平上所檢出的前10 位的細(xì)菌門類(相對(duì)豐度94.32%~99.31%)中,曲靖、紅河、文山3 個(gè)生態(tài)煙區(qū)煙田土壤細(xì)菌門類表現(xiàn)出空間上的異質(zhì)性,相同生態(tài)區(qū)不同連作年限煙田土壤優(yōu)勢(shì)菌群相對(duì)豐度也存在異質(zhì)性。曲靖煙區(qū)和文山煙區(qū)變形菌門群落相對(duì)豐度最高,紅河煙區(qū)放線菌門群落相對(duì)豐度最高。變形菌門是最為普遍的細(xì)菌菌門[26],同時(shí)包含了大量的動(dòng)植物致病菌[27]。絕大多數(shù)放線菌為腐生菌,但少數(shù)寄生性放線菌能引起某些動(dòng)植物的病害[28]。隨著連作年限的延長(zhǎng),曲靖煙區(qū)煙田土壤綠彎菌門群落相對(duì)豐度顯著(P<0.05)減少,酸桿菌門群落相對(duì)豐度整體呈減少趨勢(shì),芽單胞菌門、浮霉菌門、厚壁菌門和裝甲菌門相對(duì)豐度整體呈增加趨勢(shì);紅河煙區(qū)煙田土壤芽單胞菌門相對(duì)豐度呈極顯著(P<0.01)增加趨勢(shì);文山煙區(qū)煙田土壤放線菌門、芽單胞菌門、浮霉菌門相對(duì)豐度整體呈極顯著(P<0.01)增加趨勢(shì),綠彎菌門和酸桿菌門細(xì)菌相對(duì)豐度則整體呈顯著(P<0.05)降低趨勢(shì),表現(xiàn)出明顯的時(shí)間異質(zhì)性。尤垂淮等[29]的研究認(rèn)為,重茬導(dǎo)致土壤酚酸物質(zhì)富集,進(jìn)而促進(jìn)了以酚酸為底物的微生物生長(zhǎng),因而病原微生物增加。說(shuō)明連作導(dǎo)致細(xì)菌群落組成發(fā)生變化,但連作土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)區(qū)域異質(zhì)性是否與施肥、氣候等因素有關(guān)有待進(jìn)一步研究。

3.3 連作土壤主要理化性質(zhì)對(duì)土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響

土壤為細(xì)菌群落的生長(zhǎng)繁殖提供重要的微環(huán)境,種植模式會(huì)改變其微環(huán)境,間接影響土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的組成。JAN 等[30]認(rèn)為RDA 可以分析解釋變量和多個(gè)響應(yīng)變量之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明,在幾種主要的理化因子中,pH 值對(duì)細(xì)菌物種分布影響最大,磷素影響次之,而氮素?zé)o相關(guān)性。這與NACKE 等[31]的研究結(jié)論一致,該研究發(fā)現(xiàn)土壤pH 值是影響土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性的主要因子。這可能與連作土壤出現(xiàn)磷素積累,反而成為限制因子有關(guān)。試驗(yàn)中,與對(duì)照土壤相比,曲靖煙區(qū)和紅河煙區(qū)連作煙田土壤pH 值均隨連作年限延長(zhǎng)而降低,這與婁翼來(lái)等[32]的研究結(jié)論一致,該研究發(fā)現(xiàn)隨著植煙年限的延長(zhǎng),表層和次表層土壤的pH 值均呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢(shì),重茬5 年后表層土壤酸化明顯。而與對(duì)照土壤相比,文山煙區(qū)pH值則呈小幅增加趨勢(shì),這可能與該煙區(qū)習(xí)慣施用生石灰有關(guān)。土壤酸堿度決定土壤細(xì)菌豐度和多樣性,因?yàn)閜H 值對(duì)某些土壤細(xì)菌表現(xiàn)出生理限制,而有些細(xì)菌則能更好地適應(yīng)土壤酸化帶來(lái)的脅迫[33],也有可能是由于土壤的酸堿度雖不能直接改變細(xì)菌群落,但可以作為一種整體的綜合變量,推動(dòng)微生物區(qū)系組成的變化[34]。生產(chǎn)實(shí)踐中可通過(guò)添加生石灰,增加農(nóng)家肥、有機(jī)肥的施用量調(diào)控土壤pH值和磷素水平,從而改良連作土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu),改善連作土壤微環(huán)境。

4 結(jié)論

(1)云南3 個(gè)典型煙區(qū)連作煙田土壤細(xì)菌群落相對(duì)豐度、多樣性及群落組成存在空間異質(zhì)性和時(shí)間異質(zhì)性。

(2)隨著連作年限的延長(zhǎng),土壤細(xì)菌群落發(fā)生不同程度的結(jié)構(gòu)性變化。

(3)在連作煙田土壤改良時(shí)加強(qiáng)土壤pH 值和有效磷含量調(diào)控是關(guān)鍵。

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