连作是指在同一块耕地上连续种植同一种作物的方式。烟草受产业结构的调整和耕地资源短缺的制约,连作现象突出,国内各大烟区已出现不同程度的连作现象。连作会造成土壤养分降低,有机质含量下降,最终导致植物生长受阻,抗逆性降低,正常生产条件下,作物产量和质量仍下降的现象称之为连作障碍。连作障碍是制约现代农业可持续发展的一个关键问题。目前,土壤理化性质的劣变,养分失调,自毒作用以及微生物群落结构的改变等多种土壤因素相互作用导致了连作障碍。
土壤微生物在维持土壤结构,促进物质和能量循环,植物生长发育发挥着重要作用,因此它已成为研究连作障碍的焦点。汉中烟区地处秦巴西段,烟草是当地重要的经济作物。近年来受到其他经济作物种植面积影响,当地连作现象十分普遍。连作导致当地烟叶病虫害加剧,产量和品质下降等问题日益加重。本研究采用高通量测序技术对汉中地区烤烟连作土壤微生物进行测定,结合土壤养分,分析烤烟长期连作下土壤微生物群落结构的变化规律,以期为我国烤烟连作条件下基于土壤微生物群落构建和组装技术缓解连作障碍提供理论参考。
一 材料与方法
试验地位于陕西省汉中市南郑区,经度为107°1′45.48″E,纬度为32°49′45.85″N,当地土壤类型为壤土,气候温和湿润,年日照时数1 599.9h,无霜期247 d,年平均气温10.7 ℃,年平均降雨量1 200 mm,适合烤烟生长。样品采集于2021年烟苗移栽和施肥前,根据当地种烟情况,选取土壤类型为壤土,连作年限为0 a(CK)、2 a(T1)、4 a(T2)、6 a(T3)和8 a(T4)5种烟叶不同种植年限土壤。土壤采集过程中采取五点取样法,将取得的土壤样品一部分室内自然风干,测定其土壤理化性质,一部分干冰保存,进行微生物群落结构测定。
二 结果与分析
2.1 烤烟连作对土壤理化性质的影响
2.2 连作对土壤微生物多样性的影响
2.3 土壤理化性质与微生物群落结构及多样性之间的相关性
三 结论
烤烟连作显著改变了土壤理化性质,其中土壤有机碳含量、土壤pH和全碳含量随连作时间的增加而逐渐降低。连作还显著改变了土壤微生物群落组成,随连作时间的增加,土壤中细菌多样性和丰富度呈先增加后减少的趋势,真菌多样性和丰富度呈先增加后减少的趋势,其中土壤细菌多样性与AP、AK、TN和MBC含量密切相关,土壤真菌多样性与土壤OM、AP、pH、TC、TN和TC/TN密切相关。在本研究中,T3处理下微生物相对丰度变化较大,放线菌门、厚壁菌门细菌和担子菌门真菌变化幅度分别为4.04%、6.24%和28.86%。研究结果表明,增施土壤有机碳、生物炭基肥或微生物肥料,以及建立良好的以烟为主的耕作制度可以缓解和降低连作带来的不利于因素,有利于烟区的可持续发展。
原文链接:https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=lQz6UQjnwp_U5Lzh5DWmkR9Goah-DhwFtSkLZ27jgyJLqi1ZLcgDTJQc3p Vmy cL25joLCjFH_vE4ECRN_ddYnS9b5UjGnbKuH1udFoRyOKfPtUI6igO3Wd14yNJHfrNwWAKcKX8f67U=&uniplatform=NZKPT&language=CHS
(文图/刘粉玲 廖珠珠)