楊立均，郝浩浩，許曉敬，吳俊林，魯雅雯，金維環(huán)，郭紅祥*

(1.河南省煙草公司 駐馬店市公司，河南 駐馬店 463000；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，河南 鄭州 450002)

近年來(lái)，隨著我國(guó)耕地面積的逐年減少，為了提高農(nóng)業(yè)總體生產(chǎn)力，大量的化肥被施入土壤，不僅導(dǎo)致土壤酸化、板結(jié)以及養(yǎng)分流失，而且還降低了肥料利用率，嚴(yán)重影響著農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)[1-2]。因此，深入研究土壤改良機(jī)制，探索土壤綜合治理措施，改善土壤理化性狀，提高土壤的生產(chǎn)力，構(gòu)建煙田健康和諧的土壤環(huán)境，是我國(guó)煙葉生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的最終途徑。生物質(zhì)炭不僅可以降低土壤容重，提高土壤pH值、團(tuán)聚性和持水能力，而且還可作為一種天然的氮素肥料緩釋劑延緩肥料在土壤中的釋放，降低養(yǎng)分淋失。高碳基土壤修復(fù)肥是一種高碳低氮肥料，主要由生物炭、有機(jī)載體、天然礦物質(zhì)肥、腐殖酸、微量元素等成分組成，大量的研究表明，生物質(zhì)炭與肥料混合施用，對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量均表現(xiàn)出正效應(yīng)[3-6]。土壤、植物和肥料三者之間，既是互相關(guān)聯(lián)，又是相互影響、相互制約的?？茖W(xué)施肥要充分考慮三者之間的相互關(guān)系，針對(duì)不同的土壤與作物進(jìn)行合理施肥。不同的土壤養(yǎng)分對(duì)土壤微生物群落的影響非常大，繼而影響土壤養(yǎng)分的利用和對(duì)土壤的改良[7-8]。因此，仍需針對(duì)特定土壤開展合理施用高碳基土壤修復(fù)肥的研究。駐馬店市是河南省烤煙生產(chǎn)的主要地區(qū)之一，長(zhǎng)期單一的煙草種植模式容易造成土壤質(zhì)量退化，土壤中微生物區(qū)系平衡被破壞，作物病蟲害滋生，影響煙草的正常生長(zhǎng)發(fā)育，最終造成產(chǎn)量和品質(zhì)降低。因此，本文選取河南駐馬店煙區(qū)為試驗(yàn)區(qū)，通過(guò)土壤微生物群落變化、土壤酶、土壤養(yǎng)分和煙草生長(zhǎng)發(fā)育的全面系統(tǒng)分析，評(píng)價(jià)了施用高碳基肥改良土壤的效果，形成了適合河南駐馬店煙區(qū)的高碳基肥施用方案，可為煙田的可持續(xù)發(fā)展和合理施肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試煙草品種是中煙100。供試高碳基土壤修復(fù)肥來(lái)自河南惠農(nóng)土質(zhì)保育研發(fā)有限公司，其總養(yǎng)分(N+P2O5+K2O)≥5%、有機(jī)質(zhì)(干基)≥45%、生物炭≥20%、粗脂肪≥1%、水分≤20%。供試重茬抗病肥(微生物菌肥)來(lái)自河南萬(wàn)畝康生物科技有限公司，其總養(yǎng)分(N+P2O5+K2O)≥5%、有機(jī)質(zhì)≥45%。煙草專用肥(N 10%、P2O512%、K2O 18%)為市購(gòu)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在駐馬店煙區(qū)選擇煙草連作3年以上的中低產(chǎn)煙田(pH 4.98，有機(jī)質(zhì)11.9 g/kg，水解性氮77.4 mg/kg，有效磷11.6 mg/kg，速效鉀175 mg/kg)，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共5個(gè)處理：CK，常規(guī)施肥(煙草專用肥750 kg/hm2，餅肥600 kg/hm2)；T1,常規(guī)施肥(減74.96 kg煙草專用肥/hm2)+高碳基土壤修復(fù)肥375 kg/hm2；T2,常規(guī)施肥(減149.92 kg 煙草專用肥/hm2)+高碳基土壤修復(fù)肥750 kg/hm2；T3,常規(guī)施肥(減209.89 kg 煙草專用肥/hm2)+高碳基土壤修復(fù)肥750 kg/hm2+重茬抗病肥298.5 kg/hm2；T4,常規(guī)施肥(減224.88 kg 煙草專用肥/hm2)+高碳基土壤修復(fù)肥1125 kg/hm2。每個(gè)處理0.013 hm2，每個(gè)處理重復(fù)3次。在大田旺長(zhǎng)期，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)各隨機(jī)選取6棵健康生長(zhǎng)的煙株，測(cè)定煙株的農(nóng)藝性狀和光合指標(biāo)；將煙株的根系完整挖出，去除根際外圍土壤，輕輕將根部附著的土壤(4 mm內(nèi))揉捏抖動(dòng)到封口袋中，放入冷藏箱運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，除去雜根等后提取土壤DNA。剩余根際土壤用于理化性質(zhì)的測(cè)定。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 土壤微生物分析 提取土樣總DNA后，進(jìn)行PCR擴(kuò)增，形成測(cè)序文庫(kù)；先對(duì)建好的文庫(kù)先進(jìn)行文庫(kù)質(zhì)檢，再對(duì)質(zhì)檢合格的文庫(kù)用Illumina HiSeq 2500進(jìn)行測(cè)序。對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接(FLASH，version 1.2.11)，將拼接得到的序列進(jìn)行質(zhì)量過(guò)濾(Trimmomatic，version 0.33)，并去除嵌合體(UCHIME，version 8.1)，得到高質(zhì)量的Tags 序列。使用QIIME(version 1.8.0)軟件中的 UCLUST對(duì)Tags在97%的相似度水平下進(jìn)行聚類，獲得OTU，并基于細(xì)菌的Silva 數(shù)據(jù)庫(kù)(Release128，http://www.arb-silva.de)和真菌的Unite 數(shù)據(jù)庫(kù)(Release 7.2， http://unite.ut.ee/index.php)對(duì)OTU進(jìn)行分類學(xué)注釋。利用Mothur(version v.1.30，http://www.mothur.org/)軟件進(jìn)行土壤微生物α 多樣性分析，包括Chao1豐富度指數(shù)、Ace 豐富度指數(shù)、Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)。

1.3.2 煙株生長(zhǎng)發(fā)育測(cè)定 在旺長(zhǎng)期，采用便攜式光合測(cè)定儀測(cè)定光合作用等指標(biāo)，記錄株高、莖圍、葉長(zhǎng)、葉寬、地上部與地下部的鮮重和干重。每個(gè)處理取6株，計(jì)算平均值。

1.3.3 土壤理化性質(zhì)測(cè)定 土壤pH值用pH計(jì)進(jìn)行測(cè)定，有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀法測(cè)定，可溶性氮、速效磷和速效鉀含量測(cè)定由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心分析完成[9-10]；土壤酶活性分析采用關(guān)松蔭的方法[11]。

1.3.4 基因表達(dá)檢測(cè) 采用qPCR方法分析根系養(yǎng)分吸收相關(guān)基因的表達(dá)(表1)。用TRIzol法提取根系的總RNA，用TaKaRa公司的One Step PrimeScript RT-PCR Kit (Perfect Real Time) 合成cDNA。用TaKaRa SYBR_Premix Ex TaqTMⅡ(Perfect Real Time)試劑盒進(jìn)行qPCR檢測(cè)。每個(gè)反應(yīng)體系包含2 μL稀釋后的cDNA、正反引物各0.5 μL、12.5 μL 2×SYBR_Premix Ex TaqTMⅡ和9.5 μL水(nuclease-free)。反應(yīng)程序如下：95 ℃ 30 s后，運(yùn)行40個(gè)循環(huán)(95 ℃ 5 s，57 ℃ 30 s，72 ℃ 30 s)，每個(gè)樣品重復(fù)3次。將NtActin作為內(nèi)參基因。引物序列見表1，用2-△△CT法計(jì)算表達(dá)量。

表1 基因表達(dá)檢測(cè)引物

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析

對(duì)收集的數(shù)據(jù)使用SPSS 20.0進(jìn)行整理分析，不同處理間差異性分析采用Duncan’s多重比較進(jìn)行，圖表繪制使用Excel 2013完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 高碳基土壤修復(fù)肥對(duì)土壤微生物多樣性的影響

土壤微生物是土壤的重要組成部分，它對(duì)土壤肥力的形成和植物營(yíng)養(yǎng)的轉(zhuǎn)化起著積極的作用，土壤微生物種類、數(shù)量可以作為評(píng)價(jià)土壤肥力的指標(biāo)[12-14]。表2顯示了煙草旺長(zhǎng)期土壤微生物群落和α多樣性，各處理細(xì)菌的OTU數(shù)、香農(nóng)-威納指數(shù)、ACE指數(shù)和Chao1指數(shù)顯著高于對(duì)照，表明施用高碳基土壤修復(fù)肥能夠增加土壤細(xì)菌數(shù)量和種類。各處理真菌的OTU數(shù)、香農(nóng)-威納指數(shù)、ACE指數(shù)和Chao1指數(shù)顯著低于對(duì)照，表明施用高碳基土壤修復(fù)肥能夠減少土壤真菌數(shù)量和種類。

表2 土壤微生物群落與α多樣性分析結(jié)果

從圖1可以看出，煙草土壤細(xì)菌相對(duì)豐度較高的菌門有變形菌門(Proteobacteria)、酸桿菌門(Acidobacteria)、芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)、綠彎菌門(Chloroflexi)、厚壁菌門(Firmicutes)、放線菌門(Actinobacteria)、硝化螺旋菌門(Nitrospirae)、 擬桿菌門(Bacteroidetes)、浮霉菌門(Planctomycetes)和螺旋體門未知屬(Saccharibacteria)，這10個(gè)菌群的總量占土壤整個(gè)細(xì)菌群落的95.5%以上。由于生活習(xí)性和生態(tài)適應(yīng)性的差異，不同土壤細(xì)菌對(duì)高碳基土壤修復(fù)肥的響應(yīng)也不同，施用高碳基土壤修復(fù)肥處理的酸桿菌門(Acidobacteria)和芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)相對(duì)豐度大于CK，T2處理的酸桿菌門豐度最大，T1處理的芽單胞菌門豐度最大。放線菌門(Actinobacteria)和厚壁菌門(Firmicutes)相對(duì)豐度隨著高碳基土壤修復(fù)肥施用量增加而減少。

從圖2可以看出，在細(xì)菌屬水平上相對(duì)豐度較高的有酸桿菌屬(uncultured_bacterium_f_Acidobacteriaceae_[Subgroup_1])、芽單胞菌屬(Gemmatimonas)、待定放線菌門Gaiellales屬(uncultured_bacterium_o_Gaiellales)、鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)、Candidatus_Solibacter、uncultured_bacterium_f_Gemmatimonadaceae、鏈霉菌屬(Streptomyces)、亞硝化單胞菌屬(uncultured_bacterium_f_Nitrosomonadaceae)、酸微菌屬(uncultured_bacterium_o_Acidimicrobiales)。各處理鞘氨醇單胞菌屬和鏈霉菌屬的豐度均大于對(duì)照，酸桿菌屬和Candidatus_Solibacter的豐度小于CK，表明高碳基土壤修復(fù)肥的施用可以增加鞘氨醇單胞菌屬和鏈霉菌屬的豐度，降低酸桿菌屬和Candidatus_Solibacter的豐度。

A：Unclassified；B：uncultured_bacterium_f_Acidobacteriaceae_[Subgroup_1]；C：Sphingomonas；D：Candidatus_Solibacter；E：Gemmatimonas；F：uncultured_bacterium_o_Gaiellales；G： Streptomyces；H：uncultured_bacterium_f_Nitrosomonadaceae；I： uncultured_bacterium_f_Gemmatimonadaceae；J：uncultured_bacterium_o_Acidimicrobiales；K：Unknown。圖1 高碳基土壤修復(fù)肥對(duì)土壤細(xì)菌門水平相對(duì)豐度的影響

圖2 高碳基土壤修復(fù)肥對(duì)土壤細(xì)菌屬水平相對(duì)豐度的影響

物種注釋結(jié)果表明，所有處理真菌門水平相對(duì)豐度真菌菌群歸為12個(gè)門類：子囊菌門(Ascomycota)、擔(dān)子菌門(Basidiomycota)、球囊菌門(Glomeromycota)、壺菌門(Chytridiomycota)、毛霉亞門(Mucoromycota)、隱真菌門(Rozellomycota)、被孢霉門(Mortierellomycota)、絲足蟲類(Cercozoa)、捕蟲霉門(Zoopagomycota)、梳霉門(Kickxellomycota)、Calcarisporiellomycota、Aphelidiomycota，其中子囊菌門和擔(dān)子菌門真菌是優(yōu)勢(shì)菌(圖3)。高碳基土壤修復(fù)肥能增加擔(dān)子菌門的相對(duì)豐度，降低子囊菌門的相對(duì)豐度。

圖3 高碳基土壤修復(fù)肥對(duì)土壤真菌門水平相對(duì)豐度的影響

圖4顯示相對(duì)豐度比較高的真菌屬有中國(guó)斑褶菇屬(Panaeolus)、裸蓋菇屬(Psilocybe)、小棒孢囊殼屬(Corynascella)、被孢霉屬(Mortierella)、鏈格孢屬(Alternaria)、青霉屬(Penicillium)、Guehomyces、Immersiella。與CK相比，所有處理的中國(guó)斑褶菇屬和裸蓋菇屬相對(duì)豐度降低，而青霉屬和小棒孢囊殼屬的相對(duì)豐度增加。

圖4 高碳基土壤修復(fù)肥對(duì)土壤真菌屬水平相對(duì)豐度的影響

圖5為各處理的土壤細(xì)菌COG功能預(yù)測(cè)分析結(jié)果，能源生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換、氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)和轉(zhuǎn)換、碳水化合物運(yùn)輸、轉(zhuǎn)錄、細(xì)胞壁/膜合成、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制是最主要的功能，T2和T3處理的豐度明顯高于對(duì)照和其他處理。

2.2 高碳基土壤修復(fù)肥對(duì)土壤酶和養(yǎng)分的影響

土壤酶活性與土壤微生物類群密切相關(guān)，土壤酶活性不僅能夠反映土壤微生物群落的代謝狀況，還可以作為評(píng)價(jià)土壤肥力高低、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)劣的一個(gè)重要生物指標(biāo)[15-16]。表3顯示，T1、T2的脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性隨著高碳基土壤修復(fù)肥施用量的增加而提高，T3處理的3種酶活性明顯高于T2，說(shuō)明在高碳基土壤修復(fù)肥施用量相同的情況下配施微生物肥能夠進(jìn)一步改良土壤，提高酶活性。T4的3種酶活性與T1、T2差異不顯著，說(shuō)明過(guò)多施用高碳基土壤修復(fù)肥會(huì)降低促進(jìn)酶活的效率。

表3 高碳基土壤修復(fù)肥對(duì)土壤酶活性的影響

A：RNA加工和修飾；B：染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)；C：能源生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換；D：細(xì)胞周期控制、染色體分配；E：氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)和轉(zhuǎn)換；F：核苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝；G：碳水化合物運(yùn)輸；H：輔酶轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝；I：脂質(zhì)運(yùn)輸代謝；J：翻譯,核糖體結(jié)構(gòu)與合成；K：轉(zhuǎn)錄；L：復(fù)制、重組與修復(fù)；M：細(xì)胞壁/膜合成；N：細(xì)胞動(dòng)力；O：翻譯后修飾與加工；P：無(wú)機(jī)離子轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝；Q：次級(jí)代謝；R：一般功能預(yù)測(cè)；S：未知功能；T：信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制；U：細(xì)胞內(nèi)分泌、運(yùn)輸與交換；V：防御機(jī)制；W：細(xì)胞外結(jié)構(gòu)；Y：核結(jié)構(gòu)；Z：細(xì)胞骨架。圖5 高碳基土壤修復(fù)肥對(duì)土壤細(xì)菌功能豐度的影響

表4顯示煙田土壤pH值范圍為5.14～5.76，隨著高碳基土壤修復(fù)肥施用量的增加，土壤根際土壤pH值逐漸增加，因此高碳基土壤修復(fù)肥可以用作酸性土壤的改良劑來(lái)中和土壤酸度，提高土壤的pH值。隨著高碳基土壤修復(fù)肥施用量的增加，土壤根際土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、有效鉀和水解性氮含量逐漸增加，T3和T4處理間差異不顯著，表明高碳基土壤修復(fù)肥能夠有效改良土壤，提供土壤養(yǎng)分，但施用量過(guò)多會(huì)降低改良土壤的效率。

表4 高碳基土壤修復(fù)肥對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

2.3 高碳基土壤修復(fù)肥對(duì)煙草生長(zhǎng)發(fā)育的影響

2.3.1 高碳基土壤修復(fù)肥對(duì)煙株光合作用的影響 煙葉既是煙株的營(yíng)養(yǎng)器官又是其經(jīng)濟(jì)器官，因此，個(gè)體與群體的光合作用決定著煙株的生長(zhǎng)、發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)形成。N能增加葉面積和葉綠素含量，P、K能加速葉片內(nèi)碳水化合物的轉(zhuǎn)化，故施肥能提高光合作用。表5顯示T3處理的光合速率最大，而T4處理的光合速率小于T2和T3，表明高碳基土壤修復(fù)肥施用量過(guò)大不利于光合作用，適當(dāng)?shù)母咛蓟寥佬迯?fù)肥施用量和重茬抗病肥配合施用的效果最佳。

表5 高碳基土壤修復(fù)肥對(duì)煙株光合特性的影響

2.3.2 高碳基土壤修復(fù)肥對(duì)煙株生長(zhǎng)發(fā)育的影響 根系是煙株吸收土壤中水分和養(yǎng)分以及合成生物堿的重要器官，其大小、分布及活力對(duì)煙株的生長(zhǎng)發(fā)育及煙葉產(chǎn)量、品質(zhì)有著很大的影響，施肥與土壤環(huán)境會(huì)影響根系的生長(zhǎng)和分布[17]。表6顯示T3處理煙株地下部和地上部的干重、干鮮比均最大，表明高碳基土壤修復(fù)肥和重茬抗病肥配合施用能夠明顯促進(jìn)煙株的生長(zhǎng)發(fā)育。

表6 高碳基土壤修復(fù)肥對(duì)煙株生長(zhǎng)發(fā)育的影響

2.3.3 高碳基土壤修復(fù)肥對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響 表7顯示了不同處理中煙株的生長(zhǎng)性狀，從中可以看出， T3處理的株高、莖圍、葉長(zhǎng)和葉寬均大于其它處理。T0、T1、T2、T3處理相比較發(fā)現(xiàn)，隨著高碳基土壤修復(fù)肥施用量的增加，株高、莖圍、葉長(zhǎng)和葉寬等性狀逐漸增大，但是T4處理的株高、莖圍、葉長(zhǎng)和葉寬小于T1、T2、T3，表明高碳基土壤修復(fù)肥施用量不宜過(guò)高。

表7 高碳基土壤修復(fù)肥對(duì)煙株農(nóng)藝性狀的影響

2.4 高碳基土壤修復(fù)肥對(duì)烤煙根系養(yǎng)分吸收相關(guān)基因表達(dá)的影響

根系-土壤微生物互作能夠促進(jìn)植物對(duì)養(yǎng)分的吸收。植物體內(nèi)銨轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白調(diào)節(jié)著植物對(duì)N、P、K的吸收，維持它們?cè)谥参矬w內(nèi)的穩(wěn)定并使土壤中N、P、K得到高效利用。上述結(jié)果顯示T3處理的煙株生長(zhǎng)發(fā)育明顯好于其他處理，因此進(jìn)一步分析了T3和對(duì)照煙株根系養(yǎng)分吸收相關(guān)基因的表達(dá)情況。圖6顯示，T3處理的高親和性銨轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、高親和性鉀離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、高親和性硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)明顯高于對(duì)照，說(shuō)明T3處理能夠促進(jìn)煙株對(duì)土壤N、P、K的吸收與利用。

ATM：高親和性銨轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白；HAK：高親和性鉀離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白；NRT：高親和性硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白；PT：磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。圖6 高碳基土壤修復(fù)肥對(duì)烤煙根系養(yǎng)分吸收相關(guān)基因表達(dá)的影響

3 討論與結(jié)論

土壤微生物區(qū)系的惡化失調(diào)是煙草連作障礙發(fā)生的重要原因。生物炭能通過(guò)多種機(jī)制影響土壤細(xì)菌活性與數(shù)量。本研究發(fā)現(xiàn)，高碳基土壤修復(fù)肥能顯著增加煙田土壤細(xì)菌的數(shù)量，降低真菌數(shù)量，這與黃瓜、水稻栽培上的結(jié)果類似[18-19]。生物質(zhì)炭不僅能為土壤細(xì)菌提供更多的C源，其特殊的孔隙結(jié)構(gòu)又為土壤細(xì)菌的生長(zhǎng)提供良好的生境，增加了根際有益微生物數(shù)量，而這些有益菌對(duì)部分土壤病原真菌又有直接的拮抗作用，可減少真菌的數(shù)量[20-21]。

土壤pH影響著煙株對(duì)養(yǎng)分的吸收，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉的最適土壤pH是5.5～7.0。連作使得土壤嚴(yán)重酸化，根際土壤pH隨著連作年限的增加而逐漸下降，連作6年時(shí)已低于最適范圍。本研究表明高碳基土壤修復(fù)肥可以中和土壤酸度，提高土壤的pH值，同時(shí)也能提高土壤酶活性與養(yǎng)分，促進(jìn)煙株生長(zhǎng)發(fā)育。

近年來(lái)的研究表明，生物質(zhì)炭能夠通過(guò)改變土壤物理化學(xué)性質(zhì)、增加土壤養(yǎng)分、改變根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)、降解或抑制連作障礙有害物質(zhì)的毒害效應(yīng)、改變次生代謝產(chǎn)物的遷移，進(jìn)而改善根系對(duì)土壤養(yǎng)分和水分的吸收、促進(jìn)作物生長(zhǎng)[22]。本研究結(jié)果顯示，高碳基土壤修復(fù)肥能夠促進(jìn)煙株地下部和地上部的生長(zhǎng)發(fā)育，尤其是高碳基土壤修復(fù)肥和重茬抗病肥配施效果更加顯著，表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)。這一方面是由于高碳基土壤修復(fù)肥的促進(jìn)作用；另一方面重茬抗病肥能夠清除連作土壤積毒，抑殺土傳病蟲害，提高土壤肥料利用率，補(bǔ)充土壤養(yǎng)分，促進(jìn)煙草生長(zhǎng)發(fā)育。高碳基土壤修復(fù)肥和重茬抗病肥配施時(shí)，高碳基土壤修復(fù)肥含有的易分解的有機(jī)物質(zhì)可以為重茬抗病肥中的微生物提供碳源和氮源，同時(shí)其含有的生物質(zhì)炭的多孔隙結(jié)構(gòu)能夠?yàn)槲⑸锾峁└街稽c(diǎn)和較大的生存空間。因此，兩者配施可以發(fā)揮協(xié)同增效作用。

植物表型是基因表達(dá)調(diào)控的結(jié)果，既然高碳基土壤修復(fù)肥能夠促進(jìn)煙株的生長(zhǎng)發(fā)育，其基因表達(dá)勢(shì)必會(huì)發(fā)生改變。生物質(zhì)炭不僅能夠促進(jìn)水稻葉片中蛋白質(zhì)代謝相關(guān)基因的表達(dá)，也被發(fā)現(xiàn)能夠提高番茄抗性基因的表達(dá)[23-24]。本研究發(fā)現(xiàn)高碳基土壤修復(fù)肥能夠顯著提高煙株根系養(yǎng)分吸收相關(guān)基因的表達(dá)，表明高碳基土壤修復(fù)肥促進(jìn)了煙株對(duì)土壤N、P、K的吸收與利用。

綜上所述，高碳基土壤修復(fù)肥和重茬抗病肥配施能夠增加烤煙連作土壤中根際土壤細(xì)菌數(shù)量，降低根際真菌數(shù)量，改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，提高土壤pH和土壤酶活性，增加土壤養(yǎng)分含量，增加根系養(yǎng)分吸收相關(guān)基因的表達(dá)，提高養(yǎng)分吸收利用效率，促進(jìn)煙株生長(zhǎng)發(fā)育。