槟榔根系分泌物有助于胡椒根际养分成长

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试验设计

由表1可知，与去离子水处理（CK）相比，添加特异组分的胡椒根际土壤pH呈显著上升趋势，添加有机酸（T1）、酚酸（T2）和黄酮类（T3）处理的土壤pH分别上升0.10、0.10和0.17个单位，其中黄酮类处理与CK差异显著，表明添加黄酮类物质显著提高了土壤pH。

表1  特异组分对胡椒连作土壤基础理化性质的影响

有机质含量则呈显著下降的趋势，与CK相比，T1、T2和T3处理的有机质含量分别减少0.71、0.88、1.46g/kg，表明添加特异组分有促进土壤有机质分解的趋势。不同处理的土壤碱解氮含量无显著差异，而土壤有效磷、有效钾含量呈下降趋势，有效钾尤为明显。

胡椒根际土壤微生物群落对碳源

利用能力分析

AWCD是表征土壤微生物群落碳源利用能力的关键指标，其数值变化可直接反映碳代谢总体活性水平。

通过测定不同培养时间下添加特异组分土壤的AWCD值，分析不同处理间土壤碳源利用活性的差异（图1）。

图1  添加特异组分对连作胡椒土壤AWCD值的影响

结果表明，添加后0~24h阶段，属于培育增殖初期，该阶段AWCD变化不明显；24~120h阶段，AWCD增加速率最快；在120~192h阶段，AWCD增加速率逐渐趋缓，且在192h后趋于稳定。

达到稳定期后不同处理的AWCD值存在一定差异，3个添加处理总体均显著高于CK，表明添加槟榔根系分泌物中特异组分提升了连作土培下胡椒根际土壤微生物整体活性，其中黄酮类（T3）处理的土壤微生物活性最高。

多样性指数分析

采用培养192h的平板微孔吸光度值，计算添加不同特异组分后连作土培胡椒根际土壤中微生物群落功能多样性指数及均匀度。

结果表明，与CK相比，添加特异组分处理的土壤香农指数、香农均匀度指数均显著提高，有机酸（T1）、酚酸（T2）、黄酮类（T3）处理的香农指数分别上升6.5%、8.7%和9.3%，香农均匀度指数分别上升3.8%、7.5%和5.8%，而辛普森指数则分别下降4.4%、4.5%和10.4%。

CK的辛普森指数显著高于添加处理，而黄酮类处理的辛普森指数也显著低于其他添加处理（表2）。

表2  添加特异组分对连作胡椒土壤中微生物多样性指数的影响

土壤微生物利用不同碳源的差异

ECO板上存在31种底物碳源。由图2和表3可知，添加处理培养土壤后，有22种底物能够被添加处理的土壤微生物利用，且被利用情况有差异。

图2  不同添加处理土壤利用碳源底物分类

根据被利用情况，可分为4类:第I类为仅能被1种添加处理土壤微生物利用，主要为β-甲基D葡萄糖苷等4种底物，碳源类型为碳水化合物和羧酸类，涉及T1和T2处理，二者利用底物数量均为2种。

第II类能被2种添加处理土壤微生物利用，主要包括α-D-乳糖等5种底物，碳源类型为碳水化合物、羧酸类和胺类，主要涉及T1、T2、T3和CK，其利用底物的数量分别为3种、3种、3种和1种。

第III类能被3种添加处理土壤微生物利用，主要为D-甘露醇等4种底物，涉及碳水化合物、氨基酸类和多聚物类碳源，涉及T1、T2、T3和CK，其利用底物的数量分别为3种、4种、3种和2种。

第IV类则能被4种添加处理土壤微生物利用，包括L-精氨酸等9种底物，涉及氨基酸类、羧酸类、多聚物类、酚酸类和胺类碳源，涉及T1、T2、T3和CK，其利用底物的数量均为4种。求和可知，T1、T2、T3和CK能够利用底物数量分别为17种、18种、15种和12种。

因此，CK可利用底物数量最少，表明在未添加其他外来碳源条件下，该连作土培胡椒根际土壤可利用碳源微生物的数量相对较少。

通过对比各处理的碳源利用能力发现，CK对羧酸类碳源D-苹果酸和氨基酸类碳源L-丝氨酸2种底物的利用能力高于其他添加处理，而且CK利用氨基酸类碳源L-精氨酸、L-天冬酰胺酸、多聚物类吐温80、α-环式糊精、羧酸类碳源丙酮酸甲酯、r-羟基丁酸、胺类碳源腐胺等7种底物能力也相对较强（图2，表3）。

表3  不同特异组分添加处理对ECO板上不同碳源的利用情况

31种不同碳源与根际土壤理化性质

的主成分分析

主成分分析（PCA）直观地反映了不同添加处理、根际土壤理化性质与31种不同碳源利用微生物之间的关系。如图3所示，第1主成分和第2主成分分别解释了数据中总变异的40.25%和34.69%，二者共同解释了全部方差的74.94%。

图3  31种不同碳源与土壤理化性质的主成分分析

由于微生物利用底物碳源能力不同，不同添加处理诱导胡椒根际土壤微生物群落结构发生了变化，因而不同样品分布在不同象限。其中，CK位于第1象限，添加有机酸（T1）处理位于第2象限，添加黄酮（T3）处理位于第3象限，添加酚酸（T2）处理位于第4象限。

从土壤理化性质来看，除土壤有效镁对处理样品微生物群落和添加处理无显著影响外，其他土壤理化性质均有显著影响，但其影响程度有差异。土壤全氮、有机质和有效钙与CK的微生物群落变化呈正相关，而与黄酮处理的微生物变化呈负相关。

土壤有效钾和有效磷与有机酸处理的微生物群落变化呈正相关，而与酚酸处理的微生物群落变化呈负相关；土壤pH、全钾、全磷和碱解氮与黄酮处理微生物群落变化呈正相关，与CK的微生物群落变化呈负相关。