Page 8 - 《华中农业大学学报(自然科学版)》2024年第1期
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2 华 中 农 业 大 学 学 报 第 43 卷
失,同时亦发现根瘤菌属(Rhizobium)和黄杆菌属 于保持土壤质量和作物生产力的一项重要农艺措
(Flavobacterium)等部分特异有益细菌属会逐渐富 施 [26] 。轮作可通过根系分泌物数量和组成的差异影
集,表明番茄连作过程中细菌群落的变化是一个复 响土壤理化性质,进而改善土壤生物环境和克服连
杂的过程,而不是有益细菌单方面的耗竭或富集。Li 作障碍,实现可持续农业的目标 [27-29] 。此外,轮作亦
等 [14] 发现连作番茄植株根际土壤中,细菌丰富度和 有助于重塑土壤微生物群落结构,减少土传病害的
多样性均低于轮作土壤。同时,番茄连作土壤中,变 发生 [30-31] 。因此,可以通过设计更具体和多样化的
形菌门(Proteobacteria)及放线菌门(Actinobacteria) 作物轮作模式来减轻连作栽培的负面影响 [32] 。如 Li
细菌相对丰度均低于相应的轮作土壤。研究证实, 等 [14] 研究了轮作对番茄根际土壤细菌多样性和群落
土壤抗病性与变形菌门细菌和放线菌门细菌的相对 结构的影响,发现轮作土壤细菌丰富度和多样性均
丰度呈正相关 [15] ;变形菌门细菌在碳、氮和硫循环中 高于相应的连作土壤,且轮作土壤中变形菌门细菌
起重要作用 [16] ;放线菌门细菌是一类异养菌,能够产 及放线菌门细菌相对丰度均高于相应的连作土壤。
生几丁质酶、脲酶、过氧化氢酶等土壤酶,在土壤有 研究证实,变形菌门细菌在促进植物生长、改善土壤
机质分解中发挥着主要作用 [17-18] ,同时产生抗生素 生态环境方面发挥着重要作用 [33] ;放线菌门细菌能
以抑制各种植物病害。另一方面,康亚龙 [19] 发现,番 有效抑制土传病原微生物繁殖 [34] 。而轮作不同作
茄连作土壤中,细菌磷脂脂肪酸含量显著降低,真菌 物,其根系分泌出相异的有机质,进而提高了包括变
磷脂脂肪酸含量显著上升;土壤微生物优势菌群由 形菌门细菌和放线菌门细菌等土壤细菌的多样性与
细菌主导的状态转变为真菌主导,土壤生态系统的 丰度 [35] 。杨尚东等 [36] 发现番茄轮作土壤中,微生物
稳定性逐渐下降。孙文庆等 [20] 亦发现,番茄连作土 生物量碳、氮以及涉及碳、氮、磷循环的相关酶活性
壤中土著细菌群落随着连作时间的延长数量减少或 和土壤细菌多样性与丰富度等生物学指标均显著高
消失,同时某些真菌类群大量富集,导致土壤细菌和 于相应的番茄连作土壤。Lyu 等 [22] 发现轮作降低了
真菌群落结构失衡,根际有益菌数量减少而病原菌 番茄连作土壤中真菌的丰富度和多样性,尤其显著
大量滋生,从而降低了番茄抵御病害的能力。此外, 降低了引发番茄根腐病等土传病害的赤霉菌属(Gib‑
番茄连作多年后根系分泌物诱导土壤真菌丰度占比 berella)和棘壳孢属(Pyrenochaeta lycopersici)真菌
随着连作次数的增多而增加 [21] 。如 Lyu等 [22] 发现温 的相对丰度 [37] ;邓玉清 [38] 发现,轮作不仅有助于提
室连作番茄基质中假踝囊菌属(Pseudogymnoascus)、 高土壤养分的有效性,而且显著增加了土壤中可培
赤霉菌属(Gibberella)、棘壳孢属(Pyrenochaeta)等 养细菌的数量,显著降低了可培养真菌的数量,有利
真菌相对丰度占比显著提高。 于维护土壤微生物群落保持“细菌型”结构,阻碍土
综上所述,番茄连作土壤中,细菌群落多样性下 壤微生物群落向“真菌型”转变。
降,真菌丰度占比显著增加,土壤优势微生物类型由 2.2 间 作
“细菌型”转变为“真菌型”。 间作是指在同一生长季节在同一块土地上同时
2 番茄连作土壤中微生物群落的重 种植 2 种或多种作物的耕作方式 [39] 。这种耕作方式
对于维持和提高土壤质量亦十分重要 [40] 。研究证
塑技术
实,间作具有提高土壤肥力以及资源利用率 [41] 、增加
土壤微生物多样性和丰富性对维护土壤健康和 作物产量 [42- 43] 、减少植株病虫害和杂草密度 [44-45] 、提
促进作物生长发挥着重要作用 [23] 。首先,细菌是陆 高根际微生物群落结构多样性 [46] 等功能。如 Fu
地生态系统中,几乎所有生物地球化学循环过程的 等 [47] 发现,马铃薯、洋葱与番茄间作,可有效降低番
主要驱动因素,参与维护耕地土壤健康及保障土壤 茄黄萎病的发病率与危害程度,其作用机制是间作
的主要因素之一 [24] ,病原微生物难以在细菌多样性 的番茄植株抗病相关基因的表达量均高于相应的单
丰富的土壤中生长和繁殖 [25] 。其次,部分真菌亦具 作番茄。同样地,Li 等 [48] 发现,马铃薯、洋葱与番茄
有降解、寄生、生产抗生物质等广泛的生态功能,同 间作,显著提高了番茄植株根际土壤细菌群落多样
样有助于维护土壤健康与肥力 [25] 。 性与丰富度;尤其提高了节杆菌属(Arthrobacter)、芽
2.1 轮 作 孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)细菌
与单一作物连作栽培相比,作物轮作是一种用 等具有促进植物生长的有益细菌属,降低了枝孢菌