3讨论
3.1适量添加枝条促进木质素降解菌属相对丰度增加
土壤微生物参与物质循环和能量转换过程,在维持土壤微生态系统稳定性及多样性上发挥着关键作用,其群落组成和结构与土壤质量密切相关。本试验基于NovaSeq6000平台对添加葡萄枝条后葡萄根域土壤真菌群落结构进行研究。结合物种注释分析发现,在葡萄根域土壤中担子菌门(Basidiomycota)和子囊菌门(Ascomycota)所占比例最高,属于优势菌群。前人研究指出,子囊菌门和担子菌门的菌群几乎覆盖了所有真菌,在整个真菌界占比高达98%,是土壤主要真菌类群,本试验结果与前人研究结果一致,且担子菌门有7个属的相对丰度发生明显变化,子囊菌门有24个属相对丰度发生明显变化。子囊菌门物种数量显著高于担子菌门的物种数量,二者相差2倍以上,本试验土壤中检测到的真菌分布也证实了这一观点。
土壤真菌能够在有机物的分解转化过程中发挥一定作用,外源有机物的添加提升了土壤中有益真菌的相对丰度,促进了土壤微生物群落结构由致病菌向有益菌的转化。本试验中,适量添加葡萄枝条(T2处理)后土壤中小脆柄菇属(Psathyrella)相对丰度增加。在担子菌门(Basidiomycota)的1 928个属中,小脆柄菇属(Psathyrella)隶属于伞菌纲(Agaricomycetes),伞菌目(Agaricales),小脆柄菇科(Psathyrellaceae),具有木质素降解酶活性,可用于木质素的降解。在生产中,葡萄枝条的高效利用离不开木质素降解菌的分解作用。因此,本研究中T2处理后小脆柄菇属相对丰度的增加,将有利于葡萄枝条木质素的降解,进而可为土壤微生物提供更多碳源,这也许就是T2处理促进葡萄新梢发育的原因之一。
3.2适量添加枝条可降低病原真菌的相对丰度
在外源有机物添加过程中,土壤微生物群落结构演替对病害的发生起着关键性的作用。在本试验中,添加葡萄枝条后,土壤中子囊菌门相对丰度发生明显变化的属主要为链格孢属(Alternaria)、平脐蠕孢属(Bipolaris)、枝孢属(Cladosporium)和间座壳属(Diaporthe)。研究指出,链格孢属(Alternaria)真菌主要寄生在植物上,通过破坏寄主细胞壁、信号转导途径、产生毒素等方式引起葡萄叶斑病、梨或苹果黑斑病、烟草赤星病等多种病害。平脐蠕孢属(Bipolaris)真菌是一类广泛分布于世界各地且可以在60多个属的植物上寄生的植物病原菌,可导致多种植物病害。枝孢属(Cladosporium)真菌属于致腐真菌,容易产生孢子,生长速度快,能够诱发葡萄浆果成熟后期的腐烂病。
间座壳属(Diaporthe)作为植物病原真菌,能够导致植物枝条、根系、果实和叶片发病,诱发腐烂、萎蔫、坏死等。研究发现,秸秆还田后土壤中链格孢属、枝孢属相对丰度降低。本研究结果与此相似,添加枝条处理降低了60,120,150 d时链格孢属、枝孢属、平脐蠕孢属和间座壳属的相对丰度,这说明添加枝条能够在一定程度上降低葡萄感染叶斑病、腐烂病等病害的风险,有利于形成对病原真菌抑制作用的土壤。
添加玉米秸秆炭除降低链格孢属相对丰度外,还能够降低葡萄穗霉属(Stachybotrys)和曲霉属(Aspergillus)的相对丰度。研究发现,适量桃树枝条还田能够降低土壤曲霉属的相对丰度。本试验与上述研究结果一致,T2处理降低了整个处理过程中链格孢属、葡萄穗霉属和曲霉属的相对丰度。葡萄穗霉属(Stachybotrys)真菌约有108个种,是一类能引起肺部出血、气喘、过敏等人畜多种疾病的病原真菌。曲霉属(Aspergillus)是一类能够引起霉腐的真菌,且能够产生对人体具有较大危害的真菌毒素,其次级代谢产生黄曲霉毒素等小分子化合物约有400种。可见,T2处理在降低人畜感染致病菌风险方面具有一定的潜力。
毛霉门真菌(Mucoromycota)广泛分布于土壤、动植物残体中,有一部分毛霉门真菌具有致腐功能,直接威胁果蔬采后的贮藏保鲜环节,还有一部分会诱发人畜共患真菌病。本研究中除T1处理外,其他添加枝条处理均降低了整个处理过程中毛霉门的相对丰度,说明添加葡萄枝条将有助于降低农作物病害及人畜共患真菌病的发生概率。
3.3适量添加枝条促进树体发育
土壤微生物的增加和还田物质的保水效应能够促进植株根系的生长,另一方面根系数量及体积增加又进一步增强植物对营养的捕获,进而为土壤微生物繁殖及活动提供更多碳源底物,最终促进树体生长及产量提高。研究发现,苹果修剪枝条还田能够明显提高苹果砧木叶片面积、根系总体积、株高和茎粗。Mininni等研究发现,在番茄上施用含有葡萄修剪废弃物的堆肥能够明显增加番茄根系总体积。研究发现,以树叶、废弃枝条堆肥为生长基质能够明显促进杂交柏、矮牵牛花和三色堇的生长。本试验结果与前人研究相似,适量添加葡萄枝条(T2)后150 d新梢长、叶片宽均显著提高,而过量添加枝条抑制了根系体积的增加和新梢生长。前人研究发现,当土壤具有较高的碳氮比时,有机物质矿化与植物竞争氮素,从而影响植物生长和发育。因此,本研究中T2处理促进树体发育可能与其土壤碳氮比适宜微生物活动有关,而过量添加枝条抑制植株生长与土壤碳氮比过高有关。
4、结论
添加葡萄枝条能够降低病原真菌的相对丰度。添加适量葡萄枝条[m(土壤)∶m(枝条)=50∶1]促进了木质素分解菌属相对丰度的增加。添加适宜比例的葡萄枝条[m(土壤)∶m(枝条)=50∶1]优化了葡萄根域真菌群落结构,显著提高了葡萄新梢长和根系总体积。