药烟轮间作对土壤微生物及烤烟产质量的影响

发布时间：2020-08-07 18:34

【摘要】：烟草(Nicotiana tabacum L.)是我国重要的经济作物,中药材川明参(Chuanminshen violaceum Sheh et Sha)、玄参(Scrophularia ningpoensis Hemsley)是重要的药用作物,三者在西南地区均广泛种植,但栽培过程中均存在连作障碍。轮间作是消减连作障碍的有效措施,在种植时间上,川明参、玄参分别适与烟草轮作、间作。在烟区进行中药材和烟草的合理配置,将有利于烟药协同发展和种植业增收增效。本文以烤烟和川明参、玄参为对象,通过大田试验进行川明参与烤烟轮作(以烤烟连作为对照),玄参与烤烟间作(以单作为对照),利用高通量测序技术测定轮、间作土壤微生物变化,同时对烤烟的生长、品质、产量等测定,通过对地下微生物和地上植株的综合分析研究烟药轮、间作效应,以期为烟药轮间作种植提供科学依据。主要结果如下:1.川明参与烤烟轮作增加了烟地土壤细菌的生物多样性,改变了细菌群落结构。门水平上,没有改变细菌前三大优势菌门类,但含量上分别使Proteobacteria(变形菌)和Acidobacteria(酸杆菌)降低1.73%、1.4%,Actinobacteria(放线菌)增加0.65%。目水平上,优势目顺序及丰度发生变化,且川明参轮作使Acidobacteriales等11目有往玉米地恢复的趋势。属水平上,多数细菌属丰度在0.02~0.50%范围内;前20优势属中9属为共有,各属丰度发生了不同程度的增减,变化较大的属如uncultured Acidobacteriaceae Subgroup-1、Gemmatimonas等;部分细菌属表现出伴随作物而出现或消失。川明参轮作使拮抗细菌及生理类群细菌丰度增加,病原菌减少。2.川明参与烤烟轮作增加了烟地土壤真菌的生物多样性,改变了真菌群落结构。门水平上,与烤烟-休闲相比,烤烟-川明参轮作中的Ascomycota减少27.99%成为次优势菌,而Basidiomycota增加23.69%成为第一优势门。目水平上,前10优势目顺序及其丰度变化较大,且川明参轮作使Helotiales等5目有往玉米地土壤恢复的趋势。属水平上,多数真菌属丰度在0.05~5.00%范围内;前10优势属中仅4属为共同所有,norank Sordariales、norank Agaricomycetes、Phialophora等在各处理中变化较大;部分真菌属也表现出伴随作物而出现或消失。川明参轮作使部分病原真菌减少。3.川明参与烤烟轮作,对后续烤烟生长无不良影响,甚至较休闲-烤烟长势更好。与休闲-烤烟相比,川明参-烤烟提高烟叶总糖、钾含量,降低烟碱含量,协调烟叶各主要指标比例。产量上,川明参-烤烟的鲜重和干重分别比休闲-烤烟增加9.81%和6.98%,上等烟占比多5.06个百分点。烤烟经济效益上,川明参-烤烟比休闲-烤烟每亩多收益308元,从年化效益来看,川明参-烤烟远高于休闲-烤烟,每亩多收益8808元。4.玄参与烟草不同种植模式对土壤细菌群落结构的影响:作物和种植模式对细菌不同分类水平类群数量都有一定影响,但作物影响强于种植模式。玄参土壤细菌的丰富度和多样性高于植烟土壤,但未达显著水平;间作略增加了玄参土壤多样性,窄行间作略降低了植烟土壤丰富度和多样性,而宽行间作植烟土壤丰富度低多样性高,但都未达显著水平。作物和种植模式在门和属水平上都影响着细菌丰度及优势菌排序,门水平上,植烟土壤中Saccharibacteria显著高于玄参土壤,Gemmatimonadetes在玄参土壤中显著高于植烟土壤,Bacteroidetes在不同种植模式间差异显著;属水平上,多数细菌属丰度在0.01~0.25%范围内。较多细菌属表现出明显的的作物效应,如unclassified Xanthomonadaceae、norank Saccharibacteria、uncultured Gaiellales等植烟土壤中显著高于玄参土壤,norank GR-WP33-30、norank JG30a-KF-32、Gemmatimonas等玄参土壤中显著高于植烟土壤,而几乎没有菌属受种植模式影响达显著水平,但一些细菌属如功能菌Sphingomonas在个别种植模式处理中异于其他处理,可能受种植模式和作物的双重影响。主成分分析也表明作物较种植模式影响更大。因此,土壤细菌群落结构均受作物和种植模式影响,但作物影响更大,存在明显作物效应;间作土壤因作物而具有微生物群落二元结构。5.玄参与烟草不同种植模式对土壤真菌群落结构的影响:玄参土壤的真菌丰富度高于植烟土壤但不显著;间作略增加了玄参土壤真菌多样性;窄行间作略降低植烟土壤真菌丰富度和多样性,宽行间作丰富度低多样性高,但均未达显著水平。作物和种植模式也影响着真菌各门及属的丰度。少数真菌属表现出作物效应,如unclassified Sordariomycetes、Hypocrea;更多的真菌属如致病菌Cladosporium、Verticillium在个别种植模式处理中异于其他处理,可能受种植模式和作物的双重影响。因此,作物和种植模式都影响了真菌多样性和群落结构,但真菌的作物效应弱于细菌。6.玄参与烟草间作,窄行间作的烤烟植株长势劣于其他模式。不同部位和种植模式对烟叶品质有很大影响。对于中部烟叶来说,不同品质指标间,窄行间作与单作差异较大,宽行间作、超宽行间作差别小。从产量上看,窄行间作的鲜重和干重均显著小于单作显著小于宽行和超宽行间作,且窄行间作下等烟占比大,上等烟占比小;从烟的效益来看,窄行间作烟最低,从年化效益看,单作烟最低。根据以上烟药轮间作对土壤微生物多样性和群落结构以及烤烟植株影响的分析可知,川明参与烤烟轮作,对烟地土壤微生物具有改善作用,且对烤烟植株无不良影响,甚至有促进作用;玄参与烟草间作,作物和种植模式均对土壤微生物影响深远,且作物对细菌影响强于真菌,间作土壤因作物而具有微生物群落二元结构,不同间作模式对烤烟植株影响差别大,宽行间作模式优于单作,但仍需探索更适宜的间作模式。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S572;S154.3
【图文】：

丰度,频率图,细菌,群落结构

第 3 章川明参轮作对烟地土壤细菌多样性和群落结构的影响水平群落结构0、K1、K2 分别所含细菌 285、249、269 属，各处理细菌分布频率图见图 3.2。丰度小属，K0 有 11 属，占 3.86%，K1 有 9 属，占 3.61%，K2 有 9 属，占 3.35%。丰度在 0.属，K0 有 50 属，占 17.54%，K1 有 34 属，占 13.65%，K2 有 58 属，占 21.56%。丰度在属，K0有107属，占37.54%，K1有83属，占33.33%，K2有90属，占33.46%。丰度在属，K0 有 73 属，占 25.61 %，K1 有 76 属，占 30.52%，K2 有 58 属，占 21.56%。丰度在属，K0 有 35 属，占 12.28 %，K1 有 40 属，占 16.06%，K2 有 45 属，占 16.73%。细菌属，K0 有 9 属，占 3.16%，K1 有 7 属，占 2.81%，K2 有 9 属，占 3.35%。菌属丰度在 0.02~0.50%范围内，少数细菌属丰度小于 0.004%或大于 2.5%，符合正

土壤真菌,水平分布,次优,真菌门

西南大学硕士学位论文落结构真菌群落结构如图 4.1。三处理的真菌门类为子囊菌 A合菌 Zygomycota、球囊菌 Glomeromycota、壶菌 Chytridiom GenBank 中没有被明确的分类。与 K0 相比，Ascomycota 在次优势菌 Zygomycota 在 K1 中降低了 16.61%，而 Basidiom，Glomeromycota 在 K1 中减少了 5.59%，Chytridiomycota 变ota 减少 27.99%成为次优势菌，而 Basidiomycota 增加 23.69%

丰度,频率图,优势属

图 4.2 各处理真菌属丰度频率图Fig.4.2 Abundance frequency chart in different treatments丰度排序，真菌前 10 优势属丰度之和占 52.86～80.23%，优势属顺序及丰度（见三优势属及其丰度分别为：K0：norank Sordariales（20.77%）、norank Agaricomycetphora（4.68%）；K1：norank Sordariales（34.70%）、unclassified Agaricomycetessified Sordariomycetes （ 10.44% ）； K2 ： uncultured Hydnodontaceae （ 21.17%omycetes（19.08%）、unclassified Agaricomycetes（9.42%）。共 16 属出现在各三处理共有 4 属：norank Sordariales、norank Agaricomycetes、Cladosporium、omycetes；仅 K0 和 K1 共有 1 属：unclassified Hypocreales；仅 K0 和 K2 共有 2 属orales、unclassified Fungi；仅 K1 和 K2 共有 3 属：uncultured Hydnodontaceae、ales、unclassified Microascales；仅 K0 独有 3 属：Phialophora、unclassified Chaetothyllales；仅 K1 独有 2 属：unclassifie Sordariomycetes、Cryptococcus；仅 K2 独有 1 属：T 4 属在三处理丰度变化较大的有：norank Sordariales 为 K0 的第 1 优势属（20.77 1 优势属（34.70%），在 K2 中降至第 4 属（8.13%）；norank Agaricomycetes （10.12%），在 K1 中降至第 5 属（4.35%），川明参种植后升至第 2 属（19.08hialophora 为 K0 的第 3 优势属（4.68%），均未出现在 K1 和 K2 的前 10 属；未

【参考文献】