吳 瑕，胡藝琛，楊鳳軍，蘇春杰，汪秀志，吳鳳芝

（1 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，黑龍江大慶 163319；2 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，黑龍江哈爾濱 151103）

氮是陸地生態(tài)系統(tǒng)中限制生產(chǎn)力的主要因素，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮是植物吸收利用的主要無機(jī)態(tài)氮形式，土壤可通過氨化、硝化及反硝化作用將氮素從有機(jī)態(tài)轉(zhuǎn)化為無機(jī)態(tài)供植物吸收[1]。氮肥也是我國(guó)消費(fèi)量最大的化學(xué)肥料，約占化肥總量的 2/3。我國(guó)單位面積氮肥用量遠(yuǎn)高于世界平均水平。設(shè)施中長(zhǎng)期過量施用氮肥還會(huì)使設(shè)施土壤中硝態(tài)氮含量升高，減少土壤中硝化微生物菌群的豐度，提高反硝化微生物的活性，促進(jìn)N2O排放量的增加[2]。研究證實(shí)，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中氮素轉(zhuǎn)化多樣性和氮循環(huán)的復(fù)雜性致使氮損失。如何通過氮素的優(yōu)化管理，將氮損失降到最低是學(xué)者們關(guān)注的焦點(diǎn)問題[3]。近年來，通過輪作、間套作及伴生等栽培模式能夠改變植株根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，提高氮素的利用[4]。因此，研究間套作根際土壤中微生物數(shù)量及群落結(jié)構(gòu)的變化，對(duì)了解根際氮營(yíng)養(yǎng)具有重要意義。

間套作可以顯著改善植株的氮營(yíng)養(yǎng)，提高系統(tǒng)氮素吸收量。豆科與禾本科間套作能夠促進(jìn)植株對(duì)氮的吸收[5]。間作促進(jìn)氮養(yǎng)分由營(yíng)養(yǎng)器官向生殖器官轉(zhuǎn)移，適量施氮條件下間作油菜籽粒氮吸收量達(dá)到最大值[6]。間套作系統(tǒng)中非豆科作物間對(duì)氮競(jìng)爭(zhēng)作用較強(qiáng)，通過合理選擇間套作品種或者錯(cuò)開作物氮素利用時(shí)期，從而促進(jìn)氮的高效利用[7]。間套作系統(tǒng)改善了共生作物和根際微生物的生長(zhǎng)環(huán)境，促進(jìn)土壤中氮素循環(huán)及轉(zhuǎn)化，提高作物對(duì)氮素的吸收和利用[8]。研究證實(shí)，甘蔗間作大豆模式土壤硝態(tài)氮含量較單作高，說明間作有利于土壤保持肥力，為甘蔗后期生長(zhǎng)提供足夠的養(yǎng)分[9]，減施氮肥(N 75 kg/hm2)不會(huì)影響間作體系產(chǎn)量，還可降低后茬小麥表層土壤中硝態(tài)氮的殘留[10]。甘蔗-大豆間作模式能夠提高土地利用率，同時(shí)減量施氮能保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境[11]。設(shè)施栽培中為追求高產(chǎn)所投入的氮肥量不斷增加，導(dǎo)致種植多年的蔬菜大棚土壤氮素供應(yīng)水平較高，氮肥利用率很低。因此，在多年連作的土壤肥力水平較高的設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中，運(yùn)用合理的栽培模式和氮肥的優(yōu)化施用來提高氮肥利用率仍值得進(jìn)一步研究[12]。

分蘗洋蔥(AlliumcepaL.var.AggregatumG.Don)在我國(guó)黑龍江和吉林等地廣泛種植，其鱗莖中含有大蒜素等多種植物殺菌素，其中槲皮素等成分對(duì)番茄枯萎病病原菌生長(zhǎng)具有較好的抑制作用[13]，分蘗洋蔥對(duì)土壤有殺菌消毒作用，在栽培中間作分蘗洋蔥已被人們所接受[14-15]。研究證實(shí)，間作分蘗洋蔥可顯著改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，減輕黃瓜霜霉病和白粉病等病害的發(fā)生，提高產(chǎn)量[16]。番茄(SolanumlycopersicumL.)在蔬菜作物中位居首位，全球年總產(chǎn)量達(dá) 1.7 億t，是我國(guó)設(shè)施栽培面積較大的果菜之一[17]。設(shè)施番茄對(duì)氮肥吸收利用率很低，致使氮肥流失嚴(yán)重已成為制約設(shè)施番茄生產(chǎn)的主要問題。筆者前期研究發(fā)現(xiàn)，間作分蘗洋蔥提高了番茄磷和錳等養(yǎng)分的吸收，降低了番茄灰霉病發(fā)病率[18]，間作分蘗洋蔥促進(jìn)植株生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量5%～8%[19]，但間作對(duì)氮吸收及生物機(jī)理不明。因此，本試驗(yàn)以茄科連作8年以上的設(shè)施土壤為基質(zhì)，研究分蘗洋蔥-番茄間作系統(tǒng)植株根際土壤中氮吸收和根際微生物多樣性的變化，旨在分析間作分蘗洋蔥改善番茄氮營(yíng)養(yǎng)的生物學(xué)機(jī)制，為間作栽培模式促生增產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2014年2月至12月在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝系大棚和實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。供試番茄品種為月光(東農(nóng)708)，由東北農(nóng)業(yè)大學(xué)番茄課題組提供。供試分蘗洋蔥由黑龍江省農(nóng)安和五常市紅旗社村提供。

供試土壤為黑土，其基本理化性質(zhì)為pH 6.61(土水比為1∶2.5)、電導(dǎo)率(EC)為1.5 mS/cm、有機(jī)質(zhì)25.20 g/kg、全氮1.58 g/kg、堿解氮91.00 mg/kg、速效磷243.43 mg/kg、速效鉀323.30 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為測(cè)定間作對(duì)番茄各部位氮養(yǎng)分吸收及產(chǎn)量的影響進(jìn)行了田間試驗(yàn)，田間試驗(yàn)在茄科連作8年以上棚室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)設(shè)番茄單作、番茄與分蘗洋蔥(品種為五常)間作及番茄與分蘗洋蔥(品種為農(nóng)安)間作，共3個(gè)處理，每處理3個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為0.6 m×3.25 m，番茄株行距為25 m×30 cm，單作處理每小區(qū)定植2行番茄，共26株。間作處理在番茄外側(cè)距植株5 cm處以1∶4的比例單瓣直播分蘗洋蔥鱗莖，分蘗洋蔥株距10 cm，間作處理每小區(qū)定植番茄26株及分蘗洋蔥104株。定植前撒施腐熟的豬糞37500 kg/hm2(營(yíng)養(yǎng)含量為15%有機(jī)質(zhì)、0.5%N、0.5% P、0.4% K)，按照150 kg/hm2量穴施硫酸鉀型復(fù)合肥(養(yǎng)分含量 ≥ 45%，N∶P2O5∶K2O為12∶18∶15)。整地后于番茄7葉1心時(shí)定植，分蘗洋蔥一般在番茄定植后7天栽種，采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，番茄常規(guī)管理，留3穗果摘心(60天)。每小區(qū)隨機(jī)抽選5株掛牌，分別于番茄定植后30、60、90 天進(jìn)行生長(zhǎng)指標(biāo)的調(diào)查，測(cè)定番茄產(chǎn)量，并于90天時(shí)測(cè)量番茄植株各部位干樣中氮含量及氮吸收量，統(tǒng)計(jì)平均值。

為測(cè)定間作對(duì)番茄根際土壤微生物多樣性的影響進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，盆栽試驗(yàn)設(shè)番茄單作、番茄與分蘗洋蔥(五常)間作、分蘗洋蔥單作及無苗對(duì)照共4個(gè)處理，設(shè)置無苗對(duì)照作為土壤環(huán)境的參考值，番茄單作每盆定植1 株番茄；間作每盆定1 株番茄和4株分蘗洋蔥，分蘗洋蔥株距5 cm，在番茄外側(cè)環(huán)繞半周；分蘗洋蔥單作每盆種植4 株，均勻分布盆中，株距5 cm。試驗(yàn)每處理3 次重復(fù)，每重復(fù)30盆，每處理種植90 盆，盆栽試驗(yàn)共計(jì)360 盆。采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，隨機(jī)擺放。試驗(yàn)采用體積為24 cm×17 cm的塑料盆，取茄科植物連作8年以上的大棚連作土，每盆裝土2.5 kg，將土拌勻過篩裝盆，按照每盆施加硫酸鉀型復(fù)合肥(養(yǎng)分含量 ≥ 45%，N∶P2O5∶K2O為12∶18∶15) 7 g，試驗(yàn)區(qū)邊緣設(shè)保護(hù)行。番茄常規(guī)育苗，5 葉1心時(shí)定植。分蘗洋蔥的鱗莖按4∶1與番茄苗同時(shí)定植于盆中。試驗(yàn)期間不噴施任何藥劑，人工定期除草，定量澆水保證番茄未處于干旱脅迫。分別在定植后23、30和37天3個(gè)時(shí)期取樣，每重復(fù)隨機(jī)選取5 盆采用抖根法[20]并用毛刷刷取根系周圍土壤混合作為一個(gè)土樣，間作處理將番茄和分蘗洋蔥根系分開收集根際土壤。土樣過1 mm篩后，一部分自然風(fēng)干測(cè)定土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量；一部分土樣存于4℃冰箱中用于土壤酶活性測(cè)定；一部分土樣存于-80℃冰箱用于土壤DNA提取及Miseq測(cè)序。

1.3 測(cè)定方法

干物質(zhì)分配指數(shù)(莖、葉和果)指一段時(shí)間內(nèi)地上部的各個(gè)器官的生物量占地上部總生物量的百分比。以分配指數(shù)定量描述地上部各器官干物質(zhì)的分配動(dòng)態(tài)[21]。地上部分分配指數(shù)(PIS1)指的是地上部分干重占總干重的比例。PIS1=WSH/B，其中，WSH 為地上部分干重 ( g/株)，B為總干物量(g/株)。根分配指數(shù)(PIR)指的是地下部分干重占總干重的比例，PIR=1-PIS1。莖、葉、果各器官的分配指數(shù)分別用PIS2(PIS2=WS/WSH)、PIL (PIL=WL/WSH)、PIF(PIF=WF/WSH)表示，式中，WSH為地上干物質(zhì)總重，WS、WL、WF 分別為番茄莖、葉和果干重(g/株)[22]。

稱取烘干粉碎的植物樣品0.10 g，采用濃H2SO4-H2O2法消煮—-靛酚藍(lán)比色法測(cè)定植株全氮含量[23]。采用苯酚-次氯酸鈉比色法測(cè)定土壤脲酶；采用TTC染色法測(cè)定土壤脫氫酶[24]；風(fēng)干土樣采用2 mol/L KCl浸提，流動(dòng)分析儀測(cè)定土壤銨態(tài)氮及硝態(tài)氮含量。-80℃保存的土樣進(jìn)行基因組DNA提取，由上海美吉生物公司對(duì)土壤微生物Miseq測(cè)序，對(duì)細(xì)菌V3～V4區(qū)和真菌ITS區(qū)進(jìn)行PCR擴(kuò)增，引物分別為V338F-V806R、ITS1737F-ITS2-2043R，然后將PCR產(chǎn)物用QuantiFluor?-ST 藍(lán)色熒光定量系統(tǒng)(Promega 公司)進(jìn)行定量分析，然后通過Miseq文庫(kù)構(gòu)建，測(cè)序，獲得DNA片段的序列[25]。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

原始數(shù)據(jù)的整理采用Microsoft Excel (Office 2003)軟件，數(shù)據(jù)處理采用SAS 9.1.3軟件，方差分析使用ANOVA過程 (Duncan's 新復(fù)極差法，P＜0.05)。測(cè)序數(shù)據(jù)利用生物信息分析方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)和可視化分析，最終獲取優(yōu)化有效序列統(tǒng)計(jì)，OTU分布統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行多樣性指數(shù)分析和樣本群落組成分析，并繪制Heatmap圖[25]。

2 結(jié)果與分析

2.1 間作兩種分蘗洋蔥對(duì)番茄生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

與番茄單作相比，間作30天后，農(nóng)安間作番茄株高顯著增加，而五常間作番茄株高變化不顯著；兩種分蘗洋蔥間作30 天番茄的鮮重顯著高于單作，而間作30天番茄干重變化不顯著。間作60 天后，兩種分蘗洋蔥間作番茄株高均顯著增加，間作番茄莖粗無顯著變化。農(nóng)安間作60 天番茄鮮重和干重均顯著高于單作；五常間作60 天番茄鮮重顯著增加，而五常間作番茄60 天干重增加不顯著。兩種分蘗洋蔥間作90 天后，番茄鮮重和干重增加均不顯著。間作兩種分蘗洋蔥均促進(jìn)了番茄單株產(chǎn)量和平均單果重的增加，間作提高番茄產(chǎn)量達(dá)8.49%～16.92%，但均未達(dá)到顯著水平(表1)。

表1 間作兩種分蘗洋蔥對(duì)番茄生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響Table 1 Effects of intercropping two potato onions on growth and yield of tomato

2.2 間作兩種分蘗洋蔥對(duì)番茄氮養(yǎng)分分配的影響

間作兩種分蘗洋蔥對(duì)番茄干物質(zhì)分配指數(shù)的影響表現(xiàn)出相似的規(guī)律。與單作相比，間作番茄初果期(30 天)和盛果期(60 天)干物質(zhì)在根的分配指數(shù)降低，在地上部的分配指數(shù)增加，其中在葉的分配指數(shù)降低，在花果的分配指數(shù)增加了 9.34%～19.10%。間作60 天后，與單作比較，五常和農(nóng)安兩品種間作番茄的根、莖和葉干重占比降低，而花果干物質(zhì)占比分別增加了8%、5%。間作90 天后，番茄進(jìn)入果實(shí)采收期，間作番茄根、莖中的干物質(zhì)分配指數(shù)增加，而在果實(shí)的分配指數(shù)降低，與單作比較，間作處理番茄根和莖的干物質(zhì)分配指數(shù)增加了13.83%～70.83% (表2)。

間作90 天后，與單作相比，農(nóng)安和五常間作番茄的根和莖中氮含量顯著增加，且間作五常番茄根中氮含量顯著高于農(nóng)安，兩品種洋蔥間作后番茄的葉中氮含量顯著降低，而間作對(duì)番茄花和果中氮含量影響不同，農(nóng)安間作顯著降低番茄果實(shí)中氮含量，而五常間作顯著增加了番茄果實(shí)中氮含量。間作兩品種分蘗洋蔥均顯著提高了番茄根、莖和葉中氮吸收量，且五常間作處理各器官氮吸收量顯著高于農(nóng)安間作處理，同時(shí)五常間作后番茄的花和果中氮吸收量也顯著高于農(nóng)安間作和單作番茄。兩種分蘗洋蔥間作90 天后，均顯著提高了番茄的氮養(yǎng)分向根和莖分配比例，而降低氮向葉中分配比例，兩品種洋蔥間作對(duì)番茄植株氮養(yǎng)分分配的影響表現(xiàn)出相似的規(guī)律 (表2)。

表2 間作分蘗洋蔥對(duì)番茄各部位干物質(zhì)分配指數(shù)的影響Table 2 Dry matter distribution index in different parts of tomato under different days of intercropping with potato onions

2.3 間作對(duì)番茄根際土壤中氮含量和酶活性的影響

與無苗對(duì)照相比，間作提高了番茄根際土壤中銨態(tài)氮含量，在間作30和37 天達(dá)到顯著水平；在間作23和30 天時(shí)，單作番茄根際土壤銨態(tài)氮含量顯著高于無苗對(duì)照，而到間作37 天時(shí)顯著低于無苗對(duì)照。單作和間作番茄根際土壤中硝態(tài)氮含量始終顯著低于無苗對(duì)照，且間作處理又顯著低于單作處理(圖1 A、B)。間作30和37天時(shí)分蘗洋蔥根際土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮均低于單作和無苗對(duì)照(圖1 C、D)。綜上，間作促進(jìn)了番茄根際土壤銨態(tài)氮活化和硝態(tài)氮的吸收。

圖1 間作對(duì)番茄和分蘗洋蔥根際土壤銨態(tài)氮與硝態(tài)氮含量的影響Fig.1 Ammonium and nitrate nitrogen content in the rhizosphere of tomato and potato onion as affected by intercropping

番茄生育期間，無苗對(duì)照土壤兩種酶活性變化最小。間作番茄、分蘗洋蔥根際土壤脲酶活性均顯著高于無苗對(duì)照，間作23和37天時(shí)番茄根際土壤脲酶活性又顯著高于單作(圖2 A)；間作分蘗洋蔥根際土壤脲酶活性低于單作，在定植30 天達(dá)到顯著水平(圖2 C)。番茄生長(zhǎng)期間，間作番茄根際土壤脫氫酶活性在定植30和37 天顯著高于單作，且二者均高于無苗對(duì)照(圖2 B)。間作分蘗洋蔥根際土壤脫氫酶活性定植37 天顯著高于單作和無苗對(duì)照(圖2 D)。

圖2 間作對(duì)番茄和分蘗洋蔥根際土壤脲酶與脫氫酶活性的影響Fig.2 Soil urease and dehydrogenase activities in the rhizosphere of tomato and potato onion as affected by intercropping

2.4 間作對(duì)分蘗洋蔥和番茄氮含量及吸收量的影響

盆栽試驗(yàn)結(jié)果(圖3)顯示，間作后番茄植株內(nèi)全氮含量變化不顯著，而間作番茄的氮吸收量顯著增加。分蘗洋蔥間作后植株全氮含量顯著增加，而間作分蘗洋蔥的氮吸收量顯著降低。分蘗洋蔥和番茄間作促進(jìn)了番茄對(duì)氮的吸收，減少分蘗洋蔥對(duì)氮的吸收，驗(yàn)證了間作系統(tǒng)種間促進(jìn)和種間競(jìng)爭(zhēng)作用同時(shí)存在，而番茄在間作體系中處于競(jìng)爭(zhēng)上位，間作通過競(jìng)爭(zhēng)促進(jìn)了番茄對(duì)氮養(yǎng)分的吸收。

圖3 間作和單作分蘗洋蔥和番茄植株的氮含量與氮吸收量Fig.3 Nitrogen content and uptake of potato onion and tomato plant under monocropping and intercropping

2.5 間作分蘗洋蔥對(duì)番茄根際微生物豐富性的影響

盆栽土壤測(cè)序結(jié)果顯示，間作分蘗洋蔥改變了番茄根際土壤中細(xì)菌和真菌群落多樣性指數(shù)(表3，表4)，提高了番茄根際土中放線菌綱、擬桿菌綱、黃桿菌綱、綠菌綱、綠彎菌綱、厭氧繩菌綱、異常球菌綱、芽孢桿菌綱、梭菌綱、柔膜菌綱、浮霉菌綱、α-變形菌綱、豐佑菌綱等細(xì)菌的豐度，降低了座囊菌綱、散囊菌綱、盤菌綱、錘舌菌綱、銀耳綱、傘菌綱、微球黑粉菌綱、壺菌綱等真菌的豐度(圖4)。間作提高了番茄根際土壤中芽孢桿菌屬(Bacillus)、假單胞菌屬(Pseudomonas)和鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)等細(xì)菌的相對(duì)豐度，提高了番茄根際土壤青霉菌屬(Penicillium)、曲霉菌屬(Aspergillus)和毛殼菌屬(Chaetomium)等真菌的豐度，但卻降低了散囊菌屬(Eurotium)和梭孢殼屬(Thielavia)的豐度(圖5)。間作番茄根際細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)與間作分蘗洋蔥聚類在一起，相似性較大，然后單作番茄及分蘗洋蔥根際土壤菌群聚在一起；間作番茄根際細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)與單作番茄聚類較遠(yuǎn)，差異較大(圖6)；間作番茄根際真菌菌群結(jié)構(gòu)與單作番茄聚類在一起，相似性較大(圖7)，說明間作分蘗洋蔥對(duì)番茄根際土壤細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)影響較大，而對(duì)真菌菌群結(jié)構(gòu)影響較小，間作番茄根際土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)的改變可能是促進(jìn)番茄氮養(yǎng)分吸收的關(guān)鍵因素之一。

圖4 間作分蘗洋蔥和番茄根際土壤細(xì)菌(A)與真菌(B)類群綱水平相對(duì)豐度Fig.4 Relative abundance of bacteria (A) and fungi (B) at class level in the rhizosphere soil of intercropped potato onion and tomato

圖5 間作分蘗洋蔥和番茄根區(qū)土壤細(xì)菌(A)與真菌(B)類群屬水平相對(duì)豐度Fig.5 Relative abundance of bacteria (A) and fungi (B) at genus level in the rhizosphere soil of intercropped potato onion and tomato

圖6 間作分蘗洋蔥和番茄根際土壤細(xì)菌在科水平上的相對(duì)豐度Fig.6 Relative abundance of bacterial taxa in the rhizosphere soil of intercropped potato onion and tomato

圖7 間作分蘗洋蔥和番茄根際土壤真菌在科水平上的相對(duì)豐度Fig.7 Relative abundance of fungal taxa in the rhizosphere soil of intercropped potato onion and tomato

表3 間作分蘗洋蔥37天對(duì)土壤細(xì)菌多樣性的影響 (相似度97%)Table 3 Diversity indices of soil bacteria after 37 days of intercropping of potato onion (at the 97% similarity level)

3 討論

本研究結(jié)果顯示，兩種分蘗洋蔥間作60 天后番茄株高和鮮重均顯著增加，間作提高產(chǎn)量達(dá)8.49%～16.92%，間作60 天時(shí)干物質(zhì)向果實(shí)積累增加，間作90 天時(shí)干物質(zhì)向根莖積累增加。分蘗洋蔥與番茄間作栽培能促進(jìn)干物質(zhì)向生長(zhǎng)中心分配，這與覃瀟敏等[26]研究結(jié)果相似。前人研究表明，合理施氮能夠促進(jìn)植株干物質(zhì)積累[27]，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)器官中干物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)移[28]，說明干物質(zhì)分配用來預(yù)測(cè)產(chǎn)量是可靠的。研究假定同化物首先在地上與地下間進(jìn)行優(yōu)先分配，其次地上部各器官莖、葉、果之間進(jìn)行核心庫(kù)分配[21]。本研究結(jié)果顯示，間作分蘗洋蔥60 天后番茄花和果部分干物質(zhì)分配指數(shù)和比例均顯著增加，而葉部分干物質(zhì)分配指數(shù)和比例均顯著降低?？梢?，間作分蘗洋蔥提高了番茄干物質(zhì)積累，且干物質(zhì)向生長(zhǎng)中心分配比例增加，這是間作提高番茄產(chǎn)量的主要原因之一。本研究中間作的兩個(gè)分蘗洋蔥品種均提高了番茄的產(chǎn)量，但間作對(duì)番茄的長(zhǎng)勢(shì)(株高和莖粗)影響有所不同。白晶芝等[29]研究表明，不同分蘗洋蔥品種間作對(duì)番茄生長(zhǎng)影響不一。套作化感潛力強(qiáng)的品種有利于促進(jìn)番茄的生長(zhǎng)，增強(qiáng)其抗逆性[30]，因此，分蘗洋蔥可能通過根系分泌物種類和含量的差異而對(duì)番茄根際土壤養(yǎng)分環(huán)境產(chǎn)生不同的影響，在今后的研究中將深入分析。

間套作植物養(yǎng)分吸收量增加以及養(yǎng)分利用率提高為增產(chǎn)提供營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)[31]。本研究表明，分蘗洋蔥間作番茄氮吸收量超過了單作番茄，間作番茄養(yǎng)分吸收量顯著增加為植株產(chǎn)量提高奠定了營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)，這與前人對(duì)玉米/花生[32]套作體系的研究結(jié)果相近。本研究中番茄間作分蘗洋蔥改變了番茄植株中氮分配規(guī)律，間作兩品種分蘗洋蔥均減少了番茄養(yǎng)分向葉中分配比例，增加了養(yǎng)分向根和果中分配的比例，提高植株養(yǎng)分利用效率。間作番茄養(yǎng)分吸收量的增加，改變植株內(nèi)養(yǎng)分的分配指數(shù)，番茄盛果期植株體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)元素已從葉向果實(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)，從而促進(jìn)了果實(shí)的生長(zhǎng)和成熟[33]，這可能是間作增加產(chǎn)量的主要原因之一。付學(xué)鵬等[34]研究表明，根系分泌物中的銨態(tài)氮和氨基酸態(tài)氮作為作物的氮源，間套作提高了土壤的酶(如脲酶)活性，促進(jìn)了有機(jī)氮向無機(jī)氮的轉(zhuǎn)化，提高了土壤無機(jī)氮的濃度，增加間套作系統(tǒng)中的氮營(yíng)養(yǎng)。劉進(jìn)平等[35]研究表明，土壤中和合理配比更有利于根的生長(zhǎng)，促進(jìn)植株養(yǎng)分的吸收。本研究結(jié)果顯示，間作分蘗洋蔥后番茄根際土壤土壤中脲酶活性提高，銨態(tài)氮含量增加，硝態(tài)氮含量降低，間作番茄根際土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮合理比例能促進(jìn)番茄根系生長(zhǎng)，而間作土壤中硝態(tài)氮含量顯著降低可能是植株大量吸收氮養(yǎng)分的結(jié)果。間作栽培體系中種間促進(jìn)和種間競(jìng)爭(zhēng)作用同時(shí)存在，番茄在種間競(jìng)爭(zhēng)中通過根系快速生長(zhǎng)，占據(jù)

有利空間生態(tài)位，而間作分蘗洋蔥的干重顯著低于單作[36]。研究表明，土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量與主要預(yù)測(cè)因子氨氧化細(xì)菌(AOB)豐富度相關(guān)[37]，微生物功能基因的變化對(duì)微生物影響?zhàn)B分吸收密切相關(guān)，將在今后的研究中進(jìn)一步深入探討。

前人研究顯示，堆肥中細(xì)菌的核心菌群通過將高分子生物有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為低分子生物有機(jī)氮，提高了土壤中氮的有效性，而減少氮的損失[38]。在水稻苗期，減施氮肥同時(shí)增施有機(jī)氮肥土壤中可培養(yǎng)細(xì)菌、真菌、放線菌及芽孢桿菌數(shù)量明顯提升[39]。芽孢桿菌能顯著促進(jìn)番茄苗株高、鮮重和干重的增加，降低番茄立枯病和早疫病發(fā)病率[40-41]。研究顯示，假單胞菌RFNB3作為固氮菌對(duì)番茄的株高和干物質(zhì)積累有顯著的促進(jìn)作用[42]。本研究中間作分蘗洋蔥提高了番茄根際土壤芽孢桿菌屬(Bacillus)和假單胞菌屬(Pseudomonas)相對(duì)豐度，這兩種菌可能作為間作番茄根際土壤中核心菌屬促進(jìn)土壤中生物有機(jī)氮的轉(zhuǎn)化，從而提高氮的利用率。鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)為固氮菌屬一種，但促生作用不明顯[42]，其屬于變形菌門a-變形菌綱，它可以降解芳香族化合物[43]，鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)屬于改變土壤生態(tài)功能的一種細(xì)菌，在防止土壤退化中起重要作用[44]。本研究表明，間作分蘗洋蔥提高了番茄根際土壤中鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)的豐度，這與間作分蘗洋蔥改善番茄生態(tài)環(huán)境及功能密切相關(guān)。前人研究證實(shí)，在接種青霉菌的土壤中，小麥生長(zhǎng)吸收難溶性磷占總吸收的18%[45]。范丙全等[46]研究顯示，青霉菌P8在高磷和低磷土壤中均能提高磷利用率，促進(jìn)作物生長(zhǎng)。一些曲霉菌屬能夠礦化難溶的有機(jī)磷酸鹽[47]。毛殼菌(Chaetomiumspp.)在自然界廣泛分布，并對(duì)許多植物病原菌通過營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)和產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物有潛在的生防作用[48]，應(yīng)具有安全、高效、低毒的優(yōu)點(diǎn)[49]。本研究結(jié)果顯示，與單作番茄比較，間作番茄真菌提高了青霉菌屬、曲霉菌屬和毛殼菌屬的豐度，同時(shí)降低了散囊菌屬和梭孢殼屬等的豐度，推測(cè)間作分蘗洋蔥后土壤微生物多樣性的變化可能與間作番茄根際養(yǎng)分高效利用及植株促生控病密切相關(guān)。

4 結(jié)論

間作分蘗洋蔥改變了番茄根際土壤微生物多樣性，提高了番茄根際土壤芽孢桿菌屬(Bacillus)、假單胞菌屬(Pseudomonas)和鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)等細(xì)菌的相對(duì)豐度，提高了番茄根際土壤青霉菌屬(Penicillium)、曲霉菌屬(Aspergillus)和毛殼菌屬(Chaetomium)等真菌的相對(duì)豐度，降低了散囊菌屬(Eurotium)和梭孢殼屬(Thielavia)真菌的相對(duì)豐度，因此改變了番茄根際土壤細(xì)菌和真菌的菌群結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了一個(gè)氮素轉(zhuǎn)化快、生物活性高的健康根際環(huán)境，為番茄生長(zhǎng)奠定了基礎(chǔ)。田間試驗(yàn)充分證明了間作分蘗洋蔥促進(jìn)番茄生長(zhǎng)，提高番茄產(chǎn)量的顯著效果。