顧美英，唐光木，馮 雷，孫寧川，馬海剛，廖 娜，徐萬(wàn)里

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院微生物應(yīng)用研究所/新疆特殊環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)室/綠洲養(yǎng)分與水土資源高效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830091；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所，烏魯木齊 830091)

南疆野生黑果枸杞果實(shí)抗氧化成分與土壤理化性質(zhì)、微生物特征的相關(guān)性

顧美英1，唐光木2，馮 雷2，孫寧川2，馬海剛2，廖 娜2，徐萬(wàn)里2

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院微生物應(yīng)用研究所/新疆特殊環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)室/綠洲養(yǎng)分與水土資源高效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830091；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所，烏魯木齊 830091)

目的黑果枸杞(LyciumruthenicumMurr.)是一種耐鹽小灌木，其果實(shí)富含花青素和多糖等抗氧化成分，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高。影響黑果枸杞抗氧化成分含量的因素較多，測(cè)定南疆不同生態(tài)條件下野生黑果枸杞根際土壤理化性質(zhì)、微生物特征和果實(shí)抗氧化成分的組成情況，分析三者之間的相關(guān)性，為黑果枸杞開發(fā)利用提供依據(jù)。方法采用常規(guī)測(cè)定方法、Biolog微平板和分光光度計(jì)法分別測(cè)定土壤理化性質(zhì)、微生物特征和果實(shí)抗氧化成分，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)這三者之間的相關(guān)性進(jìn)行分析。結(jié)果黑果枸杞根際土壤理化性質(zhì)、微生物特征和果實(shí)抗氧化成分含量不同地區(qū)差異較大，但存在著一定的相關(guān)性。(1)根際土壤pH、電導(dǎo)率的變化幅度分別為8.86～8.04和16.43～0.06 ms/cm，二者與微生物活性(AWCD)、Shannon豐富度指數(shù)之間呈顯著負(fù)相關(guān)；電導(dǎo)率與Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、McIntosh均勻度呈顯著正相關(guān)。(2)144 h Biolog碳源利用表明，黑果枸杞的根際土壤微生物的AWCD值阿克陶和野云溝分別為2.04和1.62，庫(kù)爾楚園藝場(chǎng)為0.71，其余均較低。土壤養(yǎng)分含量與AWCD和Shannon指數(shù)呈負(fù)相關(guān)；與Simpson指數(shù)和McIntosh指數(shù)呈正相關(guān)。載荷因子分析表明，影響黑果枸杞根際土壤微生物的碳源類型為碳水化合物、羧酸類和多聚物類碳源。(3)果實(shí)中花青素、還原糖和多糖含量分別變化于46.88～11.75、 351.16～229.19和 176.34～169.52 mg/g。土壤pH、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)、全氮與黑果枸杞果實(shí)花青素呈正相關(guān)。pH和多糖呈顯著正相關(guān)；但電導(dǎo)率和養(yǎng)分與多糖呈負(fù)相關(guān)。Shannon指數(shù)與花青素和多糖含量呈顯著正相關(guān)。結(jié)論提高pH、鹽分含量和微生物豐富度能增加果實(shí)抗氧化成分的累積。

黑枸杞；抗氧化成分；土壤理化性質(zhì)；土壤微生物碳源利用

0 引 言

【研究意義】黑果枸杞(Lyciumruthenicum)為茄科(Solanceae)枸杞屬(LyciumL.)多棘刺灌木，是近些年來(lái)新挖掘出的經(jīng)濟(jì)型耐鹽抗旱野生枸杞資源，主要分布于我國(guó)西北青海、寧夏、甘肅、新疆等地的荒漠地區(qū)。黑果枸杞發(fā)掘?qū)Ω珊档貐^(qū)鹽堿土資源利用有重要意義，因?yàn)槠涔麑?shí)含有豐富的抗氧化活性成分具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1-3]。由于地理環(huán)境、氣候、土壤等生態(tài)條件的差異，黑果枸杞植株形態(tài)、果實(shí)中抗氧化成分(多酚、花色苷及揮發(fā)性組分等)含量有較大差異[4]。青藏高原獨(dú)特的地理環(huán)境(高海拔、低溫等)有利于黑果枸杞生長(zhǎng)與養(yǎng)分的積累，尤其是花青素的含量是其他產(chǎn)區(qū)的數(shù)倍[5-6]。土壤理化特性是影響黑果枸杞果實(shí)抗氧化成分含量的重要因素。分析南疆不同生態(tài)條件下，黑果枸杞根際土壤理化性質(zhì)、微生物特征和果實(shí)抗氧化成分之間的相關(guān)性，將為黑果枸杞優(yōu)質(zhì)品種的選育、人工栽培、提高產(chǎn)量和品質(zhì)等提供理論依據(jù)與技術(shù)支持?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】黑果枸杞果實(shí)含有豐富的多糖和花青素等抗氧化成分，在生物體內(nèi)具有抗疲勞、降血糖、消炎、抗氧化等多種生物活性，在人類醫(yī)療保健方面有重要的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥理作用[3]。多糖和花青素的含量受諸多因子的影響，極其復(fù)雜。除受遺傳因素的控制外，地理環(huán)境、土壤因子和氣象條件也是影響其含量的主要因素[7]。營(yíng)養(yǎng)條件(如糖、氮源、磷鉀肥、pH、鹽以及金屬離子等)和栽培技術(shù)等因子也可以調(diào)控花青素的合成[8-10]、增加植株多糖的含量[11-12]。此外具有固氮、溶磷、解鉀，促生、拮抗等功效的有益微生物在驅(qū)動(dòng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和養(yǎng)分循環(huán)，提高植株有效成分的累積方面也起著不可或缺的作用[13-16]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】黑果枸杞品質(zhì)與土壤環(huán)境因素之間關(guān)系的研究還較少，研究運(yùn)用土壤學(xué)、微生物學(xué)和分析化學(xué)等分析方法，以南疆不同地區(qū)野生黑果枸杞根際土壤理化性質(zhì)-微生物特征-果實(shí)抗氧化為切入點(diǎn)，進(jìn)行相關(guān)性研究，明確黑果枸杞抗氧化成分含量與土壤理化特性、土壤微生物特性關(guān)系?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】測(cè)定野生黑果枸杞根際土壤理化性質(zhì)、微生物特征及果實(shí)抗氧化成分，研究土壤因素-微生物-果實(shí)抗氧化品質(zhì)之間的相關(guān)性，為通過(guò)合理的農(nóng)業(yè)栽培措施提高黑果枸杞的產(chǎn)量和品質(zhì)提供理論依據(jù)與技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材 料

采集的野生黑果枸杞樣地分別位于南疆和靜縣、庫(kù)爾楚、野云溝、沙雅縣、庫(kù)車縣和阿克陶縣境內(nèi)。列出樣地的具體地理位置和氣候條件。表1

表1 南疆野生黑果枸杞樣地的地理位置和氣候條件
Table 1 Geographical position and the climatic conditions of wild L. ruthenicum sample sites in south of Xinjiang

樣地編號(hào)Sitescode采樣地點(diǎn)Samplingsites經(jīng)緯度Longitudeandlatitude海拔Altitude(m)地理氣候GeographyandclimateS1和靜縣八棵樹E86°27′33″N42°14′22″1057位于天山中部南麓、開都河北岸的焉耆盆地。屬中溫帶大陸性氣候，四季分明，日照充足，晝夜溫差大，降水量638mm，全年無(wú)霜期達(dá)181d。S2庫(kù)爾楚園藝場(chǎng)E85°27′5″N41°55′42″936S3庫(kù)爾楚水渠邊E85°28′27″N41°56′46″1014位于中國(guó)塔克拉瑪干沙漠邊緣的庫(kù)爾勒境內(nèi)，屬暖溫帶大陸性干旱氣候，降水稀少，蒸發(fā)量大，光熱資源豐富，總?cè)照諗?shù)3000h，無(wú)霜期平均210d，全年平均氣溫在11℃左右。S4野云溝一大隊(duì)E85°6′2″N42°1′53″1037位于輪臺(tái)縣境內(nèi)，屬典型的大陸性氣候，干旱少雨，日照充分，蒸發(fā)強(qiáng)烈，晝夜溫差大，年降水量44～45mm，多集中在6～8月，光熱資源豐富。S5沙雅縣工業(yè)園E82°43′16″N41°10′26″966位于塔里木盆地北部，渭干河綠洲平原南端。屬暖溫帶沙漠邊緣氣候區(qū)，日照充足，熱量充沛，降水稀少，晝夜溫差大。常年平均日照30312h，氣溫107℃，降水473mm，蒸發(fā)量20007mm。S6庫(kù)車八區(qū)E83°28′7″N41°21′14″944位于天山中部南麓，塔里木盆地北緣。屬暖溫帶大陸性干旱氣候，氣候干燥，年溫差和日溫差都很大。S7阿克陶縣庫(kù)山河扎口E75°52ˊ12″N39°0ˊ33〞1552位于帕米爾高原東部，塔里木盆地西部邊緣。屬暖溫帶大陸性干旱氣候，全年干旱少雨雪，年均氣溫113℃，年均降水60mm。無(wú)霜期長(zhǎng)達(dá)221d，晝夜溫差大，光熱資源豐富。

2015年8～9月，分別采集南疆不同地區(qū)野生黑果枸杞根際土壤，每個(gè)樣地取3個(gè)土壤樣品，每個(gè)土樣至少隨機(jī)采集7個(gè)點(diǎn)混合。采樣時(shí)，挖取黑果枸杞植株，抖動(dòng)去掉容易抖落的土壤，收集黏附于根系表面的土壤，視為根際土壤[18]。取樣后，將土樣裝入無(wú)菌塑料袋，迅速運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，每個(gè)樣品一分為二，其中一份自然風(fēng)干，用于測(cè)定土壤理化性質(zhì)，另一份置于4℃冰箱中，采用Biolog微平板分析土壤微生物特征。在采集土樣的同時(shí)，同步采集黑果枸杞果實(shí)樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室，用于測(cè)定果實(shí)樣品中花青素、還原糖和多糖的含量。

1.2 方 法

1.2.1 土壤養(yǎng)分測(cè)定

按照常規(guī)方法進(jìn)行土壤pH、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、速效磷、速效鉀的測(cè)定[17]。pH值測(cè)定采用電位法，電導(dǎo)率測(cè)定采用電導(dǎo)法，有機(jī)質(zhì)測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法，全氮測(cè)定采用半微量開氏法，速效氮測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法，速效磷測(cè)定采用碳酸氫鈉浸提鉬銻抗比色法，速效鉀測(cè)定采用醋酸銨浸提火焰光度法。

1.2.2 土壤微生物的測(cè)定

采用Biolog ECO微平板法進(jìn)行[19]。稱取10 g鮮土加入100 mL滅菌的生理鹽水(0.85%)中，搖勻，靜止片刻，然后將土壤樣品稀釋至10-3。取150 μL菌懸液接種到生態(tài)板的每一個(gè)孔中，25℃恒溫培養(yǎng)，每隔24 h分別在590 nm波長(zhǎng)下讀數(shù)，連續(xù)培養(yǎng)7 d。取120 h的平均光密度值進(jìn)行多樣性分析。

1.2.3 果實(shí)抗氧化成分含量測(cè)定

測(cè)定黑果枸杞果實(shí)中原花青素、還原糖和多糖的含量。原花青素含量采用紫外-可見分光光度法測(cè)定[20]；總糖含量采用苯酚-硫酸法測(cè)定，還原糖含量采用3,5-二硝基水楊酸(DNS)法測(cè)定，總糖含量減去還原糖含量即為多糖含量[21]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

微平板孔中溶液吸光值平均顏色變化率(average well color development, AWCD)用于描述土壤微生物代謝活性，計(jì)算公式如下：AWCD=∑(Ci﹣Ri)/n。式中：Ci為每個(gè)有培養(yǎng)基孔的吸光值；Ri為對(duì)照孔的吸光值；n為培養(yǎng)基孔數(shù)，Biolog Eco板n值為31。采用Simpson、Shannon和McIntosh 3個(gè)指數(shù)來(lái)表征土壤微生物群落功能多樣性。其中Simpson指數(shù)(D)用于評(píng)估某些最常見種的優(yōu)勢(shì)度，Shannon指數(shù)(H)用于評(píng)估物種的豐富度，McIntosh指數(shù)(U)用于評(píng)估群落物種均勻度。

計(jì)算公式如下：

Shannon指數(shù)(H)：H=﹣∑pi(lnpi).

式中：pi為第i孔的相對(duì)吸光值與所有整個(gè)微平板的相對(duì)吸光值總和的比值(Ci﹣Ri)/∑(Ci﹣Ri)；ni為第i孔的相對(duì)吸光值(Ci﹣Ri)；N為相對(duì)吸光值的總和。

采用DPS 9.50軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、平均吸光值(AWCD)、多樣性指數(shù)和主成分分析、相關(guān)性分析等工作。采用單因素方差分析(one-way ANOVA)、最小顯著差數(shù)法(LSD)進(jìn)行多重比較差異顯著性檢驗(yàn)(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1不同地區(qū)野生黑果枸杞根際土壤理化性質(zhì)

研究表明，南疆野生黑果枸杞樣地根際土壤的pH、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)、全氮和速效氮、速效磷和速效鉀含量因樣地不同而異。土壤pH是影響土壤養(yǎng)分、形態(tài)和有效性的主要因素之一，能影響植株根系的生長(zhǎng)以及對(duì)礦質(zhì)元素的吸收，對(duì)土壤微生物和植株品質(zhì)造成明顯的影響[22]。結(jié)果顯示南疆黑果枸杞各樣地根際土壤pH差異不顯著，變化于8.86～8.04，屬堿性土壤；其中庫(kù)爾楚水渠邊的土壤pH達(dá)8.86，屬?gòu)?qiáng)堿性土壤。

電導(dǎo)率值可顯示土壤溶液中鹽濃度的高低，與作物生長(zhǎng)直接相關(guān)[23]。南疆黑果枸杞各樣地根際土壤電導(dǎo)率差異顯著，在16.43～0.06 ms/cm變化。和靜縣、庫(kù)爾楚園藝場(chǎng)和沙雅縣的土壤電導(dǎo)率大于10 ms/cm，而阿克陶的電導(dǎo)率僅0.06 ms/cm。

土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等是土壤的重要組成物質(zhì)，對(duì)改善土壤理化性質(zhì)、增加土壤微生物活性以及植物的生長(zhǎng)和品質(zhì)等方面起著重要作用，是評(píng)價(jià)土壤肥力和質(zhì)量的重要指標(biāo)[24-26]。不同野生黑果枸杞根際土壤有機(jī)質(zhì)含量差異顯著，在19.85～2.05 g/kg變化，其中和靜縣、庫(kù)爾楚園藝場(chǎng)和沙雅縣的土壤有機(jī)質(zhì)含量大于10 g/kg，分別為19.85、15.42和16.01 g/kg，其余均低于10.00 g/kg，庫(kù)車僅為2.05 g/kg。全氮含量差異顯著，變化于1.35～0.32 g/kg，其中和靜縣、庫(kù)爾楚園藝場(chǎng)和沙雅縣的土壤全氮含量大于1.00 g/kg。速效氮、磷、鉀含量各樣地間差異顯著。速效氮含量變化于157.90～8.10 mg/kg，速效磷含量變化于26.80～9.20 mg/kg，速效鉀含量變化于640.00～58.00 mg/kg。沙雅縣土壤的速效氮和速效鉀含量最高，輪臺(tái)縣野云溝的土壤速效磷含量最高；庫(kù)爾楚水渠邊和阿克陶縣土壤的速效氮、磷和鉀的含量較低。

野生黑果枸杞對(duì)于土壤理化性質(zhì)有較強(qiáng)的耐受范圍。表2

表2 野生黑果枸杞樣地根際土壤理化性質(zhì)
Table 2 Physicochemical property of rhizosphere soils in the wild L. ruthenicum sample sites

樣地編號(hào)SitescodepH電導(dǎo)率EC(ms/cm)有機(jī)質(zhì)OM(g/kg)全氮TotalN(g/kg)速效氮AvailableN(mg/kg)速效磷AvailableP(mg/kg)速效鉀AvailableK(mg/kg)S1835b1503a1985a135a8910b2550a23400bS2846b1035b1542a125a8910b2420a23100bS3886a051c511b053b810e1410c6600dS4827b107c788b044b6480c2680a9900cS5843b1643a1601a125a15790a1040d64000aS6846b154c205c032b6880c2120b10100cS7804c006d483b032b3640d920d5800d

2.2不同地區(qū)野生黑果枸杞根際土壤微生物特征

2.2.1平均顏色變化率和多樣性指數(shù)

平均顏色變化率(AWCD)是反映土壤微生物對(duì)總體碳源的利用效率，在一定程度上能夠體現(xiàn)土壤微生物種群的數(shù)量和結(jié)構(gòu)特征[27]。研究表明，在168 h培養(yǎng)期間內(nèi)，平均顏色變化率(AWCD)隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷升高，從24 h開始迅速提高，72～144 h左右達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。研究選擇144 h的AWCD值進(jìn)行后續(xù)的統(tǒng)計(jì)分析。從培養(yǎng)144 h的結(jié)果來(lái)看，阿克陶和野云溝黑果枸杞的根際土壤微生物的AWCD值較高，分別為2.04和1.62，其次是庫(kù)爾楚園藝場(chǎng)，AWCD值為0.71，其余土樣AWCD值均較低。圖1

圖1 黑果枸杞根際土壤微生物AWCD值
Fig.1 Average well color development (AWCD)of rhizosphere soilmicrobial commuritiesin the wild L.ruthenicum sample sites

利用144 h 的AWCD 值計(jì)算Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(D)、Shannon豐富度指數(shù)(H)、和McIntosh均勻度指數(shù)(U)，為進(jìn)一步明確南疆不同地區(qū)黑果枸杞根際土壤微生物功能多樣性的差異。研究表明，Simpson指數(shù)以沙雅縣黑果枸杞最高，其余差異均不顯著；Shannon指數(shù)以野云溝和阿克陶最高，其余均低于3.00；McIntosh指數(shù)以沙雅縣最高，和靜縣和庫(kù)車的在1.00左右，其余均低于1.00。表3

對(duì)培養(yǎng)144 h的AWCD值進(jìn)行主成分分析，比較不同樣地土壤微生物碳代謝特征的相似性。共提取出特征值大于1的主成分4個(gè)，并選取方差貢獻(xiàn)率最高的前兩個(gè)主成分PC1(貢獻(xiàn)率為70.72%) 和PC2 (貢獻(xiàn)率為12.29%)進(jìn)行微生物群落功能多樣性分析，第一主成分是變異的主要來(lái)源。研究表明，主成分分析將這7個(gè)土壤樣品根際微生物群落碳源代謝功能分為3類，S1(和靜縣)和S5(沙雅縣)、S3(庫(kù)爾楚水渠邊縣)和S6(庫(kù)車縣)微生物碳源利用相似聚為一類；在與S2(庫(kù)爾楚園藝場(chǎng))聚為一類；S4(野云溝)和S7(阿克陶縣)劃分為一類。圖2

表3 黑果枸杞根際土壤微生物群落功能多樣性指數(shù)
Table 3 Diversity indexes of rhizosphere soil microbial communities in the wild L. ruthenicumsample sites

樣地編號(hào)SitescodeAWCDSimpson(D)Shannon(H)McIntosh(U)S1026d102b264c104bS2071c097b263c092bS3041c099b270c098bS4162b098b330a093bS5015d114a293b126aS6048d100b290b100bS7204a098b338a093b

圖2 黑果枸杞根際土壤微生物碳源利用主成分分析
Fig.2 Principal component analysis of rhizosphere soil microbial communities in the wild L.ruthenicum sample sites

載荷因子研究表明，與PCA1具有較高載荷值的碳源有22種，其中碳水化合物有9種、氨基酸類有2種、羧酸類有5種、酚酸類有1種、多聚物類有4種、胺類有1種；在PCA2上沒有具有較高載荷值的碳源。因此在主成分分離中起主要貢獻(xiàn)作用的是碳水化合物、羧酸類和多聚物類碳源。表4

表4 黑果枸杞Biolog-Eco板碳源在PC1和PC2上的載荷值
Table 4 Correlation analysis of different carbon source utilization with PC1 and PC2 (︱r︱﹥0.8)

碳源類型CarbonSourcePCA1PCA2碳水化合物 Carbohydrates?-甲基D-葡萄糖苷082-041D-半乳糖內(nèi)酯095-007D-纖維二糖086046I-赤藻糖醇093-001葡萄糖-1-磷酸鹽092-026D-甘露醇087-009N-乙酰基-D-葡萄胺085047D，L-，甘油088-029D-葡萄胺酸097-018氨基酸 AminoacidsL-絲氨酸081052L-蘇氨酸094-033羧酸 Carboxylicacidsγ-羥基丁酸086-011衣康酸 075008α-丁酮酸093-032D-蘋果酸089044丙酮酸甲脂090035酚酸類 Phenolicacids4-羥基苯甲酸091003多聚物 Polymers吐溫80089-033吐溫40093-016α-環(huán)式糊精096-008肝糖094-007胺類 Amines/amides苯乙基胺092-020

2.3不同地區(qū)野生黑果枸杞果實(shí)抗氧化成分含量

研究表明，不同樣地之間，野生黑果枸杞果實(shí)中花青素含量變化為46.88～11.75 mg/g，庫(kù)爾楚園藝場(chǎng)最高、野云溝含量最少。還原糖含量變化為351.16～229.19 mg/g，沙雅縣最高、野云溝最少。多糖含量變化為176.34～169.52 mg/g，庫(kù)爾楚水渠邊最高，和靜縣最高。圖3

圖3 野生黑果枸杞果實(shí)抗氧化成分含量
Fig.3 The content of antioxdants in fruits of the wild L.ruthenicum samp lesites

2.4黑果枸杞根際土壤理化性質(zhì)、微生物特征和果實(shí)抗氧化成分的相關(guān)性

研究表明，野生黑果枸杞根際土壤中，微生物的Biolog中 144 h AWCD與土壤理化性質(zhì)中的pH、電導(dǎo)率和全氮與呈顯著負(fù)相關(guān)。Simpson指數(shù)與電導(dǎo)率和速效氮呈顯著正相關(guān)，和速效鉀呈極顯著正相關(guān)。Shannon指數(shù)與pH和全氮呈顯著負(fù)相關(guān)。McIntosh指數(shù)與電導(dǎo)率、速效氮呈顯著正相關(guān)，與速效鉀呈極顯著正相關(guān)。

還原糖與pH、電導(dǎo)率呈顯著正相關(guān)，與AWCD呈極顯著負(fù)相關(guān)，Shannon指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)。多糖與pH呈顯著正相關(guān)、與速效氮呈顯著負(fù)相關(guān)，與Shannon指數(shù)呈顯著正相關(guān)?；ㄇ嗨嘏c土壤理化性質(zhì)、微生物相關(guān)性雖然不顯著，但與土壤pH、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)、全氮和微生物Shannon指數(shù)也呈正相關(guān)。表5

表5 黑果枸杞根際土壤理化性質(zhì)、微生物特征和果實(shí)抗氧化成分相關(guān)性
Table 5 Correlations of physicochemical property, microbial characteristics and antioxidant Components of rhizosphere soils in the wild L. ruthenicum sample sites

pHECOMTNANAPAKAWCDSimpsonShannonMcIntoshAWCD-069?-063?-045-060?-044-009-054----Simpson005067?044048078??-043092??----Shannon-070?-053-050-065?-016-029-023----McIntosh013069?044050077?-040090??----procyan-idins024021029042-004009-002-017-034055?-047reducingsugar070?059?041056?034-013052-096??-057?-082??-028polysac-charide075?-050-040-030-061?006-043-007-033063?-044

注：**代表相關(guān)性達(dá)到極顯著性水平，P<0.01；*代表相關(guān)性達(dá)到顯著性水平，P<0.05

Note:**significant atP<0.01;*significant atP<0.05

3 討 論

土壤微生物、土壤理化性質(zhì)與植物是一個(gè)有機(jī)循環(huán)的整體，植物與土壤理化性質(zhì)和微生物的相互作用是生態(tài)系統(tǒng)地上、地下結(jié)合的重要紐帶[28]。野生黑果枸杞主要分布于青海、新疆、甘肅、寧夏和西藏等荒漠化鹽漬地區(qū)，具有較強(qiáng)的耐鹽堿能力。因此在鹽堿環(huán)境下，黑果枸杞根際微生物特征、果實(shí)抗氧化成分和土壤理化性質(zhì)之間必然存在著密切的聯(lián)系。

新疆野生黑果枸杞分布區(qū)大多為鹽堿土，土壤酸堿度和鹽分含量對(duì)土壤中微生物群落養(yǎng)分的利用、胞外酶的產(chǎn)生和分泌都會(huì)產(chǎn)生影響[29-30]。羅倩等[30]對(duì)新疆鹽漬土3種植被類型微生物群落碳源利用的研究結(jié)果表明，土壤pH對(duì)土壤微生物群落碳源利用有顯著影響，但與可溶性總鹽差異不顯著[32]。研究表明，黑果枸杞根際土壤pH和電導(dǎo)率與微生物活性和Shannon豐富度指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，總體上表明土壤pH和電導(dǎo)率的增加可導(dǎo)致土壤中微生物的數(shù)量和種類減少，這與陸爽、李鳳霞等的研究結(jié)果一致[32-34]；但電導(dǎo)率與Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和McIntosh均勻度呈顯著正相關(guān)，這說(shuō)明隨著鹽度的增加，土壤中耐鹽微生物數(shù)量在增加。

根際土壤微生物功能多樣性，參與土壤C、N、P等元素循環(huán)轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過(guò)程，對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育具有多方面的調(diào)節(jié)作用，在土壤能量和營(yíng)養(yǎng)交換、營(yíng)養(yǎng)循環(huán)中起著重要作用[35]。研究表明黑果枸杞不同樣地根際土壤微生物碳源利用方面存在差異，說(shuō)明地理生態(tài)條件、土壤類型、黑果枸杞根系顯著影響土壤微生物的種群結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明，黑果枸杞根際土壤養(yǎng)分含量與AWCD和Shannon指數(shù)的相關(guān)性不顯著，但呈負(fù)相關(guān)；與Simpson指數(shù)和McIntosh指數(shù)呈正相關(guān)，即土壤養(yǎng)分含量的增加使土壤微生物群落更趨均勻，增加了某些耐鹽堿的微生物菌屬的活性。載荷因子分析表明，影響黑果枸杞根際土壤微生物的碳源類型較多，碳水化合物、羧酸類和多聚物類碳源均對(duì)微生物活性產(chǎn)生影響，因此在人工栽培中可通過(guò)調(diào)節(jié)土壤中的有機(jī)物來(lái)增加黑果枸杞根際土壤微生物多樣性。

在電導(dǎo)率、養(yǎng)分含量差異較顯著的情況下，野生黑果枸杞均能較好生長(zhǎng)，說(shuō)明其生長(zhǎng)條件較寬泛、適應(yīng)能力較強(qiáng)。因此黑果枸杞在鹽漬化較重的干旱區(qū)土壤中可改善其生態(tài)條件，同時(shí)在比較肥沃的農(nóng)業(yè)土壤中，也可以實(shí)現(xiàn)人工集約化栽培。但條件不同的土壤環(huán)境是否影響果實(shí)的品質(zhì)，需進(jìn)行深入分析?；ㄇ嗨睾投嗵鞘呛诠坭娇寡趸煞?，土壤理化、生物學(xué)性質(zhì)和地理生態(tài)條件不一樣，相應(yīng)黑果枸杞花青素和多糖的含量也有差異。相關(guān)性分析表明，pH、電導(dǎo)率和有機(jī)質(zhì)、全氮對(duì)黑果枸杞果實(shí)花青素含量的影響不顯著，但呈正相關(guān)。但土壤pH、電導(dǎo)率和果實(shí)中還原糖和多糖含量關(guān)系密切。體內(nèi)多糖的積累是植物適應(yīng)逆境的反應(yīng)，它能在一定范圍內(nèi)維持鹽堿脅迫下細(xì)胞正常的膨壓和細(xì)胞正常的代謝功能。在植物體生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起著重要的作用[36]。研究表明，pH越高多糖含量也越高；但電導(dǎo)率和養(yǎng)分含量高，與多糖含量呈負(fù)相關(guān)。Shannon指數(shù)與花青素和多糖含量呈顯著正相關(guān)，說(shuō)明提高微生物的種類和數(shù)量多樣性能促進(jìn)果實(shí)抗氧化成分的累積。提高pH、鹽分含量和微生物豐富度能增加果實(shí)抗氧化成分的累積。

4 結(jié) 論

4.1 黑果枸杞根際土壤pH和電導(dǎo)率與微生物活性和Shannon豐富度指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，電導(dǎo)率與Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和McIntosh均勻度呈顯著正相關(guān)。

4.2 黑果枸杞根際土壤養(yǎng)分含量與AWCD和Shannon指數(shù)的相關(guān)性不顯著，但呈負(fù)相關(guān)；與Simpson指數(shù)和McIntosh指數(shù)呈正相關(guān)，載荷因子分析表明，影響黑果枸杞根際土壤微生物的碳源類型為碳水化合物、羧酸類和多聚物類碳源。

4.3 土壤pH、電導(dǎo)率和有機(jī)質(zhì)、全氮對(duì)黑果枸杞果實(shí)花青素的影響不顯著，呈正相關(guān)。但土壤pH、電導(dǎo)率與果實(shí)中還原糖和多糖含量關(guān)系密切，其中pH與多糖呈正相關(guān)而電導(dǎo)率和養(yǎng)分與多糖呈負(fù)相關(guān)。Shannon指數(shù)與花青素和多糖呈顯著正相關(guān)。由此可以看出，提高pH、鹽分含量和微生物豐富度能增加果實(shí)抗氧化成分的累積。

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RelativityStudyonAntioxidantCompositionofWildLyciumruthenicumMurr.andSoilPhysico-chemicalPropertiesandMicrobialCharacteristicsinSouthernXinjiang

GU Mei-ying1, TANG Guang-mu2, FENG Lei2, SUN Ning-chuan2, MA Hai-gang2,LI Na2, XU Wan-li2

(1.ResearchInstituteofAppliedMicrobiology/KeyLaboratoryofOasisNutrientandEfficientUtilizationofWaterandSoilResources,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China;2.ResearchInstituteofSoil,FertilizerandAgriculturalWaterConservation,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China)

ObjectiveLyciumruthenicumMurr. is a wild saline-resistant shrub with high anthocyanins, polysaccharide and other antioxidant composition in its fruit. There are many factors influencing the content of antioxidant inL.ruthenicum. The objective of this study is to determine theL.ruthenicumrhizosphere soil physico-chemical properties, microbial characteristics and antioxidant composition of the fruits under different ecological conditions in Southern Xinjiang. The result of this study might provide a technical basis for the development and utilization ofL.ruthenicum.MethodThe soil physico-chemical properties with typical method were measured, so were the microbial community C substrate utilization with Biolog Eco-microplates, and antioxidant composition of the fruits.ResultThe rhizosphere soil physical and chemical properties, microbial characteristics and antioxidant components of fruit differed greatly in different areas, but there was a certain correlation between them. (1) The variation range of conductivity of pH in rhizosphere soil was 8.86-8.04 and 16.43-0.06 ms/cm, respectively; the two were negatively correlated with microbial activity (AWCD) and Shannon richness index. Soil EC was significantly positively correlated with Simpson dominance index and McIntosh uniformity. (2) 144 h Biolog carbon source utilization indicated that the soil microbial community of Aketao and Yeyungou had higher AWCD with 2.04 and 1.62, respectively, and in Korla horticulture farm it was 0.71. The soil nutrient content was negatively correlated with AWCD and Shannon index, and positively correlated with Simpson and McIntosh index. PCA showed that carbohydrates, carboxylic acids and polymers were the main C-substrate influencing the microbial community substrate utilization inL.ruthenicumrhizosphere soil. (3) The contents of anthocyanins, reducing sugar and polysaccharide in fruits were 46.88-11.75 mg/g, 351.16-229.19 mg/g and 176.34-169.52 mg/g, respectively. Soil pH, EC, OM, Total N and Shannon index were positively correlated with anthocyanins content. Soil pH was positively correlated with polysaccharide, while EC and soil nutrient were negatively correlated with polysaccharide.Conclusionhe results indicated that increasing the soil pH, salt content and microbial community richness could increase the antioxidant accumulation inL.ruthenicum.

LyciumruthenicumMurr.; antioxidant composition; soil physico-chemical properties; C substrate utilization of soil microbial community

Xu Wanli (1971-), male, Baoji, Shaanxi, researcher, research direction for soil fertility and improvement. (E-mail)wlxu2005@163.com

S663；S158.3

A

1001-4330(2017)10-1930-11

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.10.019

2017-06-11

國(guó)家林業(yè)公益性行業(yè)專項(xiàng)“西北鹽堿地生態(tài)恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范(201504402)”

顧美英(1974-)，女，江蘇無(wú)錫人，副研究員，研究方向?yàn)橥寥牢⑸锷鷳B(tài)，(E-mail)gmyxj2008@163.com

徐萬(wàn)里(1971-)，男，陜西寶雞人，研究員，研究方向?yàn)橥寥琅喾逝c改良，(E-mail)wlxu2005@163.com

Supported by: The Special Fund for Forest Scientific Research in the Public Welfare "Research and demonstration of the key technologies for ecological restoration of salt alkalinity in northwest China" (201504402)