高通量测序解析不同时期头茬地黄土壤微生物变化特征及其与连作障碍关系

来源：中国土壤与肥料杂志2025年第12期北京时间：

作者：徐丽霞，郭春燕，田洪岭

单位：(1.山西药科职业学院中药系，山西 太原 030031;2.晋中学院生物科学与技术系，山西 晋中 030619;3.山西农业大学经济作物研究所，山西 太原 030031)

摘要：本研究旨在探究不同时期头茬地黄土壤微生物多样性、化学性质及酶活性对地黄根系酶活性和根系活力的影响及产生连作障碍的原因。种植地黄后，分别于其生长发育期(6、8和10月)和采收后(12月)采集根际和耕层土壤样品，并测定土壤化学性质及酶活性，计算土壤碳氮比；检测地黄根系生理生化特性。将Illumina MiSeq高通量测序技术用于检测地黄土壤中细菌和真菌多样性。使用PICRUSt2对16S rDNA序列进行细菌的代谢功能预测(基于MetaCyc通路数据库)；使用FUNGuild对ITS序列进行真菌群落的生态功能类群注释。对所有样品的细菌16S rDNA、假单胞菌属(Pseudomonas spp.)和nifH基因及真菌ITS和尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)基因做了荧光定量检测。采用冗余分析揭示土壤化学性质与土壤微生物类群与及酶活性的关系。结果表明，(1)与6月相比，10和12月地黄土壤中碱解氮、有效磷、速效钾、有机碳的含量及pH、碳氮比均减小；脲酶和蔗糖酶的活性降低；多酚氧化酶的活性增加；19个有益细菌属的丰度逐渐降低，尤其是假单胞菌属和nifH基因丰度逐渐减少；10个致病真菌属的丰度逐渐增加，尤其是尖孢镰刀菌基因丰度逐渐增加；10月地黄根系丙二醛和过氧化氢含量增加，根系活力降低。(2)冗余分析揭示，土壤蔗糖酶、中性磷酸酶、多酚氧化酶和脲酶活性显著影响土壤养分；土壤碱解氮、有效磷和有机碳是土壤细菌多样性演替的关键因素；pH、有效磷和速效钾是土壤真菌多样性演替的关键因素。综上所述，土壤酶参与土壤养分循环，土壤pH和关键养分的降低导致土壤微生物的多样性和功能发生变化，从而影响地黄的生长发育，引发连作障碍。

关键词：地黄;高通量测序;土壤微生物多样性;土壤化学性质;根系生理特性

基金资助：基金项目:山西省中医药管理局科研项目(2023ZYYB052)；山西省高等学校科技创新项目(201804038)。