姚華開(kāi) 張傳進(jìn) 劉岳飛 吳人敏 楊尚東

摘 要 探索構(gòu)建微生物多樣性豐富根際微環(huán)境的方法，為生態(tài)防控連作障礙提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。選取茄子為主栽作物，莧菜、薄荷、芥菜、韭菜、菜豆等匍匐生長(zhǎng)或矮生的蔬菜種類(lèi)為混栽組合，采用傳統(tǒng)分析方法和現(xiàn)代高通量測(cè)序技術(shù)，分析混栽對(duì)主栽茄子根際土壤肥力及細(xì)菌多樣性的影響。結(jié)果表明：混栽組合茄子根際土壤中可培養(yǎng)微生物數(shù)量（細(xì)菌、真菌、放線(xiàn)菌），涉及碳、氮、磷循環(huán)相關(guān)酶的活性以及微生物生物量（碳、氮、磷）等指示土壤肥力與健康狀況的生物學(xué)指標(biāo)，均優(yōu)于單一種植的對(duì)照；另一方面，基于高通量測(cè)序技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，混栽組合茄子根際土壤中細(xì)菌的多樣性指數(shù)（H）、豐度（S）和均勻度指數(shù)（Eh）均顯著高于對(duì)照。上述茄子混栽組合種植均能有效地提高主栽作物茄子根際土壤肥力和細(xì)菌多樣性。其中，茄子-菜豆和茄子-韭菜組合對(duì)提高茄子根際土壤肥力和細(xì)菌多樣性的效果尤為顯著。

關(guān)鍵詞 茄子；套種；高通量測(cè)序；細(xì)菌多樣性

中圖分類(lèi)號(hào) S641.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Effects of Intercropping on Soil Characteristics of Microbial Ecology in Rhizosphere of Eggplant

YAO Huakai1，ZHANG Chuanjin1， LIU Yuefei1， WU Renmin1，YANG Shangdong1，2*

1 Agricultural College， Guangxi University， Nanning， Guangxi 530004， China

2 Guangxi Academy of Agricultural Sciences/Guangxi Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement， Nanning， Guangxi 530007， China

Abstract To reduce the harm of continuous cropping obstacle， a bio-control method via building high microbial diversity in the rhizosphere of crops was explored. Eggplant （Solanaceae melongena L.） was selected as a main crop and amaranth （Amaranthus tricolor Linn.）， mint （Mentha haplocalyx Briq.）， mustard（Brassica Juncea Coss.）， leek（Allium tuberosum Rottler ex Prengel.）and kidney beans（Phaseolus vularis L.）， which belonging to low-growing or creeping plants， were selected as the associated plants， respectively. Based on modern and traditional analyzed techniques， the effect of intercropping on soil fertility and bacterial diversity in the rhizosphere of eggplant were analyzed. The results showed that bio-indicators of soil fertility， such as the amount of cultivable microorganisms （bacteria， fungi， actinomycetes）， enzyme activities and microbial biomass， which related to carbon， nitrogen and phosphorus cycles in soils of intercropping treatments， were all higher than those of the control. In addition， the indexes of soil bacterial diversity （H）， abundance（S） and richness in the rhizosphere of eggplant also could be improved by intercropping treatments. It indicates that soil fertility and bacterial diversity in the rhizosphereof eggplants could be enhanced via intercropping methods， of which， kidney bean and leek are the most effective associated plants of eggplant.

Key words eggplant； intercropping； high throughput sequencing； bacterial diversity

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.06.005

隨著人們健康意識(shí)的加強(qiáng)，蔬菜消費(fèi)量逐年增加。截止至2016年，我國(guó)蔬菜（含西甜瓜，下同）總播種面積達(dá)2 548.8萬(wàn)hm2，產(chǎn)量91 834.9萬(wàn)t，總產(chǎn)值首次突破2萬(wàn)億元。其中設(shè)施蔬菜的播種面積、產(chǎn)量和產(chǎn)值分別占21.5%、30.5%和62.7%[1] 。由于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展講究土地的高度集團(tuán)化經(jīng)營(yíng)，其特點(diǎn)是用設(shè)施栽培、復(fù)種指數(shù)高、作物種類(lèi)單一，加之菜農(nóng)追求高收益以及當(dāng)?shù)氐姆N植習(xí)慣，不愿意輪換種植不同種蔬菜，導(dǎo)致蔬菜生產(chǎn)中病蟲(chóng)害危害嚴(yán)重、產(chǎn)量和品質(zhì)下降等設(shè)施鹽漬化和連作障礙的發(fā)生[2-3]。微生物多樣性是指微生物在遺傳、種類(lèi)和生態(tài)系統(tǒng)層次上的變化，在本質(zhì)上源于遺傳的多樣性，即主要由堿基排列順序的多樣性和堿基數(shù)量的巨大性所決定[4]。土壤是微生物的大本營(yíng)，微生物在土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化與腐殖質(zhì)形成過(guò)程中有著重要的作用。土壤中微生物的多樣性受耕作方式、地理位置、土壤層次、植被、土壤肥力、氣候變化及土壤類(lèi)型等諸多因素的影響。與之相反，土壤微生物的多樣性又影響土壤生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及過(guò)程，是維持土壤生產(chǎn)力的重要組分[5]。

土壤微生物性狀隨土壤質(zhì)量變化而發(fā)生變化，是指示土壤質(zhì)量變化最敏感的生物指標(biāo)[6-7]，同時(shí)也是土壤健康的決定性因素[8]。楊智仙等[9]研究表明云麥與蠶豆間作提高根際微生物活性和多樣性，控制蠶豆枯萎病的發(fā)生。毛如志等[10]研究表明，玉米與馬鈴薯間作顯著影響根際微生物的代謝群落的多樣性及物種多樣性及活力，間作增加玉米根際土壤微生物代謝多樣性與細(xì)菌多樣性。宋雅娜等[11]研究表明，間作能夠促進(jìn)不同作物根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)多樣性增加并改變其群落結(jié)構(gòu)，且間作的影響第3年比第2年更明顯，玉米/蠶豆的間作體系對(duì)作物根際氨氧化細(xì)菌群落的作用更為明顯。彭化賢等[12]研究表明間栽和混播技術(shù)都能持續(xù)有效地控制和降低小麥條銹病的危害，對(duì)作物產(chǎn)量也有較大的提高。白雪慧等[13]研究表明，魔芋與玉米間栽會(huì)影響魔芋根際微生物群落功能，可誘導(dǎo)某些有益微生物群落的增長(zhǎng)，降低魔芋軟腐病的的發(fā)病率。

本研究以選取茄子為主要研究對(duì)象，莧菜、薄荷、芥菜、韭菜、菜豆等矮生或匍匐生長(zhǎng)的作物為混栽組合。通過(guò)混栽不同科屬的蔬菜，采用傳統(tǒng)和高通量測(cè)序技術(shù)，分析混栽對(duì)主栽作物茄子根際土壤肥力及土壤細(xì)菌多樣性的影響，探索克服連作障礙發(fā)生的生物學(xué)方法，為生態(tài)防控連作障礙提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

選取的材料為‘紫紅長(zhǎng)茄、‘紅葉莧菜、‘安吉清甜芥菜、‘791大葉韭菜、‘菜豆的種子均購(gòu)于廣西南寧市蔬菜種子市場(chǎng)，其中薄荷于花卉市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)幼嫩枝條扦插繁殖幼苗備用。

本試驗(yàn)于2016年在廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院蔬菜生產(chǎn)基地（東經(jīng)108?18，北緯22?51.2）進(jìn)行。選取優(yōu)質(zhì)的育苗基質(zhì)，于溫室大棚中育苗。試驗(yàn)設(shè)置6個(gè)處理：（A）單獨(dú)種植茄子；（B）茄子-菜豆組合；（C）茄子-莧菜組合；（D）茄子-芥菜組合；（E）茄子-韭菜組合；（F）茄子-薄荷組合；移栽定植時(shí)以茄子為圓心，0.25 m為半徑，圓周周?chē)瑫r(shí)均勻種植混栽蔬菜組合。種植方式如圖1所示；試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，種植小區(qū)分布如圖2所示，每個(gè)小區(qū)面積約7.2 m2。

定植菜園土壤pH 5.50，有機(jī)質(zhì)含量6.20 g/kg，全氮0.86 g/kg，全磷0.54 g/kg，全鉀14.5 g/kg、堿解氮57.3 mg/kg，速效磷3.56 mg/kg，速效鉀80.6 mg/kg。試驗(yàn)期間除草灌溉、病蟲(chóng)害防治等管理措施按常規(guī)方法進(jìn)行相同管理。

定植60 d后進(jìn)入成熟采收期時(shí)隨機(jī)采樣，即隨機(jī)拔取每個(gè)處理中的主栽作物—茄子，采用抖根法采集根際土壤，每個(gè)小區(qū)中的5個(gè)處理均勻收集根際土壤，混勻，無(wú)菌袋收集。帶回實(shí)驗(yàn)室后，將每份土壤樣品分為3部分：一部分室內(nèi)自然風(fēng)干后過(guò)40目篩，用于土壤理化性狀測(cè)定；另一部分過(guò)10目篩后，置于4 ℃冰箱保存，用于土壤生物學(xué)性狀分析；第3部分過(guò)10目篩后，混合3次重復(fù)的土樣，得6份樣品，置于-80 ℃冰箱保存，用于細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分析。

1.2 方法

1.2.1 土壤生物學(xué)性狀分析 土壤中C、N、P循環(huán)相關(guān)酶β-葡糖苷酶（β-glucosidase）活性測(cè)定采用Hayano[14]的方法，氨肽酶（Aminopeptidases）活性測(cè)定采用Ladd[15]的方法，磷酸酶（Phosphatase）活性測(cè)定采用Tabatabai等[16]的方法。

微生物生物量碳測(cè)定采用氯仿熏蒸提取容量分析法；微生物生物量氮測(cè)定采用氯仿熏蒸提取茚三酮比色法；微生物生物量磷測(cè)定采用氯仿熏蒸提取全磷測(cè)定法，均參考李振高等[17]的方法。

土壤可培養(yǎng)微生物數(shù)量測(cè)定采用稀釋平板法，其中細(xì)菌培養(yǎng)采用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基，真菌培養(yǎng)采用馬丁氏瓊脂培養(yǎng)基，放線(xiàn)菌培養(yǎng)采用改良高氏一號(hào)瓊脂培養(yǎng)基。

1.2.2 土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分析 土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分析由上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司測(cè)序完成，測(cè)序具體類(lèi)型與序列見(jiàn)表1。

測(cè)序具體流程：（1）DNA 抽提和PCR擴(kuò)增：根據(jù)E.Z.N.A.? soil試劑盒 （Omega Bio-tek，Norcross，GA，U.S.）說(shuō)明書(shū)進(jìn)行總DNA抽提，DNA濃度和純度利用NanoDrop2000進(jìn)行檢測(cè)，利用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA提取質(zhì)量；用338F （5-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3）和806R （5-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3） 引物對(duì)V3-V4可變區(qū)進(jìn)行PCR擴(kuò)增，擴(kuò)增程序?yàn)椋?5 ℃預(yù)變性3 min，27個(gè)循環(huán)（95 ℃變性30 s，55 ℃退火30 s， 72 ℃延伸30 s），最后72 ℃延伸10 min （PCR儀：ABI GeneAmp? 9700型）。擴(kuò)增體系為20 μL，4μL 5*FastPfu 緩沖液，2μL 2.5 mmol/L dNTPs，0.8 μL引物（5 μmmol/L），0.4 μL FastPfu聚合酶；10 ng DNA模板。（2）Illumina Miseq測(cè)序：使用2%瓊脂糖凝膠回收PCR產(chǎn)物，利用AxyPrep DNA Gel Extraction Kit （Axygen Biosciences，UnionCity，CA，USA）進(jìn)行純化，Tris-HCl洗脫，2%瓊脂糖電泳檢測(cè)。利用QuantiFluor?-ST （Promega，USA）進(jìn)行檢測(cè)定量。根據(jù)Illumina MiSeq平臺(tái)（Illumina，San Diego，USA）標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程將純化后的擴(kuò)增片段構(gòu)建PE 2*300的文庫(kù)。（3）構(gòu)建文庫(kù)步驟：a連接“Y”字形接頭；b使用磁珠篩選去除接頭自連片段；c利用PCR擴(kuò)增進(jìn)行文庫(kù)模板的富集；d氫氧化鈉變性，產(chǎn)生單鏈DNA片段。（4）利用Illumina公司的MiseqPE300平臺(tái)進(jìn)行測(cè)序（上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司）。原始數(shù)據(jù)上傳至NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中比對(duì)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003和SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，平均數(shù)據(jù)用“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（S.D.）”表示，利用生物公司提供的云數(shù)據(jù)分析平臺(tái)I-sanger進(jìn)行在線(xiàn)數(shù)據(jù)分析，并且進(jìn)行多樣性分析、構(gòu)建物種組成群落圖和多樣性分析距離Heatmap圖。同時(shí)分析不同蔬菜混栽組合對(duì)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同蔬菜混栽組合茄子根際土壤的生物學(xué)性狀

2.1.1 不同蔬菜混栽組合茄子根際土壤可培養(yǎng)微生物數(shù)量 由表2可知，蔬菜混栽組合茄子根際土壤中可培養(yǎng)微生物數(shù)量均顯著高于對(duì)照。其中，可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量以茄子-菜豆組合為最高，其次為茄子-韭菜組合，分別為對(duì)照的2.72、2.43倍，同時(shí)這2個(gè)組合處理茄子根際土壤中可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量亦顯著高于其它組合處理。另外，茄子-莧菜，茄子-芥菜，茄子-薄荷組合茄子根際土壤中的可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量亦顯著高于對(duì)照，分別為對(duì)照的2.15、2.11、2.11倍，但三者之間無(wú)顯著差異。同樣地，可培養(yǎng)真菌數(shù)量亦以茄子-菜豆組合為最高，約為對(duì)照的3.90倍，其次是茄子-薄荷組合，為對(duì)照的2.06倍，而且這2個(gè)組合處理茄子根際土壤可培養(yǎng)真菌數(shù)量亦顯著高于其它組合處理；雖然茄子-莧菜、茄子-芥菜和茄子-韭菜組合亦顯著高于對(duì)照，分別為對(duì)照的1.15、1.40、1.26倍，但三者之間無(wú)顯著差異?？膳囵B(yǎng)放線(xiàn)菌數(shù)量則表現(xiàn)出與可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量完全相同的變化趨勢(shì)，但各個(gè)混栽組合處理對(duì)可培養(yǎng)放線(xiàn)菌數(shù)量的影響比可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量更為顯著，如茄子-菜豆組合中茄子根際土壤的可培養(yǎng)放線(xiàn)菌數(shù)量為對(duì)照的13.14倍，而茄子-韭菜組合為對(duì)照的7.29倍，遠(yuǎn)高于混栽組合茄子根際土壤中可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量與對(duì)照之間的倍數(shù)。

2.1.2 不同蔬菜混栽組合茄子根際土壤酶的活性 由表3可知，不同蔬菜混栽組合處理茄子根際土壤中涉及碳、氮、磷循環(huán)的相關(guān)酶活性大部分組合處理均表現(xiàn)出高于對(duì)照的趨勢(shì)。其中，β-葡糖苷酶活性以茄子-菜豆組合為最高，其活性不僅顯著高于對(duì)照，是對(duì)照的3.76倍，而且顯著高于其它組合處理；磷酸酶活性以茄子-薄荷為最高，但其與茄子-菜豆組合之間并無(wú)顯著差異，2個(gè)組合處理的磷酸酶活性分別為對(duì)照的1.54倍和1.53倍，而且與其它組合處理之間，除茄子-芥菜組合外均存在顯著差異。涉及土壤氮循環(huán)相關(guān)酶活性之一的氨肽酶活性亦表現(xiàn)出與β-葡糖苷酶活性相類(lèi)似的變化趨勢(shì)，即茄子-菜豆組合中茄子根際土壤氨肽酶活性不僅顯著高于對(duì)照，而且除茄子-韭菜組合外，均顯著高于其它混栽組合處理。綜上所述，蔬菜的混栽均不同程度地提高了主栽作物茄子根際土壤的酶活性，其中尤其以茄子-菜豆組合的提升作用最強(qiáng)。

2.1.3 不同蔬菜混栽組合茄子根際土壤的微生物生物量 由表4可知，不同蔬菜混栽組合中茄子根際土壤微生物生物量碳、氮和磷均顯著高于對(duì)照。其中，微生物生物量碳以茄子-菜豆組合為最高，茄子-薄荷組合最低，但茄子-菜豆組合對(duì)微生物生物量碳的影響與茄子-韭菜和茄子-莧菜之間并無(wú)顯著差異；不同蔬菜混栽組合對(duì)茄子根際土壤微生物生物量氮的影響同樣顯著提高了茄子根際土壤的微生物生物量氮，其中，提升效果以茄子-薄荷組合為最高，但其與茄子-菜豆組合之間并無(wú)顯著差異。微生物生物量磷對(duì)不同蔬菜混栽的響應(yīng)與微生物生物量碳的變化趨勢(shì)相仿，各個(gè)混栽處理均顯著高于對(duì)照，而且提升效果亦以茄子-菜豆組合為最高，表明不同蔬菜混栽組合均有助于提高主栽茄子根際土壤的微生物生物量碳、氮、磷，但綜合提升效果以茄子-菜豆組合為最佳。

2.2 微生物群落多樣性分析

由表5可知，基于高通量測(cè)序技術(shù)，6個(gè)處理樣品得到的序列數(shù)都在3萬(wàn)條以上，6個(gè)樣品中產(chǎn)生的OTU總數(shù)量為1 852條。其中A、B、C、D、E、F分別為1 504、1 593、1 549、1 538、1 584、1 545。其中OTU數(shù)量最多的是茄子-菜豆（B樣品），為1 593個(gè)，最少的是對(duì)照（A樣品），為1 504個(gè)；本次研究共獲得的細(xì)菌群落共35個(gè)門(mén)，81個(gè)綱，149個(gè)目，253個(gè)科，403個(gè)屬，773個(gè)種。另一方面，97%的研究水平上，通過(guò)云分析平臺(tái)計(jì)算出各個(gè)樣品的豐富度、均勻度、多樣性指數(shù)等。Chao或ACE是用來(lái)衡量群落豐富度的指數(shù)，指數(shù)越大，說(shuō)明群落豐富度越高。由表5可知，ACE指數(shù)和Chao指數(shù)的排列順序均為：茄子-菜豆組合>茄子-韭菜組合>茄子-薄荷組合>茄子-芥菜組合>茄子-莧菜組合>茄子對(duì)照。均勻度和多樣性指數(shù)亦是描述土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)多樣性的重要指標(biāo)。選取Smithwilson指數(shù)衡量土壤細(xì)菌群落均勻度，發(fā)現(xiàn)不同混栽組合處理中Smithwilson指數(shù)的高低順序與表征豐富度特征的Chao指數(shù)和ACE指數(shù)排列順序不一致，但各個(gè)混栽組合中的Smithwilson指數(shù)均高于對(duì)照。此外，選取Shannon指數(shù)衡量土壤細(xì)菌群落多樣性特征，同樣發(fā)現(xiàn)不同混栽組合茄子根際土壤中Shannon指數(shù)均高于對(duì)照，而且亦以茄子-菜豆為最高，然后依次分別為茄子-韭菜、茄子-芥菜、茄子-莧菜和茄子-薄荷。

2.3 優(yōu)勢(shì)菌群結(jié)構(gòu)分析

2.3.1 基于門(mén)分類(lèi)水平的優(yōu)勢(shì)菌群分析 由圖3可知，每個(gè)樣品基于門(mén)分類(lèi)水平上的細(xì)菌群落數(shù)量均達(dá)到了12個(gè)，表現(xiàn)出較高的多樣性特征。其中，不同處理茄子根際土壤中分布的主要菌群有7個(gè)大門(mén)類(lèi)，分別為Proteobacteria（變形菌門(mén)）、Acidobacteria（酸桿菌門(mén)）、Chloreflexi（綠彎菌門(mén)）、Gemmatimonadetes（芽單胞菌門(mén)）、Bacteroidetes（擬桿菌門(mén)）、Nitrospirae（硝化螺旋菌門(mén)）和Actinobacteria（放線(xiàn)細(xì)菌門(mén)），其中變形菌門(mén)和酸桿菌門(mén)為優(yōu)勢(shì)菌群表現(xiàn)得尤為顯著，6個(gè)處理樣品中兩者的合計(jì)所占比例均大于50%。此外，每個(gè)處理根際土壤樣品中還有3.81%～5.1%的細(xì)菌在目前的分類(lèi)研究水平中仍無(wú)法分類(lèi)到任何一個(gè)已知的菌門(mén)中。

2.3.2 基于屬分類(lèi)水平的優(yōu)勢(shì)菌群分析 基于屬分類(lèi)水平上對(duì)6個(gè)處理茄子根際土壤樣品進(jìn)行分析，得出如圖4所示的結(jié)果。6個(gè)混栽組合處理樣品中發(fā)現(xiàn)的已知細(xì)菌共有403個(gè)屬，其中A、B、C、D、E、F各個(gè)混栽處理樣品中的屬分類(lèi)水平數(shù)目分別為：356、363、350、365、365、359。其中，相對(duì)豐度大于1%的有10個(gè)屬，分別為：Rhodanobaeter（產(chǎn)黃桿菌屬）、Sphingomonas（鞘脂單胞菌屬）、Nitrospira（硝化螺菌屬）、Polaromonas、Lysobacter（溶桿菌屬）、Flavobacterium（黃桿菌屬）、Arenimonas（沙單胞菌屬）、Cellvibrio（纖維弧菌屬）、Dyella和Roseiflexu（玫瑰彎菌屬）。

另一方面，由表6可知，在屬分類(lèi)水平上，相對(duì)豐度大于1%的未知細(xì)菌主要有：Latescibacteria、Anaerolinea（厭氧繩菌屬）、Xanthomonas（黃色單胞菌屬）、Nitrosomonas（亞硝化單胞菌屬）、Acidohacteria（酸桿菌屬）、Sparospiraceae、Chitinophagaceae、Rhodospirillum（紅螺菌屬）、Gemmatimonas（芽單胞菌屬）、Blastocatellaceae、Gaiellales、Xanthobacter（黃色桿菌屬）、NB1-j、TRA3-20、SC-I-84、TK10、KD4-96、OM19、H16、RB41、11-24等21個(gè)種屬。上述屬分類(lèi)水平中，選取相對(duì)豐度1%為臨界范圍，低于1%各類(lèi)菌屬合并作為Other顯示。此外，基于物種聚類(lèi)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同混栽組合處理中茄子根際土壤樣品細(xì)菌的豐度總體較高，而且不同處理之間存在明顯的差異性。

2.3.3 樣本比較分析圖 分析不同混栽組合處理中兩兩樣品之間的相互距離，獲得如圖5所示的矩陣圖。其中，不同樣品之間的距離用一定顏色梯度進(jìn)行表示（圖5中右側(cè)為顏色梯度代表的數(shù)值），圖5中相似顏色區(qū)域表示兩者之間距離的大小，而距離越大表示二者之間的差異也越大。與對(duì)照相比，發(fā)現(xiàn)茄子-菜豆組合與其之間的距離為0.309 4；茄子-莧菜組合與其之間的距離為0.262 6；茄子-芥菜組合與其之間的距離為0.258 4；茄子-韭菜組合與其之間的距離為0.246 8；茄子-薄荷組合與其之間的距離為0.225 1。此外，不同混栽組合之間除茄子-莧菜組合、茄子-芥菜組合和茄子-韭菜組合之間差異較小外，茄子-菜豆和茄子-薄荷與其它混栽處理組合間均存在著不同程度的差異。表明不同蔬菜的混栽組合，均有效地影響了主栽作物茄子根際土壤細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)，形成了細(xì)菌多樣性顯著差異的根際微環(huán)境。

3 討論

土壤微生物與植物在根際微環(huán)境中進(jìn)行著復(fù)雜頻繁的互作[19]。根際微生物與植物生有著密切的關(guān)系，對(duì)植物生長(zhǎng)具有十分重要的作用[20]，同時(shí)對(duì)植物生產(chǎn)力以及農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)功能都有著很大的影響作用[21-22]。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：與對(duì)照相比，不同混栽組合處理中茄子根際土壤可培養(yǎng)微生物數(shù)量顯著高于對(duì)照。這一結(jié)果與柴強(qiáng)等[23]，吳鳳芝等[24]，張雪艷等[25]和趙索等[26]分別在玉米-蠶豆、玉米-鷹咀豆組合，以及黃瓜間套種、菜豆-芹菜-甜瓜輪作等處理?xiàng)l件下，發(fā)現(xiàn)間套種與輪作能有效地增加土壤細(xì)菌數(shù)量，減少病原菌數(shù)量，改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的研究結(jié)論相一致。上述結(jié)果證實(shí)間套作是一項(xiàng)能有效增加作物根際土壤微生物數(shù)量，改善作物根際微環(huán)境的有效措施。不同蔬菜混栽組合茄子根際土壤中β-葡糖苷酶、磷酸酶、氨肽酶活性均顯著高于對(duì)照，尤其是茄子-菜豆和茄子-韭菜組合對(duì)提高茄子根際土壤酶活性的作用最為顯著。微生物生物量越大，土壤保肥作用越強(qiáng)，并使土壤養(yǎng)分趨于積累。本文的試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：不同蔬菜混栽組合處理中茄子根際土壤微生物生物量碳、氮、磷均顯著高于對(duì)照，尤其是茄子-菜豆和茄子-韭菜組合的提升效果最為顯著。主要原因可能是茄子-菜豆和茄子-韭菜組合中茄子根際土壤可培養(yǎng)微生物數(shù)量的增加密切相關(guān)。如表2所示，茄子-菜豆和茄子-韭菜混栽組合中茄子根際土壤中可培養(yǎng)微生物，尤其是可培養(yǎng)細(xì)菌和放線(xiàn)菌數(shù)量顯著高于其它3種蔬菜的混栽組合。

另一方面，基于高通量測(cè)序技術(shù)分析不同蔬菜混栽組合中茄子根際土壤的細(xì)菌多樣性，發(fā)現(xiàn)不同蔬菜混栽組合茄子根際土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)、豐度和均勻度指數(shù)均高于對(duì)照?；陂T(mén)分類(lèi)水平還發(fā)現(xiàn)了Proteobacteria （變形菌門(mén)）、Acidobacteria （酸桿菌門(mén)）、Chloreflexi （綠彎菌門(mén)）、Gemmatimonadetes （芽單胞菌門(mén)）、Bacteroidetes （擬桿菌門(mén)）、Nitrospirae （硝化螺旋菌門(mén)）和Actinobacteria （放線(xiàn)細(xì)菌門(mén)）7大門(mén)類(lèi)細(xì)菌。其中，變形菌門(mén)和酸桿菌門(mén)細(xì)菌是不同蔬菜混栽組合茄子根際土壤中的主要優(yōu)勢(shì)菌群。韓亞飛等[27]、王光華等[28]和戴雅婷等[29]人的研究亦發(fā)現(xiàn)變形菌門(mén)和酸桿菌門(mén)細(xì)菌是植被恢復(fù)或人工林土壤中的優(yōu)勢(shì)菌群。本文的分析結(jié)果與上述研究結(jié)果相類(lèi)似。

因此，基于上述分析結(jié)果可知，5種蔬菜混栽組合均有效提高茄子根際土壤的肥力和細(xì)菌多樣性，尤其茄子-菜豆和茄子-韭菜組合塑造了茄子根際土壤中可培養(yǎng)微生物數(shù)量更多、細(xì)菌多樣性更為豐富的生態(tài)微環(huán)境。在未來(lái)生產(chǎn)實(shí)踐中可作為一定的理論參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張真和， 馬兆紅. 我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)概況與“十三五”發(fā)展重點(diǎn)[J]. 中國(guó)蔬菜， 2017 （5）： 1-5.

[2] 高 群， 孟憲志， 于洪飛. 連作障礙原因分析及防治途徑研究[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)報(bào)， 2006（3）：60-63.

[3] 黃春生， 熊 明. 連作障礙的產(chǎn)生原因及改善途徑[J]. 上海蔬菜報(bào)， 2010（5）：62-64.

[4] 姚懷應(yīng)，何根立. 不同土地利用方式對(duì)紅壤微生物的影響[J]. 水土保持報(bào)， 2003， 17（2）：51-54.

[5] 楊 芳，徐秋芳. 土壤微生物多樣性研究進(jìn)展[J]. 浙江林業(yè)科技， 2002， 22（6）：39-55.

[6] Karlen D L，Gardner J C，Rosek H J. A soil quality framework for evaluating the impact of CRP[J]. Produc Agriculture，1998， 11（1）：56-60.

[7] Stenberg B. Monitoring soil quality of arable land：microbiological indicators[J]. Acta Agriculturae Scandinavica， 1999， 49（1）： 1-24.

[8] Doran J W， Zeiss M R. Soil health and sustainability：managing the biotic component of soil quality[J]. Applied Soil Ecology， 2000，15（1）：3-11.

[9] 楊智仙， 湯 利， 鄭 毅， 等. 不同品種小麥與蠶豆間作對(duì)蠶豆枯萎病發(fā)生、根系分泌物和根際微生物群落功能多樣性的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)， 2014， 20（3）： 570-579.

[10] 毛如志. 玉米與馬鈴薯多樣性種植對(duì)作物性狀及根際微生物多樣性影響的研究[D]. 昆明：云南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

[11] 宋雅娜. 不同間作體系中作物根際微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性特征[D]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

[12] 彭化賢，劉波微，羅林明，等. 間栽和混播對(duì)作物病害的防治效果[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2006，19（6）： 1 058-1 062.

[13] 白學(xué)慧， 姬廣海， 李成云， 等. 魔芋與玉米間栽對(duì)魔芋根際微生物群落代謝功能多樣性的影響[J]. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2008，23（6）： 736-740，745.

[14] Hayano K. A method for the determination of β～glucosidase activity in soil[J]. Soil Science & Plant Nutrition，1973，19（2）：103-108.

[15] Ladd J N. Properties of proteolytic enzymes extracted from soil[J]. Soil Biology & Biochemistry，1972，4（2）：227-237.

[16] Tabatabai M A，Bremner J M. Use of P-nitrophenyl phosphate for assay of soil phosphatase activity[J]. Soil Biology & Biochemistry，1969，1（4）：301-307.

[17] 李振高， 駱永明， 騰 應(yīng). 土壤與環(huán)境微生物研究法[M]. 北京：科學(xué)出版社，2008.

[18] Xu N，Tan G，Wang H，et al. Effect of biochar additions to soil on nitrogen leaching，microbial biomass and bacterial community structure[J]. European Journal of Soil Biology，2016，74：1-8.

[19] 何友軍，王清奎，汪思龍， 等. 杉木人工林土壤微生物生物量碳氮特及其與土壤養(yǎng)分的關(guān)系[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2006， 17 （12）： 2 292-2 296.

[20] Smith K P，Goodman R M. Host variation for interactions with beneficial plant～associated microbes[J]. Annual Review of Phytopathology，1999，37：473-491.

[21] Bainard L D，Koch A M，Gordon A M，Klironomos J N. Growth response of crops to soil microbial communities from conventional Monocropping and tree-based intercropping systems[J].Plant and Soil，2013，363（1-2）：345-356.

[22] Brinkman E P，Raaijmakers C E，Bakx～Schotman J M，et al. Matgrass sward plant species benefit from soil organisms[J]. Applied Soil Ecology，2012，62：61-70.

[23] 周艷麗，喬宏宇，高紅春， 等. 甜瓜連作對(duì)其根際土壤微生物和酶活性的影響[J]. 北方園藝，2015， （19）：158-161

[24] 吳鳳芝，王學(xué)征. 黃瓜與小麥大豆輪作對(duì)土壤微生物群落物種多樣性的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)， 2007， 34（6）：1 543-1 546.

[25] 張雪艷，田永強(qiáng)，高艷明，等. 溫室黃瓜不同栽培制度對(duì)土壤微生物群落功能結(jié)構(gòu)的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)， 2011， 38（7）：1 317-1 324.

[26] 趙 索，周傳余， 周 超， 等. 蔬菜不同輪作方式對(duì)甜瓜根區(qū)土壤微生物數(shù)量的影響[J]. 安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2014， 20（3-4）：15-17.

[27] 韓亞飛，伊文慧，王文波，等. 基于高通量測(cè)序技術(shù)的連作楊樹(shù)人工林土壤細(xì)菌多樣性研究[J]. 山東大學(xué)學(xué)報(bào)（理學(xué)版），2014，49（5）：1-6.

[28] 王光華，劉俊杰，于鎮(zhèn)華，等. 土壤酸桿菌門(mén)細(xì)菌生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展[J]. 生物技術(shù)通報(bào)，2016，32（2）：1-6.

[29] 戴雅婷，閆志堅(jiān)，解繼紅，等. 基于高通量測(cè)序的兩種植被恢復(fù)類(lèi)型根際土壤細(xì)菌多樣性研究[J]. 土壤學(xué)報(bào)， 2017， 54（3）：735-746.