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不同試劑處理對草莓植株生長及根際微生物群落結構的影響

2023-06-08 08:39:52朱麗王慶蓮唐山遠喬玉山顧閩峰費月躍王偉義陳曉東趙密珍
江蘇農業學報 2023年1期

朱麗 王慶蓮 唐山遠 喬玉山 顧閩峰 費月躍 王偉義 陳曉東 趙密珍

摘要: 本研究以草莓寧玉為試材,以施加清水為對照(CK),分析寧盾微生物菌劑(JN)、哈茨木霉菌劑(JH)2種微生物菌劑和代森錳鋅(YS)、口惡霉靈(YE)2種化學農藥試劑對草莓植株生長及草莓根際微生物群落結構的影響。結果表明,JN處理的草莓植株在地上部生物量、根系生物量及總生物量等方面較CK、YS和YE處理組顯著增加;在根系多酚氧化酶(PPO)活性和根系活力等生理生化特性上,JN處理也較CK和YE處理組顯著提高。細菌16S rRNA和真菌內轉錄間隔區(ITS)對應基因測序結果顯示,JN和JH處理的真菌Chao1指數和Shannon指數代表的根際基質真菌群落的豐富度和多樣性指數較CK和YE處理顯著減少。在門、屬水平聚類分析中,JN和JH處理后的根際基質中變形菌門(Proteobacteria)、厚壁菌門(Firmicutes)和放線菌門(Actinobacteria)等有益菌門的菌群相對豐度較CK均有提高,芽孢桿菌屬(Bacillus)等有益菌屬的菌群相對豐度也高于CK和2種化學農藥試劑處理。綜上所述,與CK和2種化學農藥試劑處理(YS、YE)比較,2種微生物菌劑處理(JN、JH)能有效促進草莓植株生長,其中寧盾微生物菌劑處理(JN)的表現最佳,并且2種微生物菌劑對草莓根際微生物群落結構也起到了一定的改善作用。

關鍵詞: 草莓;微生物菌劑;化學藥劑;植株生長;根際微生物

中圖分類號: S668.4 文獻標識碼: A 文章編號: 1000-4440(2023)01-0198-10

Effects of different reagent treatments on strawberry plant growth and rhizosphere microbial community structure

ZHU Li1,2,3, WANG Qing-lian1,4, TANG Shan-yuan4, QIAO Yu-shan2, GU Min-feng3, FEI Yue-yue3, WANG Wei-yi3, CHEN Xiao-dong1, ZHAO Mi-zhen1

(1.Institute of Pomology, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences/Jiangsu Key Laboratory for Horticultural Crop Genetic Improvement, Nanjing 210014, China;2.College of Horticulture, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China;3.Xinyang Experimental Station of Institute of Agricultural Sciences in Jiangsu Coastal Area, Yancheng 224049, China;4.White Rabbit Strawberry Research Institute of Jurong City in Jiangsu Province, Jurong 212400, China)

Abstract: In this study, strawberry Ningyu was used as the test material, and clear water was used as the control (CK) to analyze two microbial inoculants of Ningdun (JN)and Trichoderma harzianum (JH) and two chemical pesticide reagents of Mancozeb (YS) and Hymexazol (YE) on plant growth and microbial community structure in strawberry rhizosphere. The results showed that the aboveground biomass, root biomass and total biomass of strawberry plants under JN treatment increased significantly compared with CK, YS and YE treatment groups. The physiological and biochemical properties of root polyphenol oxidase (PPO) activity and root vigor were also significantly improved under JN treatment compared with CK and YE treatment groups. The results of bacterial 16S rRNA and fungal internal transcribed spacer (ITS) related gene sequencing showed that the richness and diversity indexes of the fungal community in the rhizosphere matrix represented by Chao1 index and Shannon index of the fungi under JN and JH treatments were significantly lower than those under CK and YE treatments. In the analysis of clustering at phylum and genus level, the relative abundance of beneficial bacteria such as Proteobacteria, Firmicutes and Actinobacteria in the rhizosphere matrix of JN and JH treatments increased compared with CK, and the relative abundance of beneficial bacterium such as Bacillus was also higher than that of CK and two chemical pesticide reagent treatments. In conclusion, compared with CK and two chemical pesticide reagent treatments (YS, YE), two microbial inoculant treatments (JN, JH) can effectively promote the growth of strawberry plants, and Ningdun microbial inoculant treatment (JN) shows the best performance. The two microbial inoculants also play a certain role in improving the microbial community structure of strawberry rhizosphere.

Key words: strawberry;microbial agent;chemical pesticide;plant growth;rhizosphere microbe

草莓(Fragaria ananassa Duch.)屬薔薇科草莓屬多年生草本植物,其營養價值高,經濟效益好,在國內外長期保持著大規模的種植面積[1]。但草莓植株在生長過程中易受多種因素影響,其中種植土壤環境是一個重要的影響因素,除了土壤本身的理化性質外,土壤中的微生物也對植株生長起著至關重要的作用,有益微生物菌群可以調節土壤結構,分解營養元素,促進土壤養分的轉化[2-4]。而一旦微生物種群結構失衡、病原菌增多則會導致土壤質量下降和作物減產[5]。因此,調節土壤微生物的數量和群落結構對草莓植株生長發育至關重要。

目前常用化學性殺菌劑對草莓生長進行調控,研究發現,代森錳鋅和口惡霉靈對防治草莓枯萎病和根腐病效果理想[6-7],通過吞噬與抑制病菌,能有效地控制部分病害的發生。除了對作物本身進行病害效應研究外,在類似報道中,閆雷等[8]還針對農藥對土壤菌群的調控做了進一步的試驗,結果顯示,高濃度化學農藥對土壤細菌有一定的影響,在化學農藥誘導下有增加土壤細菌新種群和提高細菌群落多樣性的現象,土壤環境調控得到了一定改善。

近年來,有益微生物菌劑使用得較多,利用有益微生物菌株調控土壤菌群結構也成為一種有效手段。微生物調控產生的負面影響小,主要通過生物分解或者代謝方式改善土壤環境,減少了污染物轉移等有害影響。有報道顯示,芽孢桿菌[9]和木霉菌[10]可通過抑制病菌繁衍、調節土壤微生物群落結構來防治草莓土傳病害的發生[11],并且可促進植株殘體分解,使土壤養分得到補充,促進植株根系營養吸收,達到促進植株生長的效果[12-13]。在一定程度上,殺菌型化學農藥和微生物菌劑均起到有效防治草莓土傳病害的作用,但目前尚未報道涉及兩者對基質栽培草莓的根際微生物群落多樣性影響的對比研究。

本試驗分別向草莓苗施加清水,寧盾微生物菌劑、哈茨木霉菌劑2種微生物菌劑和代森錳鋅、口惡霉靈2種化學農藥試劑,利用PacBio平臺對草莓根際基質中的微生物進行測序,結合生物信息分析結果,探討不同試劑處理對基質栽培草莓生長性狀及根際微生物群落結構的影響,闡釋微生物菌劑和化學農藥試劑的微生態調控機制,為草莓生長發育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2020年6月22日在江蘇省農業科學院的單層塑料大棚中進行。選擇由江蘇省農業科學院果樹研究所提供的無明顯病害、長勢基本一致的寧玉草莓匍匐莖苗為試驗對象。栽培基質為商品混合基質,購于江蘇興農基質科技有限公司,主要成分為草炭、蛭石和珍珠巖。

寧盾微生物菌劑(A型)購于南京農大生物源農藥創制有限公司,有效成分為芽孢桿菌(1 ml活菌數≥2.0×109CFU),劑型為液態;哈茨木霉菌購于美國拜沃股份有限公司,有效成分含量為1 g 3×108CFU,劑型為可濕性粉劑;代森錳鋅購于北京中保綠農科技集團有限公司,有效成分含量為80%,劑型為可濕性粉劑;口惡霉靈購于天津市綠亨化工有限公司,有效成分含量為70%,劑型為可濕性粉劑。

1.2 試驗設計

試驗共設計5個處理,如表1所示,分別于6月29日、7月14日進行微生物菌劑和化學農藥試劑的澆灌處理。試驗處理前將草莓匍匐莖扦插于24孔穴盤中,每個處理設置6個穴盤。肥水管理同日常。

在2020年9月8日-10月12日取樣與測定,每個處理隨機取樣本15株,每5株重復1次,設3次生物學重復。所采樣品為各處理相同部位的根系,樣品采集后拍照,置于-80 ℃冰箱中備用。采集根際土時先抖掉根系周圍比較松散的基質土,然后用小刷將與根系緊密結合的基質土刷下來進行收集,每5株混勻作為一個樣本,設3個生物學重復,存于冰盒(4 ℃)中,立即轉移到實驗室,置于-80 ℃冰箱中冷凍[14]

1.3 測定項目及方法

1.3.1 植株生理性狀的測定 參照文獻[15]測定植株相關生理性狀,地上部生物量的測定:取植株根莖連接處以上部分,用千分之一天平進行稱量,單位為g;根系生物量的測定:取植株根莖連接處以下部分,用千分之一天平進行稱量,單位為g;單株根長的測定:使用直尺測量植株莖部中間位置到根尾部的距離,單位為cm。

1.3.2 基因組DNA的提取、PCR擴增和測序 采用十六烷基三甲基溴化銨法(CTAB)對樣本的基因組 DNA 進行提取,之后利用瓊脂糖凝膠電泳檢測 DNA 的純度和濃度,取適量的樣品于離心管中,使用無菌水稀釋樣品至 1 ng/μl。以稀釋后的基因組 DNA 為模板,根據選擇的測序區域,使用帶 Barcode 的特異引物、New England Biolabs 公司的 Phusion High-Fidelity PCR Master Mix with GC Buffer和高效高保真酶對細菌 16S rRNA和真菌內轉錄間隔區(ITS)基因全長進行 PCR 擴增。PCR 擴增程序:98 ℃預變性1 min;98 ℃變性10 s,50 ℃退火30 s,72 ℃延伸30 s,30個循環;72 ℃延伸5 min。PCR 產物使用2%的瓊脂糖凝膠進行電泳檢測,使用QIAGEN公司提供的膠回收試劑盒回收純化產物。使用 DNA 黏合酶將測序接頭連接在擴增好的 DNA 片段兩端,使用 AMpure PB 磁珠對 DNA 片段進行純化選擇,構建 SMRT Bell 文庫。構建好的文庫經 Qubit 濃度定量,并利用 Agilent 2100 檢測插入片段大小,隨后用 PacBio 平臺進行測序[16-18]。測序工作由天津諾禾致源生物信息科技有限公司完成。

1.3.3 根系相關抗氧化酶活性和丙二醛含量、根系活力的測定 過氧化物酶(POD)活性、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、多酚氧化酶(PPO)活性和丙二醛(MDA)含量均采用上海索萊寶生物科技有限公司提供的檢測試劑盒進行測定。根系活力采用上海源葉生物科技有限公司提供的檢測試劑盒進行測定。

1.4 數據分析

利用Uparse軟件[19]、Qiime軟件[20]進行測序分析。采用Excel 2016軟件整理數據,使用SPSS 21.0軟件對相關數據進行單因素方差分析。用Adobe Photoshop CS6輔助圖片整理。

2 結果與分析

2.1 不同處理對草莓植株生物量及根長的影響

由表2可知,JN處理的單株草莓總生物量、地上部生物量和根系生物量均較CK顯著增加,單株根長與CK差異不顯著;與YS和YE處理相比,JN和JH處理的植株單株總生物量、地上部生物量和根系生物量均有顯著提高。而YS和YE處理的植株單株總生物量和地上部生物量較CK顯著減少,YS處理的單株根系生物量也較CK顯著減少。所有處理中,JN處理的單株草莓總生物量、地上部生物量、根系生物量和單株根長值最大,長勢表現最優。

2.2 不同處理對草莓根系活力、根系抗氧化酶活性及丙二醛含量的影響

由圖1可知,與CK相比,JN處理的草莓根系活力、根系PAL和PPO活性顯著提高,MDA含量顯著降低。JH處理的根系POD活性比CK顯著升高,MDA含量比CK顯著降低。JN處理的PPO活性較YS處理顯著增加,MDA含量顯著低于YS處理。同時JN處理的根系活力和PPO活性分別較YE處理顯著提高,MDA含量較YE處理顯著減少。說明,JN處理后草莓根系抗氧化酶活性整體表現最佳。

2.3 不同處理的草莓根際基質細菌、真菌群落豐富度和多樣性指數變化

群落物種的豐富度主要以Chao1指數和Ace指數為代表。由表3可知,各處理之間的草莓根際基質的細菌群落Chao1指數和Ace指數均無顯著差異。

由表4可知,4種試劑處理后的草莓根際基質的真菌群落Chao1指數相較于CK均有一定程度減小,其中JN、JH和YS處理均顯著低于CK,但YE處理與CK無顯著差異。微生物菌劑與化學農藥試劑處理對比分析,JN和JH處理的真菌群落Chao1指數稍高于YS處理,卻顯著低于YE處理。YE處理的草莓根際基質真菌群落Ace指數與CK無顯著差異,而JN、JH和YS處理的真菌群落Ace指數相較于CK均有減小,其中YS處理的真菌群落Ace指數顯著低于CK。同時JN和JH處理的真菌群落Ace指數高于YS處理,卻顯著低于YE處理。說明,根際基質細菌和真菌群落豐富度的變化因施加的試劑不同而出現不同的差異,2種化學農藥試劑對基質細菌和真菌群落豐富度的影響不一致,有增有減,而施加2種微生物菌劑后基質細菌和真菌群落豐富度均表現減少。

群落物種的多樣性主要通過Simpson指數和Shannon指數反映。由表3得出,5種處理的草莓根際基質的細菌Simpson指數和Shannon指數之間均無顯著差異。

由表4可知,YE處理的草莓根際基質真菌群落Simpson指數和Shannon指數分別較CK有所增加,其中YE處理的Shannon指數顯著高于CK。然而JN和JH處理的根際基質真菌群落Simpson指數和Shannon指數較CK均有減小,并且JN和JH處理的Shannon指數與CK存在顯著差異;同時JN和JH處理的根際基質真菌群落Simpson指數和Shannon指數較YE處理均顯著降低。由此得出,施加不同微生物菌劑和化學農藥試劑對根際基質細菌群落多樣性無顯著影響,但對根際基質真菌群落多樣性有一定程度的影響,施加個別的化學農藥試劑可增加基質真菌群落多樣性,而施加微生物菌劑卻會相應減小基質真菌多樣性。

2.4 不同處理后的草莓根際基質微生物群落門、屬分類水平上的組成

測序結果顯示,草莓根際基質細菌在門的分類水平上主要檢測出9個門(圖2),分屬變形菌門(Proteobacteria)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、酸桿菌門(Acidobacteria)、厚壁菌門(Firmicutes)、放線菌門(Actinobacteria)、腐霉菌門(Planctomycetes)、疣微菌門(Verrucomicrobia)、羅伊茲曼菌門(Candidatus_Roizmanbacteria)和藍藻門(Cyanobacteria),還有未識別的細菌(Undentified_Bacteria)。其中,變形菌門、擬桿菌門、酸桿菌門、腐霉菌門和疣微菌門為草莓根際基質的優勢菌門。這些細菌的菌群相對豐度占CK和4種處理的草莓根際基質細菌菌群總相對豐度的80%以上。與CK相比, JN和JH處理后,根際基質微生物中變形菌門、厚壁菌門和放線菌門等的菌群相對豐度增加,并且JN和JH處理的根際基質微生物中的厚壁菌門菌群相對豐度高于2種化學農藥試劑處理,另外JH處理的放線菌門的菌群相對豐度也較2種化學農藥試劑處理高,表現有益菌門增多的現象。YS和YE處理后,擬桿菌門和羅伊茲曼菌門等門水平的菌群相對豐度較CK有所增加,變形菌門、厚壁菌門的菌群相對豐度出現降低。

同時我們還檢測了草莓根際基質真菌在門分類水平上的組成,結果(圖3)顯示,主要檢測出羅茲菌門(Rozellomycota)、子囊菌門(Ascomycota)、單胞菌門(Aphelidiomycota)、擔子菌門(Basidiomycota)、壺菌門(Chytridiomycota)、球藻門(Glomeromycota)、被孢霉門(Mortierellomycota)、毛霉菌門(Mucoromycota)和Fungi_phy_Incertae_sedis在內的9個門,另還有未分類的真菌(Unclassified_Fungi)。其中,優勢菌門為羅茲菌門、子囊菌門、擔子菌門和Fungi_phy_Incertae_sedis,未分類的真菌也占較大比例,這些真菌的菌群相對豐度占CK和4種處理的草莓根際基質真菌菌群總相對豐度的97%以上。分析草莓根際基質土的真菌結構分布發現,羅茲菌門和擔子菌門的菌群相對豐度隨著幾種試劑的添加分別較CK有所增加(YS除外),而子囊菌門的菌群相對豐度隨著試劑的添加則表現減少的現象,但這幾個菌門的相對豐度在不同試劑處理之間無較大變化。從圖3中還可以看出,與CK對比,未分類的真菌菌群相對豐度隨化學農藥試劑的添加而增多。表明,隨著不同微生物菌劑和化學農藥試劑的施入,草莓根際基質的生態系統中細菌和真菌群落各門類的菌群相對豐度會發生明顯變化。

從圖4可以看出,在不同試劑處理下,草莓根際基質中屬水平的細菌菌群的相對豐度發生了一些改變。在屬的分類水平上,JN和JH處理的草莓根際基質中菌群的相對豐度較CK增加的有芽孢桿菌屬(Bacillus)、類芽孢桿菌屬(Paenibacillus)、羅河桿菌屬(Rhodanobacter)、Pseudolabrys、鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)和假氨基酸桿菌屬(Pseudaminobacter);而菌群的相對豐度較CK減少的有硫桿菌屬(Thiobacillus)和甲基芽孢桿菌屬(Methylobacillus)。YS和YE處理的草莓根際基質中菌群的相對豐度較CK增加的主要為單胞菌屬(Terrimonas)、類芽孢桿菌屬(Paenibacillus)和Dongia;菌群相對豐度較CK減少的為鮑特菌屬(Bordetella)、芽孢桿菌屬(Bacillus)、竹桿菌屬(Chujaibacter)、粒藻菌屬(Granulicella)、羅河桿菌屬(Rhodanobacter)、食道桿菌屬(Edaphobacter)和假氨基酸桿菌屬(Pseudaminobacter)。

圖5顯示,不同處理后的草莓根際基質的真菌菌群的相對豐度在屬的分類水平上也發生了變化。與CK相比,JN和JH處理的草莓根際基質中真菌群落相對豐度增加的為星毛齒革菌屬(Asteronema)、斜蓋傘屬(Clitopilus);真菌群落相對豐度減少的為纖毛蟲屬(Ciliophora)、籃狀菌屬(Talaromyces)、孢子絲菌屬(Sporothrix)、Oidiodendron、莫氏黑粉菌屬(Moesziomyces)、假散囊菌屬(Pseudeurotium)、馬利亞霉菌屬(Mariannaea)、Coniochaeta和Sakaguchia。與CK比較,木霉菌屬(Trichoderma)的菌群相對豐度在JN處理后減少,在JH處理后增加。YS和YE處理的草莓根際基質中真菌群落相對豐度較CK增加的有絲衣霉屬(Byssochlamys)和莫氏黑粉菌屬(Moesziomyces)等;真菌群落相對豐度較CK減少的有星毛齒革菌屬(Asteronema)、青霉屬(Penicillium)、纖毛蟲屬(Ciliophora)、木霉菌屬(Trichoderma)、曲霉菌屬(Aspergillus)、孢子絲菌屬(Sporothrix)、念珠菌屬(Candida)、馬利亞霉菌屬(Mariannaea)、Sakaguchia。

2.5 不同處理的草莓根際基質細菌、真菌類群分析

由表5可知,CK、JN、JH、YS和YE處理的根際基質分別獲得1 396個、1 283個、1 284個、1 163個和1 666個細菌操作分類單元(OTU)以及443個、383個、353個、247個和599個真菌OTU,各處理間均有差異,除YE處理,其他幾種處理的細菌、真菌OTU個數較CK均有所降低,微生物菌劑處理的OTU個數比YS處理高。處理間還有重疊情況,表明它們存在共有的OTU數量,通過物種分析,可以識別出不同處理的根際核心微生物[21]。分析測序結果得知,5種處理之間共有的細菌OTU數量為267個,代表的物種分別屬于放線菌門(Actinobacteria)、變形菌門(Proteobacteria)和擬桿菌門(Bacteroidetes)等;共有的真菌OTU數量為58個,主要共有物種分別屬于子囊菌門(Ascomycota)、擔子菌門(Basidiomycota)和羅茲菌門(Rozellomycota)等。

3 討論

土壤微生物作為土壤中重要的生命有機體,是土壤生態系統重要的組成部分,其中微生物數量、多樣性變化和群落結構皆是影響土壤質量的關鍵因素,它們的敏感程度與土壤健康狀況密切相關。研究結果表明,人為地向土壤輸入大量外源物質,可造成土壤微生物群落發生變化[22]。本試驗分析寧盾微生物菌劑(JN)、哈茨木霉菌劑(JH)2種微生物菌劑和保護型化學殺菌劑代森錳鋅(YS)、內吸型化學殺菌劑口惡霉靈(YE)2種化學農藥試劑對草莓根際基質微生物的影響,借助微生態理論為草莓生長調控提供一定的參考。

對植株生長狀況分析得出,與化學農藥試劑處理相比,微生物菌劑處理的草莓生理指標具有明顯的優勢,其中JN處理后的植株莖葉生長表現最佳。前人研究結果表明,有益微生物菌群能夠幫助和改善土壤理化性狀和微生態區系,使得土壤中酶的活性增強,養分轉化率提高[23],因此植株的生長狀態能得到有效改善。在根系抗性指標中,JN處理后的草莓根系抗氧化酶活性和根系活力較CK和YE處理均得到提高,推測是由于微生物菌劑處理的基質有益微生物群體增多,抑制了部分有害菌群,改善了基質生態環境,所以根系生長佳,表現出較好的抗逆潛力。

測序結果表明,微生物菌劑和化學農藥試劑對草莓根際基質的細菌和真菌群落多樣性變化均有一定影響。從微生物群落的豐富度和多樣性指數分析,經過JN處理的細菌群落的Chao1指數、Ace指數、Simpson指數和Shannon指數較CK均有降低趨勢,但無明顯差異,表明細菌群落的豐富度和多樣性指數受試劑影響較小;而在真菌檢測結果中,JN處理的真菌群落的豐富度和多樣性指數與CK、YE處理相比均出現下降現象。JN處理后的根系微生物主要成分為芽孢桿菌類細菌,有文獻報道芽孢桿菌能抑制一些危害性菌株生長繁衍[24],測定結果也表明,JN處理的植株長勢茁壯,因此真菌群落豐富度和多樣性指數減少是合理的和可能的。這與王超等[25]施加枯草芽孢桿菌菌肥能改變有機冬瓜根區土壤微生態,一定程度地降低真菌群落多樣性和豐富度并減少了根區土壤特有細菌和真菌群落豐富度的結果相似。JH處理后,細菌群落的豐富度和多樣性指數變化也與其他處理無顯著差異,但真菌群落的豐富度和多樣性指數較CK均呈現下降的趨勢,推測是由于哈茨木霉菌中的木霉菌株能迅速繁衍生長,占領微生物生存空間,與病原菌相比具有明顯的生長優勢,使其他微生物生長受抑制,進而減少其他微生物比例。古麗君等[26]的研究結果表明,將生防木霉菌施入草坪土壤中,木霉菌能夠明顯引起微生物群落結構的改變,抑制病原菌生存,土壤微生物群落的豐富度與多樣性指數表現出一定程度的下降。本研究發現,YS處理后根際基質的真菌群落豐富度和多樣性指數也較CK有明顯降低,但與2種微生物菌劑處理相比差異不顯著,而YE處理的真菌群落的豐富度和多樣性指數卻較2種微生物菌劑處理表現出增多的趨勢。查閱資料得知,代森錳鋅為保護型化學殺菌劑,施用在植物本體或周圍環境,可抑制病原孢子萌發或殺死萌發的病原孢子,保護植物免受其害,因此代森錳鋅處理后的微生物群落的豐富度與多樣性指數相對CK處理組下降(除細菌群落的多樣性指數)。而口惡霉靈為內吸型化學殺菌劑,主要通過植物的葉、莖、根部進入植物體,從而起到殺菌的作用,根際周圍微生物生存狀態良好,微生物群落的豐富度與多樣性指數則相對提高。由以上綜合分析得出,微生物菌劑有通過有益菌抑制有害微生物的繁衍來改善根系微生物區系環境的潛能,而部分化學農藥試劑是通過進入植株內部進行殺菌,其功能實現方式不同,根際基質的微生物群落的豐富度和多樣性指數也存在差異,因此可以解釋向基質中施入部分化學農藥試劑后對應的根際基質的微生物群落豐富度與多樣性指數比微生物菌劑處理高的現象,研究結果正與之呼應。

門水平物種分布分析結果顯示,施用JN和JH后,細菌菌門中變形菌門、厚壁菌門和放線菌門的菌群相對豐度較CK得到提高,Chen等[27]研究發現,厚壁菌門可以抵抗干旱和極端環境,放線菌門有吸收營養物質的能力,2種有益菌門對植物生長具有較大的生防潛力。從草莓長勢可以看出,2種微生物菌劑對草莓植株表現出較好的促生改善作用。前人已有研究報道證明,微生物菌劑的施用可以促進有益菌的增殖[25,28],本試驗結果與之呼應。在施用2種化學農藥試劑后,擬桿菌門的菌群相對豐度均較CK提高,而有益菌株則相對減少。對真菌菌門的菌群相對豐度的檢測結果顯示,4種試劑均提高了羅茲菌門、擔子菌門的菌群相對豐度,尤其2種化學農藥試劑處理較CK和微生物菌劑處理均有增加效果,擔子菌有引發植物的銹病[29]、黑粉病[30]等病害的可能,大多專化性強,是判斷根際土壤環境優劣的主要指標[31]。在屬水平中,檢測發現2種微生物菌劑處理后的芽孢桿菌屬和類芽孢桿菌屬等細菌屬的菌群相對豐度較CK有明顯增加,2種化學農藥試劑處理的類芽孢桿菌的菌群相對豐度較CK有所提高,而芽孢桿菌屬降低。微生物菌劑和化學農藥試劑處理后植株的表現說明芽孢桿菌屬能夠產生抵抗不利條件的芽孢,有利于提高植物抗逆性,并且類芽孢桿菌也有防治病害生物的潛能。邱光等[32]還進行過相關的研究試驗,發現利用解淀粉芽孢桿菌B1619在草莓上的試驗能有效改善土壤微生物環境,增強草莓抗病性。進一步調查得知,芽孢桿菌和木霉菌還能夠與土壤中的微生物產生互作反應,使得土壤中營養增加,進而改善土壤理化結構[33-34,23],這可以解釋微生物菌劑處理后的草莓整體生長勢較化學農藥試劑處理有所增強的現象。

綜上所述,4種試劑對草莓生長狀況和基質微生物結構均有一定影響,其中寧盾微生物菌劑(JN)和哈茨木霉菌劑(JH)處理后的草莓植株整體生長勢優勢明顯,尤其寧盾處理的綜合效果更優,二者處理后的基質微生物群落豐富度和多樣性指數雖有所降低,但對促進草莓植株生長、增加種植基質土的有益菌數量有所幫助,微生物群落結構得到一定改善,有利于草莓植株生長。另外,微生物菌劑是活性生物制劑,易受溫度、濕度和pH值等多種外界因素的影響,所以后期試驗還需要進一步探究微生物的最適生長環境。

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(責任編輯:陳海霞)

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