核桃凋落叶腐解对植烟土壤环境的影响

贾孟 王铎 易建华 袁存裕 白羽祥 朱宣全 杨成翠 史普酉 杨焕文 王戈

摘要：【目的】探究核桃自然凋落葉腐解对植烟土壤环境的影响，明确核桃凋落叶对植烟土壤的化感作用，为核 桃—烤烟复合种植体系的优化调整提供参考依据。【方法】采用室内盆栽试验，以种植烤烟K326的土壤为研究对象，设置5个核桃凋落叶添加量处理（CK：0 g/盆、T1：30 g/盆、T2：60 g/盆、T3：90 g/盆、T4：120 g/盆），测定不同处理及移栽时期下土壤理化性质、酶活性及根际土壤细菌多样性，研究核桃凋落叶不同添加量及不同腐解时间对土壤环境的影响。【结果】随着核桃凋落叶添加量的增加，整个移栽期的平均土壤硝态氮和铵态氮含量持续升高，且均在T4处理达峰值（21.19和7.64 mg/kg）;而T3处理的速效钾（198.88 mg/kg）和有机质含量（13.73 g/kg）最高;速效磷含量和土壤pH则持续降低;土壤蔗糖酶和酸性磷酸酶活性逐渐增强，而在试验中后期（移栽后90和120 d）土壤脲酶和过氧化氢酶活性表现为先升高后降低的变化趋势，且整体均以T3处理最优（0.352 NH3-N mg/g和8.40 mL/g）;土壤细菌群落占比最大的变形菌门（Proteobacteria），假单胞杆菌属（Pseudomonas）、气单胞菌属（Aeromonas）、沙雷氏菌属（Serratia）和水栖菌属（Enhydrobacter）的相对丰度，Chao1指数和ACE指数均呈先升后降的变化趋势，分别以T2处理（53.51%）、T1处理（0.0220、0.0182、0.0120和0.0038）、T3处理（2300和2300）最高，Shannon指数和Simpson指数则持续升高。随着核桃凋落叶腐解时间的推移，各处理土壤硝态氮、速效磷、速效钾、有机质含量及pH整体均持续下降，土壤铵态氮含量则持续升高;土壤脲酶活性表现为先降低后升高，而酸性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性整体呈先升高后降低的变化趋势。【结论】90 g/盆的核桃凋落叶添加量可形成较优的植烟土壤环境;核桃凋落叶腐解会导致土壤主要环境因子产生显著改变，这些变化可能与核桃的强化感效应潜力密切相关。

关键词： 核桃;凋落叶;烤烟;土壤环境;腐解时间

中图分类号： S572                             文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2021）02-0393-11

Abstract：【Objective】The objective was to explore the influence of walnut leaf litter decomposition on tobacco soil environment， and to clarify the allelopathy of walnut leaf litter on tobacco soil， so as to provide reference for the optimization and adjustment of walnut-flue-cured tobacco composite planting system. 【Method】A pot experiment was conducted to study the effects of five walnut litter treatments（CK： 0 g/pot， T1： 30 g/pot， T2： 60 g/pot， T3： 90 g/pot， T4： 120 g/pot） on the soil of flue-cured tobacco K326. The soil physical and chemical properties， enzyme activities and bacterial diversity of rhizosphere soil under different treatments and transplanting periods were measured， and the effects of different amounts of walnut litter and different decomposition time on soil environment were studied. 【Result】With the increase of applied amount of walnut litter leaves， the average soil nitrate nitrogen and ammonium nitrogen content in all transplanting periods continued to increase， both of them reached the peak value（21.19 and 7.64 mg/kg） in T4 treatment， while the soil available potassium（198.88 mg/kg） and organic matter content（13.73 mg/kg） in T3 treatment were the highest. Available phosphorus content and soil pH continued to decrease， the activities of soil sucrase and acid phosphatase increased gradua-lly， while the activities of soil urease and catalase increased first and then decreased in the middle and late stage of the experiment（90 and 120 d after transplanting）， and T3 treatment was the best（0.352 NH3-N mg/g and 8.40 mL/g）. The rela-tive abundance of Proteobacteria which accounted for the largest proportion of soil bacterial community， Pseudomonas， Aeromonas， Serratia and Enhydrobacter Chao 1 index and ACE index increased first and then decreased， with T2 treatment（53.51%） and T1 treatment （0.0220， 0.0182， 0.0120 and 0.0038）， T3 treatment （2300 and 2300） were the highest， while Shannon index and Simpson index continued to increase. With the decay time of walnut litter， the contents of soil nitrate nitrogen， available phosphorus， available potassium， organic matter and soil pH in all treatments continued to decrease， while the content of soil ammonium nitrogen continued to increase; the activities of soil urease decreased first and then increased， while the activities of acid phosphatase， sucrase and catalase increased first and then decreased. 【Conclusion】90 g/pot of walnut leaf litter can form a better soil environment for tobacco planting. The decomposition of walnut litter will lead to significant changes in the main environmental factors of the soil， which may be closely related to the allelopathic potential of walnut.

Key words： walnut; litter; flue-cured tobacco; soil environment; decomposition time

Foundation item： National Natural Science Foundation of China（31860357）; Science and Technology Plan Project of Yunnan Tobacco Company（Yunyanke〔2019〕94）

0 引言

【研究意义】近年来，农林复合生态系统因其在缓解农林争地矛盾和促进农业可持续发展中的巨大潜力而备受关注，其中化感效应评价对农林系统配置和优化至关重要（何园球等，2015;张敏等，2015;王来等，2017a）。核桃（Juglans regia）又称胡桃、羌桃，为核桃科（Juglandaceae）核桃属（Juglans）落叶乔木（邓金龙，2016）。我国核桃栽培范围广，历史悠久，是世界第一大核桃生产国。核桃作为最典型的化感植物之一，其枝叶、青皮和根茎通过淋溶、腐解等途径释放化感物质并对临近植物产生强烈化感效应，其中以叶片的化感物质释放最为集中（郭颖等，2016;苏为耿等，2018）。因此，在核桃种植区进行复合种植必须考虑核桃化感效应的影响。云南省是我国最大的核桃和烤烟产区（余红红等，2019），随着种植结构的转变，云南省烤烟和核桃种植区已呈现高度交叉趋势。基于此，探讨核桃自然凋落叶腐解过程中植烟土壤环境的变化特征，对进一步明确核桃化感效应潜力和优化调整核桃—烤烟复合种植体系具有重要意义。【前人研究进展】已有研究表明，核桃林下复合种植模式可显著提高土壤有机碳、全氮、碱解氮、全磷和全钾含量（周楷玲等，2019）;核桃—小麦间作可有效降低生长季高温时段的浅层土壤温度，从而避免土壤水分的无效蒸发（王来等，2017b）。凋落物腐解后将各种营养物质释放到土壤中，从而提高土壤酶活性，且不同凋落物类型可造成土壤酶种类和活性的差异（雷海迪，2016）。彭晓邦（2015）研究发现，核桃—桔梗林药复合生态系统相较于单作模式可提高桔梗根际土壤脲酶、蛋白酶和过氧化氢酶活性。孙双红（2016）研究表明，云冷杉—红松混交林土壤的过氧化氢酶活性高于枫桦—红松和锻树—红松2个林型，而枫桦—红松混交林土壤的淀粉酶和纤维素酶活性较高。凋落物最终降解是在凋落物与土壤微生物的共同作用下完成，凋落物在腐解过程中使土壤理化性质发生改变，进而影响微生物的生长繁殖。立天宇（2015）研究证明，在土壤中添加油松叶凋落物能显著提高土壤微生物量、碳含量、微生物呼吸速率及微生物对土壤有机碳的代谢效率。周虹（2016）研究指出随着小叶锦鸡儿凋落物腐解时间的延长，土壤微生物丰富度呈现先升高后降低的变化趋势。张文艳（2017）使用BIOLOG-ECO技术比较3种红树植物叶片凋落物（秋茄、白骨壤和无瓣海桑）对微生物多样性的影响，发现添加量浓度与沉积物微生物的多样性及碳源利用率呈正相关。伍家辉等（2019）研究表明，核桃林下种植蔬菜可增加土壤细菌、放线菌、真菌和总微生物数量。凋落物腐解产生的各种化感物质可影响植物的生长发育（郑文辉，2015）。张如义等（2016）通过研究核桃凋落叶在其腐解过程中对萝卜、荠菜和白菜生长的影响，发现3种作物的各项生长指标均受到抑制，且抑制效应随核桃叶施入量的增加渐趋明显，但随腐解时间的延长抑制效应逐渐减弱。张琴等（2017）、侯林林等（2018）研究发现，核桃叶水浸提液对棉花枯萎病菌菌丝的生长及绿豆种子萌发均有一定的抑制作用。【本研究切入点】目前，多数核桃化感效应相关研究均采用浸提核桃叶的方法开展化感效应评价，此方法可能与核桃叶片自然凋落并在土壤中腐解产生的化感效应差距较大。此外，核桃—烤烟复合种植体系中的化感效应评价尚未见研究报道。【拟解决的关键问题】通过收集并添加不同质量核桃自然凋落叶模拟自然腐解过程，探讨其对植烟土壤环境产生的影响，以期初步明确核桃自然凋落叶在植烟土壤中的化感潜力，为今后核桃—烤烟复合种植体系的优化调整提供参考依据。

1 材料与方法

1. 1 试验地点

试验于2019年5月8日在云南农业大学烟草学院试验基地进行，该地位于云南省昆明市盘龙区（东经102°44′50″，北纬25°07′57″）。海拔1903 m，年平均气温15 ℃，年均日照时数2200 h，无霜期240 d，年均降水量1035 mm。

1. 2 试验材料

供體材料为云南省大理州10年生核桃林的自然凋落叶，风干粉碎（约1 cm2）后混匀备用。受体植物为烤烟K326，由云南省烟草农业科学研究院提供。供试土壤取自当地红壤土，剔除石块及动植物残体，过2 mm孔径筛备用。土壤基本理化性质如下：硝态氮2.33 mg/kg、铵态氮4.89 mg/kg、速效磷11.69 mg/kg、速效钾77.18 mg/kg、有机质7.06 g/kg、有机碳4.10 g/kg、水分3.78%、pH 6.96。

1. 3 试验方法

据野外调查，该核桃林每年1 ha面积上核桃叶凋落量约为8500 kg，折算到盆栽试验中每盆约60 g，故以此作为基本施入量。采用室内盆栽试验，盆钵规格为上口直径30 cm，下底直径26 cm，盆高31 cm。设置5个核桃叶添加量处理，分别为CK（0 g/盆）、T1（30 g/盆）、T2（60 g/盆）、T3（90 g/盆）和T4（120 g/盆），每处理栽烟12株，共60盆，采用随机区组排列。于2019年5月8日按处理将核桃凋落叶碎片与12 kg土壤充分混匀装入盆中后移栽烤烟，每盆一次性施入90 g烟草专用复合肥（N∶P2O5∶K2O=10∶10∶15），浇定根水3 L，此后每周浇水1 L。所有处理花盆每10 d变换一次位置，除添加量不同外，其余管理措施均一致。

1. 4 测定项目及方法

1. 4. 1 土壤理化性质测定 于烤烟移栽后30、60、90和120 d，每处理随机选取3盆，从盆内15 cm土层中取样进行土壤理化性质测定。土壤有机质采用重铬酸钾容量法—外加热法测定;硝态氮采用紫外分光光度法测定;铵态氮采用纳氏试剂比色法测定;速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提—钼锑抗比色法测定;速效钾采用1 mol/L NH4OAC浸提—火焰光度法测定;pH采用水土比为2.5∶1的电位法测定（鲍士旦，2007）。

1. 4. 2 土壤酶活性测定 于烤烟移栽后30、60、90和120 d，每处理随机选取3盆，从盆内15 cm土层中取样进行土壤酶活性测定。土壤脲酶活性采用苯酚钠—次氯酸钠比色法测定;过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定;蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定;酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定（涂祖新等，2016）。

1. 4. 3 根际土壤细菌群落结构和多样性测定 于烤烟移栽后120 d采用抖根法采集根际土壤样品，对土壤细菌多样性进行检测。

1. 4. 3. 1 细菌基因组DNA提取 采用CTAB法提取样本中的DNA，以琼脂糖凝胶电泳检测基因组DNA的纯度及浓度，取适量样品置于离心管中，使用无菌水稀释样品至1 ng/μL。

1. 4. 3. 2 PCR扩增及高通量测序 以稀释后的基因组DNA作为模板，根据测序区域的选择，使用带Barcode的特异引物;使用New England Biolabs公司的高效、高精度聚合酶进行反应，以确保扩增效率和准确度。细菌引物对应的区域：16SV4区（涂祖新等，2016），引物515F-806R;ITS1区，引物ITS1F-ITS2（张泽生等，2016）。扩增产物经琼脂糖凝胶电泳检测，产物浓度为2%，在充分混匀后使用2%琼脂糖凝胶电泳对PCR产物进行检测，用热凝胶回收试剂盒回收产品。构建文库后进行检测，使用MiSeq上机进行测序验证。

1. 4. 3. 3 生物信息学分析 将原始数据进行拼接与过滤，基于Operational Taxonomic Units进行Clus-ter和物种的分类分析，使信息分析结果更准确、可靠。结合原始数据，得到每个样本的基本分析结果。分析样品物种丰富度和多样性指数的同时，对处理群落结构进行统计分析，对各层次物种进行标注（袁铭章等，2016）。

1. 4. 3. 4 α多样性分析 利用Qiime 1.7.0进行各处理α多样性分析，具体指标包括Chao1指数、ACE指数、Shannon指数和Simpson指数。Chao1指数和ACE指数用以衡量土壤中的细菌丰度，Shannon指数和Simpson指数用以衡量土壤中细菌群落的多样性。

1. 5 统计分析

利用Excel 2013对试验数据进行整理和作图，并用SPSS 23.0进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2. 1 核桃凋落叶腐解对植烟土壤理化性质的影响

2. 1. 1 核桃凋落叶腐解对土壤pH的影响 由图1可看出，在烤烟植株移栽初期（30 d），各处理土壤pH均无显著差异（P>0.05，下同），而随着移栽时间的延长，各处理土壤pH整体呈下降趋势，且处理间差异逐渐凸显。具体表现为：在移栽后60和90 d，T3和T4处理的土壤pH显著低于其他处理（P<0.05，下同），分别为5.45、5.41和5.10、5.08;在移栽后120 d，T3处理则表现为最低的pH（5.00），T2和T4处理次之，CK和T1处理较高，分别为5.46和5.28。各处理在整个移栽期的平均土壤pH表现为CK（5.77）>T1（5.64）>T2（5.60）>T4（5.49）>T3（5.48）。说明过量的核桃凋落叶添加可使植烟土壤酸化，且酸化作用随核桃凋落叶腐解时间的延长而逐步增强。

2. 1. 2 核桃凋落叶腐解对土壤硝态氮含量的影响

由图2可看出，在烤烟植株移栽后30 d，T3和T4处理土壤硝态氮含量显著高于其他处理，分别为21.18和19.25 mg/kg;随着凋落叶腐解时间的延长，T1～T4处理均显著高于CK，CK土壤硝态氮含量在烤烟植株移栽后60、90和120 d时分别为6.00、12.76和8.43 mg/kg。整体来看，各处理土壤硝态氮含量随核桃凋落叶腐解时间推移呈下降趋势，但在移栽后90 d均有一次跃增，此后随即下降。各处理在整个移栽期的平均土壤硝态氮含量表现为T4（21.19 mg/kg）>T3（20.56 mg/kg）>T2（16.96 mg/kg）>T1（14.58 mg/kg）>CK（10.93 mg/kg）。总的来说，植烟土壤硝态氮含量与核桃凋落叶添加量成正比。

2. 1. 3 核桃凋落叶腐解对土壤铵态氮含量的影响

由图3可看出，在烤烟植株移栽后30 d，各处理土壤铵态氮含量无显著差异，之后T1～T4处理均高于CK，且随着核桃凋落叶腐解时间的推移，T1和T2处理土壤铵态氮含量逐渐上升，而T3和T4处理土壤铵态氮含量呈先升高后降低的变化趋势。具体表现为：在移栽后60 d，T3处理土壤铵态氮含量达最高值12.18 mg/kg;在移栽后90 d，CK土壤铵态氮含量最低，为4.47 mg/kg，显著低于T1～T4处理，但T1～T4处理间差异不显著;在移栽后120 d，T4处理表现最优，土壤中铵态氮含量为10.07 mg/kg。說明在试验中期，90 g/盆的核桃凋落叶添加可显著提高植烟土壤铵态氮含量，而在试验后期，120 g/盆的核桃凋落叶施入增益效果最显著。各处理在整个移栽期的平均土壤铵态氮含量表现为T4（7.64 mg/kg）>T3（7.44 mg/kg）>T2（5.57 mg/kg）>T1（5.05 mg/kg）>CK（4.55 mg/kg）。

2. 1. 4 核桃凋落叶腐解对土壤速效磷含量的影响

由图4可看出，在烤烟植株移栽后30 d，CK和T1处理土壤速效磷含量（46.42和43.59 mg/kg）显著高于其他处理;而在移栽后60和90 d，T3和T4处理土壤速效磷含量显著低于其他处理，分别为16.59、15.93 mg/kg和12.57、9.58 mg/kg;到移栽后120 d，CK土壤速效磷含量最高，为17.86 mg/kg，而各凋落叶添加处理间无显著差异。且各处理土壤速效磷含量随凋落叶腐解时间的延长均呈明显的下降趋势。各处理在整个移栽期的平均土壤速效磷含量表现为CK（28.50 mg/kg）>T1（24.42 mg/kg）>T2（21.62 mg/kg）>T3（16.68 mg/kg）>T4（15.63 mg/kg）。说明核桃凋落叶的添加不利于植烟土壤速效磷的积累。

2. 1. 5 核桃凋落叶腐解对土壤速效钾含量的影响

由图5可看出，在烤烟植株移栽后30～90 d，T3和T4处理均表现出较高的土壤速效钾含量，分别为264.98和260.99 mg/kg（30 d）、235.71和179.84 mg/kg（60 d）、191.82和197.14 mg/kg（90 d），CK整体表现最差;而在移栽后120 d，各处理间土壤速效钾含量趋于一致。各处理在整个移栽期的平均土壤速效钾含量表现为T3（198.88 mg/kg）>T4（185.99 mg/kg）>T2（159.96 mg/kg）>T1（152.31 mg/kg）>CK（145.57 mg/kg）。且随着核桃凋落叶腐解时间的推移，各处理土壤速效钾含量均呈下降趋势。说明核桃凋落叶腐解有利于烤烟移栽前中期土壤速效钾的积累，而在移栽后期无显著促进作用。

2. 1. 6 核桃凋落叶腐解对土壤有机质含量的影响

由图6可看出，随着烤烟植株移栽时间的延长，T4处理土壤有机质含量持续下降，而其他处理土壤有机质含量均呈先降低后升高的变化趋势。具体来看，随着核桃凋落叶添加量的增加，处理间土壤有机质含量先升后降，即在移栽后30、90和120 d，T3处理土壤有机质含量均为最高，分别为16.47、14.00和13.85 g/kg，而在移栽后60 d，T4处理为最优（13.35 g/kg）。各处理在整个移栽期的平均土壤有机质含量表现为T3（13.73 g/kg）>T4（13.48 g/kg）>T2（11.96 g/kg）>T1（10.67 g/kg）>CK（9.36 g/kg）。说明核桃凋落叶腐解可显著提高植烟土壤有机质含量，且在移栽后期渐趋稳定。

2. 2 核桃凋落叶腐解对植烟土壤酶活性的影响

2. 2. 1 核桃凋落叶腐解对土壤过氧化氢酶活性的影响 由图7可知，在烤烟植株移栽后30 d，随着核桃凋落叶添加量的增加，土壤过氧化氢酶活性逐渐增强，且在T4处理达到峰值（7.20 mL/g）;而在移栽后60～120 d，各处理土壤过氧化氢酶活性均呈先升高后降低的变化趋势。整体来看，随着核桃凋落叶腐解时间的推移，各处理土壤过氧化氢酶活性在移栽后60 d达峰值，此后渐趋稳定。各处理在整个移栽期的平均土壤过氧化氢酶活性表现为T3（8.40 mL/g）>T4（7.91 mL/g）>T2（7.72 mL/g）>T1（7.13 mL/g）>CK（6.48 mL/g）。以上结果说明核桃凋落叶的添加可使植烟土壤过氧化氢酶活性增强，但过量的核桃凋落叶则产生抑制作用。

2. 2. 2 核桃凋落叶腐解对土壤酸性磷酸酶活性的影响 由图8可知，在烤烟植株移栽后30～90 d，各处理土壤酸性磷酸酶活性随核桃凋落叶添加量的增加而增强，即在移栽后30 d，T2、T3和T4处理分别为13.83、14.14和14.15 phenel mg/g;移栽后60和90 d，T4处理分别表现出最高的19.09和22.01 phenel mg/g;而在移栽后120 d，土壤酸性磷酸酶活性随核桃凋落叶添加量的增加呈先升高后降低的变化趋势。整体来看，土壤酸性磷酸酶活性随烤烟生育进程的延长表现为先升高后降低的变化趋势，但核桃凋落叶添加处理均始终高于CK。各处理在整个移栽期的平均土壤酸性磷酸酶活性表现为T4（16.77 phenel mg/g）>T3（15.99 phenel mg/g）>T2（15.34 phenel mg/g）>T1（13.48 phenel mg/g）>CK（12.67 phenel mg/g）。表明核桃凋落叶可显著提高植烟土壤酸性磷酸酶活性，且随添加量的增加而增强。

2. 2. 3 核桃凋落叶腐解对土壤脲酶活性的影响

由图9可知，在烤烟植株移栽后30 d，各处理间土壤脲酶活性无显著差异;而在移栽后60 d，各处理土壤脲酶活性随凋落叶添加量的增加而增强，即T3和T4处理分别表现为最高的0.34和0.37 NH3-N mg/g;至移栽后90～120 d，则呈现出先升高后降低的变化趋势。随着核桃凋落叶腐解时间的推移，植烟土壤脲酶活性总体表现为先降低后升高的变化趋势，在移栽后120 d时各处理的脲酶活性均达最高值。各处理在整个移栽期的平均土壤脲酶活性表现为T3（0.352 NH3-N mg/g）>T4（0.347 NH3-N mg/g）>T2（0.32 NH3-N mg/g）>T1（0.27 NH3-N mg/g）>CK（0.25 NH3-N mg/g）。说明植烟土壤脲酶活性随核桃凋落叶添加量的增加而增强。

2. 2. 4 核桃凋落叶腐解对土壤蔗糖酶活性的影响

由图10可知，烤烟各生育时期，土壤蔗糖酶活性均随核桃凋落叶添加量的增加而逐渐增强，这种变化在移栽后60、90和120 d时更明显，均以T4处理土壤蔗糖酶活性最高，分别为34.00、25.08和19.96 mg/（g·d）。整体而言，随着核桃凋落叶腐解时间的延長，各处理土壤蔗糖酶活性均呈先升高后降低的变化趋势，且在移栽后60 d达到峰值。各处理在整个移栽期的平均土壤蔗糖酶活性表现为T4[22.51 mg/（g·d）]>T3[18.22 mg/（g·d）]>T2[15.88 mg/（g·d）]>T1[14.37 mg/（g·d）]>CK[8.18 mg/（g·d）]。表明植烟土壤蔗糖酶活性随核桃凋落叶添加量的增加而增强。

2. 3 核桃凋落叶腐解对根际土壤细菌多样性的影响

2. 3. 1 核桃凋落叶不同添加量土壤细菌群落在门水平上的比较 由图11可看出，各处理植烟土壤的菌落组成不尽相同，主要由变形菌门（Proteobacteria）、蓝藻菌门（Cyanobacteria）、拟杆菌门（Bacteroideteria）及放线菌门（Actinobacteria）组成。各处理土壤均以变形菌门相对丰度最高，且其比例随着核桃凋落叶添加量的增加整体表现为先升高后降低的变化趋势，在T2处理达峰值（53.51%）;蓝藻菌门相对丰度则随着核桃凋落叶添加量的增加整体呈先降后升的变化趋势，以CK最高（32.97%），T3处理最低（8.41%）;T3处理土壤中拟杆菌门所占比例最大，达22.67%，其他处理仅占5.00%左右;而T3处理土壤中放线菌门仅有4.89%，其他处理所占的比例约为10.00%;T4处理土壤中厚壁菌门（Firmicutes）的相对丰度最高，为12.91%。

2. 3. 2 核桃凋落叶不同添加量土壤细菌群落α多样性的比较 从Shannon指数和Simpson指数的变化可看出，植烟土壤细菌群落α多样性整体与核桃凋落叶添加量成正比，且均以T4处理最高（7.70和0.94）（图12-A和图12-B）。而随着核桃凋落叶添加量的增加，Chao1指数和ACE指数均呈先升后降的变化趋势，即在T3处理达峰值（均为2300），且与其他处理差异显著，T4处理则表现最低（均为1200）（图12-C和图12-D）。表明随着核桃凋落叶添加量的增加，植烟土壤细菌多样性也渐趋丰富，过量的核桃凋落叶添加则降低土壤细菌多样性，即T3处理土壤细菌多样性最丰富。

2. 3. 3 核桃凋落叶不同添加量土壤细菌群落在属水平上的比较 从69个相对丰度大于0.0001的菌属中选择具有显著差异的10个属进行比较（表1）。随着核桃凋落叶添加量的增加，植烟土壤中假单胞杆菌属（Pseudomonas）、气单胞菌属（Aeromonas）、沙雷氏菌属（Serratia）和水栖菌属（Enhydrobacter）的相对丰度在T1处理达峰值后趋于降低;而未定名菌属（Mucilaginibacter）和纤维弧菌属（Cellvibrio）的相对丰度随着核桃凋落叶添加量的增加而先降后升，且T1、T2和T3处理显著低于对照;T4处理土壤中葡萄球菌属（Staphylococcus）、螺杆菌属（Helicobacter）和拟杆菌属（Bacteroides）的相对丰度均显著高于其他处理。对于芽胞杆菌属（Bacillus）相对丰度而言，T2处理显著高于对照，而与其他核桃凋落叶添加处理间无显著差异。

3 讨论

凋落叶腐解可将有机体的营养元素归还于土壤，而凋落物种类的不同会导致其营养元素含量、组分及养分释放速度存在差异（李文亚，2016;杨易楠等，2019）。贺红月等（2018）研究发现，华北落叶松凋落叶腐解可提高土壤pH及有机质、速效氮、磷、钾含量。马红叶（2016）研究表明，铁核桃叶凋落物腐解可显著降低土壤pH，并在提高土壤肥力的作用上随处理时间的延长而愈加明显。本研究也得出相似结论，即在同一移栽时期内随着核桃凋落叶添加量的增加，植烟土壤中硝态氮、速效钾及有机质含量增加，而速效磷含量和pH与之相反。随着核桃凋落叶腐解时间的延长，各处理土壤pH逐渐下降，究其原因可能是凋落物在腐解过程中持续形成有机酸类物质，进而中和了土壤溶液中的碱性基团（裴蓓和高国荣，2018）;同一处理土壤中的速效磷和速效钾含量因易受淋溶和离子交换作用影响则呈现出不同程度的下降趋势，而铵态氮含量因其易被固定呈持续上升趋势（廖周瑜等，2018）。土壤有机质含量在烤烟移栽前期较高，之后逐渐降低且趋于平稳，原因或为易分解组分已消耗完全，而难分解组分消耗缓慢，土壤中腐殖物质的合成速率开始小于其分解速率，致使后期土壤腐殖化程度漸趋稳定（卫芯宇等，2018）。以上结果表明，核桃凋落叶腐解降低植烟土壤速效磷含量，并在不同程度上酸化植烟土壤，但对其他养分含量的增加起正向作用。

凋落物腐解的实质是土壤微生物与土壤酶共同作用下的分解过程，而其腐解速率的快慢主要取决于土壤酶活性的大小（张月全，2016;田静等，2019）。有研究指出，峨眉冷杉凋落物添加初期能提高土壤酸性磷酸酶和蔗糖酶活性，此后增益作用趋于弱化，而土壤过氧化氢酶活性呈先升高后降低的变化趋势，对土壤脲酶活性则表现为先抑制后促进的作用，但效果并不显著（陈晓丽等，2015）。马红叶等（2016）研究表明，核桃青皮腐解降低了土壤过氧化氢酶活性，但对土壤蔗糖酶和碱性磷酸酶活性增强效果显著。这与本研究结果相似，即在试验前期土壤酶活性随着核桃凋落叶添加量的增加而增强，在试验中后期土壤脲酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性则表现为先升高后降低的变化趋势。而处理土壤蔗糖酶和过氧化氢酶活性在移栽后30～60 d均呈上升趋势，而在移栽后60～90 d趋于降低，究其原因可能是试验前期外界环境温度较高，土壤水分充足及凋落物腐解使土壤中的营养物质和有机成分增加，微生物活性增强使得土壤酶活性升高;而在试验后期可能因为土壤养分减少、根系代谢活力减弱进而使土壤酶活性降低。各处理土壤脲酶活性则随移栽时间的延长呈先降后升的趋势，即在移栽后90 d最低，在移栽后120 d达到峰值，可能因为试验前中期土壤中的有机氮较少，而土壤脲酶专一性较强，随着凋落物的腐解与养分的释放，促进了土壤中有机氮素的有效转化，使脲酶活性在试验后期得以提高。以上结果表明，随着核桃凋落叶添加量的增加，植烟土壤酶活性整体均呈上升趋势。

土壤微生物是土壤有机质与养分转化和循环的动力，在森林系统中约90%的凋落物通过微生物的腐解转化进入陆地生态系统（张明锦等，2016）。微生物量对周围环境变化非常敏感，其变化与凋落物和土壤中的养分及元素周转速率密切相关（金龙等，2016）。云杉叶凋落物腐解过程中微生物前期的作用大于后期，且真菌的作用大于细菌，随着凋落物的腐解微生物多样性呈先降后升的变化趋势（黄玉梅等，2015）。本研究在植烟土壤中加入不同质量的核桃凋落叶，从门水平上看，土壤中主要含有变形菌门、蓝藻菌门、拟杆菌门和放线菌门;而从属水平上看，假单胞杆菌属、气单胞菌属和沙雷氏菌属在添加量为30 g时相对丰度最高，其他处理下土壤细菌属水平的相对丰度较相似。添加量在0～90 g/盆范围内时，Shannon指数、Simpson指数（在30 g/盆时下降）、ACE指数和Chao1指数均呈上升趋势，当添加量达到120 g/盆时Chao1指数和ACE指数下降，究其原因可能是过量的核桃叶会产生大量的化感物质，抑制了土壤细菌多样性（马世荣等，2013;马红叶，2016）。以上结果表明，核桃凋落叶的腐解可对土壤细菌多样性产生显著影响。

4 结论

90 g/盆的核桃凋落叶添加量可形成较优的植烟土壤环境;核桃凋落叶腐解会导致土壤主要环境因子发生显著改变，这些变化可能与核桃的强化感效应潜力密切相关。

参考文献：

鲍士旦. 2007. 土壤农化分析[M]. 第3版. 北京：中国农业出版社. [Bao S D. 2007. Agrochemical analysis of soil[M]. The 3rd Edition. Beijing：China Agriculture Press.]

陈晓丽，王根绪，杨燕，杨阳. 2015. 山地森林表层土壤酶活性对短期增温及凋落物分解的响应[J]. 生态学报，35（21）：7071-7079. doi：10.5846/stxb201312182982. [Chen X L，Wang G X，Yang Y，Yang Y. 2015. Response of soil surface enzyme activities to short-term warming and litter decomposition in a mountain forest[J]. Acta Ecologica Sinica，35（21）：7071-7079.]

邓金龙. 2016. 我国核桃生产现状及发展策略[J]. 林产工业，43（10）：56-58. doi：10.19531/j.issn1001-5299.2016.10. 017. [Deng J L. 2016. Current situation and development strategy of walnut industry in China[J]. China Forest Pro-ducts Industry，43（10）：56-58.]

郭颖，聂朝俊，向仰州，徐海，刘晓，曾辉，李超. 2016. 不同核桃农林复合经营模式对土壤肥力的影响[J]. 土壤通报，47（2）：391-397. doi：10.19336/j.cnki.trtb.2016.02.21. [Guo Y，Nie C J，Xiang Y Z，Xu H，Liu X，Zeng H，Li C. 2016. Effects of different walnut agroforestry management modes on soil fertility in Juglans regia orchards[J]. Chinese Journal of Soil Science，47（2）：391-397.]

何园球，樊剑波，陈晏，陈长青. 2015. 红壤丘陵区农林复合生态系统研究与展望[J]. 土壤，47（2）：229-237. doi：10. 13758/j.cnki.tr.2015.02.006. [He Y Q，Fan J B，Chen Y，Chen C Q. 2015. Research and prospect of agroforestry ecosystem in red soil hilly area of China[J]. Soil，47（2）：229-237.]

贺红月，牟洪香，马长明，单媛媛. 2018. 华北落叶松与胡枝子叶凋落物混合分解及其对土壤养分的影响[J]. 河北农业大学学报，41（5）：55-61. doi：10.13320/j.cnki.jauh. 2018.0101. [He H Y，Mu H X，Ma C M，Shan Y Y. 2018. The decomposition characteristics and their effect on soil nutrients of leaf litter mixtures of Larix principis -rupprechtii and Lespedeza bicolor[J]. Journal of Hebei Agricultural University，41（5）：55-61.]

侯林林，張文娥，李菲，潘学军. 2018. 铁核桃根与叶水浸提液对果园间作绿肥植物的化感作用及其生理机制[J]. 西北植物学报，38（4）：713-722. doi：10.7606/j.issn.1000-4025.2018.04.0713. [Hou L L，Zhang W E，Li F，Pan X J. 2018. Allelopathic comparison and physiological me-chanism of aqueous extract from Juglans sigillata dode root and leaf on orchard intercropping green manure plants[J]. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica，38（4）：713-722.]

黄玉梅，杨万勤，张健. 2015. 川西亚高山云杉叶凋落物质量损失过程及土壤生物的作用[J]. 长江流域资源与环境，24（4）：676-683. doi：10.11870/cjlyzyyhj201504020. [Huang Y M，Yang W Q，Zhang J. 2015. Process of leaf litter mass loss and the contributions of soil organisms in Picea aspoerata plantations of Western Sichuan[J]. Resour-ces and Environment in the Yangtze Basin，24（4）：676-683.]

金龙，吴志祥，杨川，管利民，赖华英. 2016. 不同环境下橡胶凋落叶分解的微生物研究[J]. 森林与环境学报，36（1）：73-79. doi：10.13324/j.cnki.jfcf.2016.01.012. [Jin L，Wu Z X，Yang C，Guan L M，Lai H Y. 2016. Comparison of microorganism in rubber leaf-litter decomposition under different environments[J]. Journal of Forest and Environment，36（1）：73-79.]

雷海迪. 2016. 杉木凋落物及其生物炭对土壤CO2排放、微生物和酶活性的影响[D]. 福州：福建师范大学. [Lei H D. 2016. Effects of Chinese fir litter and its biochar on soil CO2 emission，microbe and enzyme activity soil CO2 emission，microbe and enzyme activity[D]. Fuzhou：Fujian Normal University.]

李文亚. 2016. 贝加尔针茅草原凋落物分解对氮磷添加的响应[D]. 沈阳：沈阳农业大学. [Li W Y. 2016. Effect of nutrient addition on litter decomposition in Stipa bai-calensis steppe[D]. Shenyang：Shenyang Agricultural Uni-versity.]

立天宇. 2015. 辽河源森林土壤微生物特性对凋落物组分变化的响应[D]. 北京：北京林业大学. [Li T Y. 2015. Responses of soil microbial characteristics to leaf litter composition of forest ecosystem in Liaoheyuan[D]. Beijing：Beijing Forestry University.]

廖周瑜，惠陽，王邵军，陈鹏. 2018. 不同林龄云南松凋落叶分解及养分归还特征[J]. 生态环境学报，27（11）：1981-1986. doi：10.16258/j.cnki.1674-5906.2018.11.001. [Liao Z Y，Hui Y，Wang S J，Chen P. 2018. Leaf litter decomposition and nutrient return characteristics of Pinus yunnanensis at different forest ages[J]. Ecology and Environmental Sciences，27（11）：1981-1986.]

马红叶，潘学军，张文娥，彭剑. 2016. 不同条件下核桃青皮腐解物对土壤肥力的影响[J]. 西北农林科技大学学报（自然科学版），44（12）：88-98. doi：10.13207/j.cnki.jnwafu.2016.12.013. [Ma H Y，Pan X J，Zhang W E，Peng J. 2016. Effects of walnut（Juglans sigillata） husk decomposition on soil fertility under various conditions soil fertility under various conditions[J]. Journal of Northwest A & F University（Natural Science Edition），44（12）：88-98.]

马红叶. 2016. 铁核桃凋落物对受体植物生长与立地生境的影响[D]. 贵阳：贵州大学. [Ma H Y. 2016. Effect of Juglans sigllata Dode litter on growth and habitat of the receptor plants[D]. Guiyang：Guizhou University.]

马世荣，王东，张博. 2013. 核桃叶腐解液对小麦幼苗生理指标的影响[J]. 黑龙江农业科学，（6）：11-14. doi：10.3969/j.issn.1002-2767.2013.06.004. [Ma S R，Wang D，Zhang B. 2013. Effect of decomposition liquids from the leaves of Juglans regia on physiological indexes of seedlings of wheat[J]. Heilongjiang Agricultural Sciences，（6）：11-14.]

裴蓓，高国荣. 2018. 凋落物分解对森林土壤碳库影响的研究进展[J]. 中国农学通报，34（26）：58-64. [Pei B，Gao G R. 2018. Impact of forest litter decomposition on soil carbon pool：A review[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin，34（26）：58-64.]

彭晓邦. 2015. 商洛核桃—桔梗复合生态系统中桔梗根际土壤微生物数量特征与酶活性研究[J]. 浙江农业科学，56（12）：2010-2012. doi：10.16178/j.issn.0528-9017.2015 1229. [Peng X B. 2015. Quantitative characteristics and enzyme activities of soil microorganisms in the rhizosphere of Platycodon grandiflorum in the complex ecosystem of Shangluo walnut and Platycodon grandiflorum[J]. Journal of Zhejiang Agricultural Sciences，56（12）：2010-2012.]

苏为耿，施彬，赵平，刘金凤，陆婷，赵永丰. 2018. 云南核桃农林复合经营模式及效益评价[J]. 现代农业科技，（1）：152-153. [Su W G，Shi B，Zhao P，Liu J F，Lu T，Zhao Y F. 2018. Agroforestry compound management model of walnut and its benefit evaluation in Yunnan[J]. Modern Agricultural Science and Technology，（1）：152-153.]

孙双红. 2016. 林隙大小对阔叶红松林凋落物层及土壤层酶活性影响[D]. 哈尔滨：东北林业大学. [Sun S H. 2016. Effect of gap size on litter and soil layers enzyme activities in Pinus koraiensis mixed forest[D]. Harbin：Nor-theast Forestry University.]

田静，盛茂银，汪攀，温培才. 2019. 西南喀斯特土地利用变化对植物凋落物—土壤C、N、P化学计量特征和土壤酶活性的影响[J]. 环境科学，40（9）：4278-4286. doi：10.13227/ j.hjkx.201812221. [Tian J，Sheng M Y，Wang P，Wen P C. 2019. Influence of land use change on litter and soil C，N，P stoichiometric characteristics and soil enzyme activity in karst ecosystem，Southwest China[J]. Environmental Science，40（9）：4278-4286.]

涂祖新，王小红，张莉莉，金平，郑国华. 2016. 一种可直接用于PCR扩增的聚合氯化铝提取土壤总DNA的方法[J]. 江西科学，34（3）：305-310. doi：10.13990/j.issn1001-3679.2016.03.009. [Tu Z X，Wang X H，Zhang L L，Jin P，Zheng G H. 2016. One polyaluminium chloride-based method of soil total DNA extraction for direct PCR amplification[J]. Jiangxi Science，34（3）：305-310.]

王来，高鹏翔，刘滨，仲崇高，侯琳，张硕新. 2017a. 农田向农林复合系统转变过程中土壤物理性质的变化[J]. 应用生态学报，28（1）：96-104. doi：10.13287/j.1001-9332. 201701.027. [Wang L，Gao P X，Liu B，Zhong C G，Hou L，Zhang S X. 2017a. Changes of soil physical properties during the conversion of cropland to agroforestry system[J]. Chinese Journal of Applied Ecology，28（1）：96-104.]

王來，高鹏翔，刘滨，仲崇高，侯琳，张远迎. 2017b. 核桃—小麦复合系统对浅层土壤温度的影响[J]. 西北林学院学报，32（2）：61-66. doi：10.3969/j.issn.1001-7461.2017. 02.10. [Wang L，Gao P X，Liu B，Zhong C G，Hou L，Zhang Y Y. 2017b. Effect of walnut-wheat intercropping system on ground temperature of shallow soil layer[J]. Journal of Northwest Forestry University，32（2）：61-66.]

卫芯宇，杨万勤，张丽，谭波，谌亚，董玉梁，吴福忠. 2018. 冻融环境下凋落叶添加对亚高山森林土壤腐殖化程度的影响[J]. 生态学报，38（18）：6521-6529. doi：10.5846/stxb201802060311. [Wei X Y，Yang W Q，Zhang L，Tan B，Chen Y，Dong Y L，Wu F Z. 2018. Effects of litter addi-tion on soil humification during freeze-thaw cycles in a subalpine forest[J]. Acta Ecologica Sinica，38（18）：6521-6529.]

伍家辉，罗永飞，龚伟，王景燕，杨文龙，唐海龙，李灵聪，周楷玲，刘江丽. 2019. 种植模式对核桃幼林土壤微团聚体组成与分形维数的影响[J]. 西北农林科技大学学报（自然科学版），47（12）：69-76. doi：10.13207/j.cnki.jnwafu.2019.12.009. [Wu J H，Luo Y F，Gong W，Wang J Y，Yang W L，Tang H L，Li L C，Zhou K L，Liu J L. 2019. Effects of different planting patterns on composition and fractal dimension of soil micro-aggregates in young walnut forest[J]. Journal of Northwest A & F University（Na-tural Science Edition），47（12）：69-76.]

杨易楠，李一伦，李会平，史贝贝，吴明作. 2019. 改变凋落物输入对森林土壤有效氮的影响[J]. 河南农业大学学报，53（1）：49-55. doi：10.16445/j.cnki.1000-2340.2019.01. 008. [Yang Y N，Li Y L，Li H P，Shi B B，Wu M Z. 2019. Effects of controlling litter input on available nitrogen in forest soil[J]. Journal of Henan Agricultural University，53（1）：49-55.]

余红红，李娅，廖灵芝. 2019. 云南省核桃产业发展策略研究[J]. 林业经济问题，39（4）：427-434. doi：10.16832/j.cnki.1005-9709.2019.04.013. [Yu H H，Li Y，Liao L Z. 2019. Study on the development strategy of walnut industry in Yunnan Province[J]. Issues of Forestry Economics，39（4）：427-434.]

袁铭章，刘树堂，陈延玲，辛励，刘锦涛. 2016. 16S rDNA扩增子测序揭示长期定位秸秆还田对土壤细菌群落的影响[J]. 华北农学报，31（6）：157-163. doi：10.7668/hbnxb. 2016.06.025. [Yuan M Z，Liu S T，Chen Y L，Xin L，Liu J T. 2016. Illumina amplicon sequencing of 16S rDNA tag reveals bacteria community development of long-term straw returning soil[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica，31（6）：157-163.]

张敏，周鹏，季永华. 2015. 苦楝—小麦农林复合生态系统土壤真菌群落结构分析[J]. 林业科学，51（10）：26-34. doi：10.11707/j.1001-7488.20151004. [Zhang M，Zhou P，Ji Y H. 2015. Analysis on the soil fungal community structure in Melia azedarach-Triticum aestivum agroforestry ecosystem[J]. Scientia Silvae Sinicae，51（10）：26-34.]

张明锦，陈良华，张健，杨万勤，刘华，李勋，张艳. 2016. 马尾松人工林林窗内凋落叶微生物生物量碳和氮的动态变化[J]. 应用生态学报，27（3）：672-680. doi：10.13287/j.1001-9332.201603.037. [Zhang M J，Chen L H，Zhang J，Yang W Q，Liu H，Li X，Zhang Y. 2016. Dynamics of microbial biomass carbon and nitrogen during foliar litter decomposition under artificial forest gap in Pinus massoniana plantation[J]. Chinese Journal of Applied Ecology，27（3）：672-680.]

张琴，刘占文，李艳宾，潘继声. 2017. 核桃叶水浸提液对棉花生长及棉花枯萎病菌的化感效应[J]. 生态科学，36（1）：165-169. doi：10.14108/j.cnki.1008-8873.2017.01.023. [Zhang Q，Liu Z W，Li Y B，Pan J S. 2017. Allelopathic effect of walnut leaf extracts on cotton and Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum[J]. Ecological Science，36（1）：165-169.]

張如义，胡红玲，胡庭兴，杨丽妹，舒兰，阮若玉. 2016. 核桃凋落叶分解对3种作物生长、光合及抗性生理特性的影响[J]. 生态与农村环境学报，32（4）：595-602. doi：10.11934/j.issn.1673-4831.2016.04.013. [Zhang R Y，Hu H L，Hu T X，Yang L M，Shu L，Ruan R Y. 2016. Effects of decomposing walnut（Juglans regia）leaf litter on growth，photosynthesis and resistance physiology of three recipient plants[J]. Journal of Ecology and Rural Environment，32（4）：595-602.]

张文艳. 2017. 基于BIOLOG-ECO技术研究红树植物叶片凋落物对微生物多样性的影响[D]. 深圳：深圳大学. [Zhang W Y. 2017. Study on the effect of mangrove leaf litter on microbial diversity based on BIOLOG-ECO technology[D]. Shenzhen：Shenzhen University.]

张月全. 2016. 酸雨区不同林龄杉木人工林凋落物混合分解特征及土壤酶活性动态[D]. 福州：福建农林大学. [Zhang Y Q. 2016. The dynamics of decomposition cha-racteristics and soil enzyme activity of litter mixtures under Cunninghamia lanceolata plantation different-age in acid rain region[D]. Fuzhou：Fujian Agriculture and Fo-restry University.]

张泽生，王春龙，刘清岱，王宝林. 2016. 扩增子测序技术分析红茶菌中优势微生物的研究[J]. 食品研究与开发，37（16）：185-188. doi：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.16.045 [Zhang Z S，Wang C L，Liu Q D，Wang B L. 2016. Study on analysis of the dominant microorganisms in Kombucha by the technology of amplicon sequencing[J]. Food Research and Development，37（16）：185-188.]

郑文辉. 2015. 凋落物多样性对杉木苗期生长及土壤生态功能的影响研究[D]. 福州：福建农林大学. [Zheng W H. 2015. The impact of diversity of litter on seedling growth of Chinese fir and ecological functions of soil[D]. Fuzhou：Fujian Agriculture and Forestry University.]

周虹. 2016. 高寒沙区小叶锦鸡儿凋落物的分解及土壤微生物动态变化规律研究[D]. 西宁：青海大学. [Zhou H. 2016. Research of the litter decomposition rules of Caragana microphylla and changes of soil microbial in alpine desert area[D]. Xining：Qinghai University.]

周楷玲，陈绪文，龚伟，王景燕，罗永飞，杨文龙，唐海龙，刘江丽，李灵聪. 2019. 核桃林下复合种植对土壤培肥效果的影响[J]. 四川农业大学学报，37（6）：807-813. doi：10. 16036/j.issn.1000-2650.2019.06.009. [Zhou K L，Chen X W，Gong W，Wang J Y，Luo Y F，Yang W L，Tang H L，Liu J L，Li L C. 2019. Effects of compound planting under walnut plantation on soil fertility[J]. Journal of Si-chuan Agricultural University，37（6）：807-813.]

（责任编辑 罗 丽）