[0001] 本发明涉及土壤治理技术领域，尤其涉及一种三七连作土壤修复方法。

[0002] 三七为五加科人参属多年生草本植物，常以根、根茎入药，为我国一种传统的名贵中药材。三七生长对环境条件要求十分严格，适应能力相对较弱，生态范围比较狭窄，主要集中分布于海拔1200‑2200m、北纬23.5°东经104°的中高海拔地区。三七具有止血消肿、活血化瘀、抗血栓、降血脂、增强免疫力、抗炎、抗肿瘤等作用。在我国中医药行业中，三七已经成为仅次于人参的中药材大品种，是云南白药、复方丹参滴丸、片仔癀、血塞通等我国中成药的主要药材组分。因此三七用药范围非常广泛，栽培面积也在逐步扩大。

[0003] 然而，三七种植年限较长、生长期间易受多种病害侵袭，连作障碍问题严重，制约着三七产业的发展。目前，连作障碍已成为阻碍三七产业发展的一个重要问题，对药材产量和质量都造成了重大的影响，因此，生产上急切需要一种行之有效的连作障碍防治技术。目前修复三七连作土壤的方法有：(1)利用化学药剂熏蒸土壤；(2)三七玉米轮作结合秸秆强还原处理。但三七连作障碍问题一直都未得到有效地解决。

[0025] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0026] 实验例：

[0027] 1试验材料

[0028] 1.1供试土壤：试验所用土样质地类型为粘土，采自云南省昆明市寻甸回族彝族自治县。该县位于云南省东北部，东经102°41'‑103°33'、北纬25°20'‑26°01'之间，县境大部分地区海拔在1800‑2600m，属低纬度高原季风气候，年平均气温14.9℃，历年平均年降雨量1022.4mm，年日照时数2061.6h，全年无霜期299天。

[0029] 供试紫苏种子：购买于河北省安国中药材药市场。

[0030] 供试哈茨木霉菌：购买于广州慕恩生物科技有限公司(菌株编号TH7)。

[0031] 供试病原菌：茄腐镰刀菌、尖孢镰刀菌及毁灭柱孢菌(来自云南农业大学植物保护学院)。

[0032] 1.2试验设计

[0033] 轮作试验

[0034] 2021年3月，从寻甸三七基地选取刚采挖完三七的种植土壤，运回云南农业大学后山教学基地温室大棚进行轮作试验。小区设置休耕(FFⅠ)、连作(CCⅠ)、紫苏轮作(CR)三个处理，每个处理三次重复。试验小区四周用硅酸钙板按照长2m×宽1m×高0.4m的规格围成，底部用长2m×宽1m的硅酸钙板组成，小区中加入0.35m高的三七连作土壤，整个小区埋入地下0.2m深，高出地面0.2m，各小区之间间隔0.5m。

[0035] 紫苏根茎叶残体还田试验

[0036] 在轮作基础上，小区设置休耕(FFⅡ)、连作(CCⅡ)、紫苏根茎叶残体不还田(RR‑C)及紫苏根茎叶残体还田(RR)四个处理，每个处理三次重复。待紫苏开花后，将全株拔起剪碎成2cm的小段进行深度为15cm的还田处理，还田后人工翻拌均匀，期间保持土壤含水率为田2
间持水量的60％，还田生物量(干重)为1kg/m。

[0037] 哈茨木霉添加试验

[0038] 在紫苏根茎叶残体还田基础之上，小区设置休耕(FFⅢ)、连作(CCⅢ)、残体还田未添加哈茨木霉(RR‑TH‑C)及残体还田添加哈茨木霉(RR‑TH)四个处理，每个处理三次重复。2
哈茨木霉微生物菌剂按照10g/m，800倍液稀释后，每30d喷施一次。

[0039] 平板对峙试验

[0040] 用微生物平板培养法培养连作土壤中主要病原微生物茄腐镰刀菌、尖孢镰刀菌和毁灭柱孢菌，在添加紫苏根茎叶残体水提液及哈茨木霉菌后观察微生物生长情况。

[0041] 1.3土样的采集

[0042] 2021年4月10日在连作土壤上播种紫苏种子，在紫苏播种0d、60d、90d、120d，根茎叶残体还田0d、30d、60d及外源添加哈茨木霉微生物菌剂0d、30d、60d后，分别采样进行理化性质及微生物的测定。取土时先去除地表枯枝落叶等杂物后，从根系周围进行土体土的采集,每个小区的土壤样品采集三份后混合成一个样品。将每个样品充分混合、均匀化和过2mm筛，以分别去除石头、根和其他植物材料。每个土壤样本分为三部分，其中一部分风干后用来测定理化性质；另一部分储存在‑20℃冰箱备用；其余土样当天低温条件下送测微生物组，进行DNA提取和PCR扩增。

[0043] 1.4指标测定方法

[0044] 土壤理化性状的测定

[0045] 土壤理化性状指标的测定与分析参照《土壤农化分析》和《土壤理化分析》提供的方法。土壤pH采用土:水＝1:2.5酸度计法；土壤碱解氮(AN)用碱解扩散法测定；速效磷(AP)用钼锑抗比色法测定；土壤速效钾(AK)用NH4Ac浸提‑火焰光度法测定；总有机碳(TOC)采用K2Cr2O7‑H2SO4消煮、FeSO4容量法测定；溶解有机碳(DOC)采用有机碳分析仪测定；颗粒有机碳(POC)采用物理分馏法测定；易氧化有机碳(EOC)采用高锰酸钾氧化法测定；土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)采用氯仿熏蒸法测定。土壤总孔隙度测定由云南省农业科学院环境资源研究所完成。土壤比表面积、孔容、孔径测定由广州普川检测技术有限公司完成。

[0046] 土壤酶活性的测定

[0047] 酶活性测定方法参照试剂盒说明书(购买于苏州格锐思生物科有限公司)。

[0048] 土壤质量评价

[0049] 最小数据集指标选择：对所有理化指标进行单因素方差分析后，选择显著差异(P＜0.05)的指标进入总数据集。对总数据集的指标数据标准化后进行主成分分析，选取载荷量最大的指标进入最小数据集作为评价土壤质量的潜在指标。若每个主成分中存在多个载荷量较大的指标，结合相关性分析，从具有显著相关性指标中选择载荷量绝对值最大的指标进入最小数据集，没有显著相关性的指标同时被选入最小数据集。然而，这种方法最终只选择了少数指标，一些土壤物理及重要的化学和生物指标没有被选入最小数据集中。为此需再将指标按照物理，化学，生物水平分类后再次进行主成分分析，最后将所有提取的潜在指标汇总成为最小数据集。

[0050] 指标线性得分及权重计算

[0051] 在最小数据集中，根据正向线性评分曲线函数Si＝X‑L/H‑L计算指标得分。其中Si为土壤指标的线性得分(0‑1)，X为土壤指标值，H为指标最大值，L为指标最小值。使用最小数据集进行因子分析，最小数据中每个指标的权重Wi(0‑1)由其公因子方差计算。

[0052] 土壤质量指数(Soil quality index,SQI)计算

[0053] SQI＝Σni＝1＝Si×Wi,其中SQI是土壤质量指数，Si是线性指标得分，n是最小数据集中的土壤指标数，Wi是土壤指标权重值。

[0054] 土壤细菌和真菌DNA提取和PCR扩增测序

[0055] 根据土壤DNA试剂盒说明，按照一式三份的标准对土壤中细菌和真菌DNA进行提取后，用琼脂糖凝胶电泳检测提取DNA。提取过程中细菌用引物338F和806R扩增16SrRNA基因的V3‑V4高变区。真菌用引物ITS1F和ITS2R扩增了真菌基因的内部转录间隔区(ITS)。每个土壤样品中产生的PCR产物在百迈克公司(中国北京)的IlluminaMi‑Seq平台上进行测序。

[0056] 紫苏根茎叶残体水提液的制备

[0057] 称取新鲜紫苏根茎叶残体10g，剪碎成小块于烧杯中，加蒸馏水200ml，避光浸泡24h后，用0.25μm的无菌滤头过滤备用。

[0058] 数据统计分析

[0059] 所有测定结果一式三份。各项指标数据采用SPSS20软件,根据单因素方差分析和独立样本T检验,在p<0.05水平上考虑统计学上的显着性差异。根据平均值与标准差,采用sigmaplot 12.5进行绘图。

[0060] 2结果分析

[0061] 2.1不同阶段土壤物理性质的动态变化

[0062] 图1为不同阶段土壤物理性质的动态变化图，图1中(a)‑(d)为轮作紫苏期间土壤物理性质的动态变化图；图1中(e)‑(h)为紫苏残体还田后土壤物理性质的动态变化图；图1中(i)‑(l)为添加哈茨木霉后土壤物理性质的动态变化图。休耕地(FF)，连作(CC)，轮作(CR)，残体不还田(RR‑C)，残体还田(RR)，残体还田未添加哈茨木霉(RR‑TH‑C)，残体还田添加哈茨木霉(RR‑TH)；不同小写字母和大写字母分别表示不同处理在同一时间节点及同一个处理在不同时间节点上存在显著差异(p＜0.05)。从图1可以看出：(1)轮作阶段，与CCⅠ相比，CR处理后土壤总孔隙度、比表面积无显著变化；与FFⅠ相比，CR和CCⅠ均显著提高了土壤总孔隙度。在120d时，与FFⅠ相比，CCⅠ和CR处理后土壤总孔隙度分别显著提高了15.75％和14.71％；CR处理后比表面积和孔径无显著变化；孔容降低了8.55％。由此可见轮作体系下，土壤孔隙度和比表面积随耕作时间的延长逐渐升高，孔径逐渐降低，孔容无显著变化。(2)残体还田阶段，土壤总孔隙度在FFⅡ、CCⅡ及RR‑C下均无显著变化，在RR下显著升高
5.73％；比表面积在各处理下显著升高；孔容在FFⅡ、RR及RR‑C处理后显著升高，在CCⅡ后无显著变化；孔径在FFⅡ、RR及RR‑C处理下无显著差异，在CCⅡ后显著降低。在60d时：与CCⅡ相比，土壤总孔隙度在RR‑C处理下无显著变化，在RR处理后显著增加了1.84％；比表面积在RR‑C处理下显著降低3.29％，在RR处理后无显著差异；孔容在RR‑C处理下无显著差异，在RR处理后显著升高11.49％；孔径在FFⅡ、RR及RR‑C后均无显著差异性。与RR‑C处理相比，土壤总孔隙度在RR处理后显著升高1.79％；比表面积、孔容分别显著升高4.64％和10.57％，孔径无显著变化。由此可见紫苏根茎叶残体还田可以提高土壤的总孔隙度、比表面积及孔容大小。(3)添加哈茨木霉阶段，土壤总孔隙度在FFⅢ和RR‑TH处理下显著升高，在CCⅢ和RR‑TH‑C的处理中无显著变化；比表面积在FFⅢ及CCⅢ处理下无显著变化，在RR‑TH及RR‑TH‑C处理下显著降低；孔容在FFⅢ处理下无显著变化，在CCⅢ处理后显著升高，在RR‑TH及RR‑TH‑C的处理中显著降低；孔径在FFⅢ处理下无显著变化，在CCⅢ、RR‑TH及RR‑TH‑C处理后显著升高。在60d时，与CCⅢ处理相比，土壤孔隙度在FFⅢ、RR‑TH及RR‑TH‑C的处理后显著提高了3.55％、4.80％和3.02％；比表面积和孔容在RR‑TH处理下显著减小了9.65％和
6.20％，在FFⅢ处理后无显著变化；孔径在RR‑TH处理下显著增大了6.89％；在FFⅢ处理后显著减小5.34％。与RR‑TH‑C处理相比，土壤孔隙度在RR‑TH处理后显著升高1.72％；土壤比表面积、孔容及孔径在RR‑TH后均无显著变化。由此可见添加哈茨木霉能够提高连作土壤总孔隙度和孔径的大小，而减小连作土壤比表面积和孔容大小。

[0063] 2.2.1不同阶段土壤化学性质的动态变化

[0064] 图2为不同阶段土壤pH和有效养分的动态变化图，图2中(a)‑(d)为轮作紫苏期间土壤pH和有效养分的动态变化图；图2中(e)‑(h)为紫苏残体还田后土壤pH和有效养分的动态变化图；图2中(i)‑(l)为添加哈茨木霉后土壤pH和有效养分的动态变化图；休耕地(FF)，连作(CC)，轮作(CR)，残体不还田(RR‑C)，残体还田(RR)，残体还田未添加哈茨木霉(RR‑TH‑C)，残体还田添加哈茨木霉(RR‑TH)；不同小写字母和大写字母分别表示不同处理在同一时间节点及同一个处理在不同时间节点上存在显著差异(p＜0.05)。如图2所示，(1)轮作阶段，从0d到120d，CCⅠ及CR处理后pH显著升高，AN、AP含量逐渐降低、而AK无显著变化。在120d时，与CCⅠ相比，土壤pH在FFⅠ与CR处理后分别显著升高10.55％和15.09％；AN在FFⅠ后显著增加8.96％，CR后无显著变化；AP在FFⅠ后显著降低14.68％，CR后显著增加38.69％；AP在FFⅠ与CR后无显著变化。这表明随轮作时间的延长，土壤pH逐渐升高，AN、AP含量下降，AK无显著变化。(2)残体还田阶段，土壤pH在FFⅡ及RR处理下显著升高2.48％和2.73％，在CCⅡ及RR‑C处理中土壤pH无显著变化。在60d时，与CCⅡ处理相比，RR处理下土壤中pH分别显著升高17.62％；与RR‑C相比，土壤pH在RR处理后显著升高1.96％。AN含量FFⅡ、RR及RR‑C处理下分别显著升高22.53％、42.22％和31.74％，而在CCⅡ处理下显著降低；AP含量在FFⅡ及CCⅡ处理下显著降低，RR‑C处理中无显著差异，RR后显著升高64.92％；AK含量在各处理下均显著升高。在60d时，与CCⅡ处理相比，AN含量在FFⅡ、RR及RR‑C处理后分别显著升高45.27％、54.76％和43.34％；AP含量在RR及RR‑C处理下显著升高163.73％和56.54％，在FFⅡ后显著降低；AK含量在FFⅡ及RR‑C处理后显著降低5.07％和4.47％，而在RR后显著升高
18.50％。与RR‑C处理相比，AN、AP及AK含量在RR后分别显著提高了7.96％、68.47％和
24.04％。由此可见，紫苏根茎叶残体还田增加土壤中AN、AP、AK含量及pH。(3)添加哈茨木霉阶段，土壤pH在FFⅢ、RR‑TH‑C及RR‑TH处理下显著升高，在CCⅢ处理后显著降低。在60d时，与CCⅢ相比，土壤pH在FFⅢ及RR‑TH处理后显著升高16.69％和24.14％；与RR‑TH‑C相比，RR‑TH处理后土壤pH显著升高1.07％。AN在FFⅢ后显著降低，在CCⅢ，RR‑TH‑C及RR‑TH处理后显著升高。AP在FFⅢ后显著升高，在CCⅢ后无显著变化，在RR‑TH‑C及RR‑TH处理后显著升高。AK在FFⅢ后显著升高，在CCⅢ后显著降低，在RR‑TH‑C及RR‑TH处理后显著升高。在60d时，与CCⅢ处理相比，AN在FFⅢ处理后显著降低33.52％，在RR‑TH后显著升高27.99％。AP在FFⅢ及RR‑TH处理后分别显著升高27.57％和198.21％。AK在FFⅢ及RR‑TH处理后分别显著升高22.47％和58.59％。与RR‑TH‑C处理相比，RR‑TH处理后AN无显著变化，AP及AK分别显著升高了10.04％和3.67％。由此可见外源添加哈茨木霉可以提高连作土壤中AN、AP、AK的含量及土壤pH。

[0065] 2.2.2土壤总有机碳及活性有机碳的动态变化

[0066] (1)轮作阶段，TOC在FFⅠ后无显著变化，CCⅠ及CR后逐渐降低。DOC和POC在各处理下均表现为逐渐降低，EOC逐渐升高。在120d时，与CCⅠ相比，TOC和POC在FFⅠ处理下显著升高61.13％和3.80％，CR下显著降低6.49％和15.26％；DOC在FFⅠ及CR处理后显著升高20.10％和63.93％；EOC在FFⅠ及CR处理后显著降低42.67％和6.52％。这表明随轮作时间的延长，土壤中EOC逐渐升高，TOC、DOC、POC含量下降，图3为不同阶段土壤总有机碳及活性有机碳的动态变化图，如图3所示，在残体还田阶段，TOC在CCⅡ、RR及RR‑C处理中显著升高，在FFⅡ处理后无显著差异；DOC在各处理下显著升高；POC在FFⅡ及CCⅡ处理下均无显著差异，在RR及RR‑C处理下显著升高69.99％和11.00％。EOC含量在FFⅡ及RR处理后显著升高17.10％和
11.24％，在CCⅡ及RR‑C处理下显著降低。在60d时，与CCⅡ处理相比，TOC含量在RR处理后显著升高33.17％，在RR‑C处理下无显著差异；DOC在FFⅡ、RR及RR‑C处理后分别显著升高
28.78％、171.85％和18.77％；POC含量在FFⅡ处理后无显著性差异，在RR‑C处理下显著降低5.09％，在RR处理后显著升高45.24％；EOC在FFⅡ及RR后显著升高9.73％和73.42％，在RR‑C处理下显著降低23.59％。与RR‑C处理相比，RR处理后TOC、DOC、POC及EOC含量分别显著升高了25.53％、128.88％、53.03％和126.95％。由此可见紫苏根茎叶残体还田可以增加连作土壤中活性有机碳含量。在添加哈茨木霉阶段，TOC和POC含量在FFⅢ处理下无显著变化，在CCⅢ、RR‑TH‑C及RR‑TH处理下均显著降低；DOC在FFⅢ和CCⅢ处理下显著升高，在RR‑TH‑C及RR‑TH处理中显著降低；EOC在FFⅢ处理下显著升高，在CCⅢ、RR‑TH‑C及RR‑TH处理中显著降低；在60d时，与CCⅢ处理相比，TOC、DOC、POC及EOC含量在FFⅢ处理下显著升高；在RR‑TH处理下，TOC、DOC、POC含量分别显著升高21.09％、69.30％和14.72％，而EOC含量显著降低
25.03％。与RR‑TH‑C相比，RR‑TH处理后，土壤中TOC、DOC、POC及EOC含量分别显著升高了
11.10％、47.52％、86.04％和247.75％。由此可见添加哈茨木霉有效缓解了土壤中总有机碳及活性有机碳组分含量下降。

[0067] 2.3不同阶段土壤生物性质的动态变化

[0068] 2.3.1土壤微生物生物量碳、氮、磷含量的动态变化

[0069] 图4为不同阶段土壤微生物生物量碳、氮、磷含量的动态变化图，图4中(a)‑(d)为轮作紫苏期间土壤微生物生物量碳、氮、磷含量的动态变化图；图4中(e)‑(h)为紫苏残体还田后土壤微生物生物量碳、氮、磷含量的动态变化图；图4中(i)‑(l)为添加哈茨木霉后土壤微生物生物量碳、氮、磷含量的动态变化图。休耕地(FF)，连作(CC)，轮作(CR)，残体不还田(RR‑C)，残体还田(RR)，残体还田未添加哈茨木霉(RR‑TH‑C)，残体还田添加哈茨木霉(RR‑TH)；不同小写字母和大写字母分别表示不同处理在同一时间节点及同一个处理在不同时间节点上存在显著差异(p＜0.05)。如图4所示，轮作阶段中，连作土壤中MBC、MBN含量逐渐下降，MBP含量逐渐升高。在120d时，与CCⅠ相比，MBC在FFⅠ处理下显著升高40.24％，CR处理后显著降低64.65％；MBN在FFⅠ后无显著变化，CR后显著降低20.36％；MBP在FFⅠ条件下显著降低25.02％，CR后显著升高11.32％。由此可见紫苏轮作降低了连作土壤中MBC、MBN的含量，提高了MBP的含量。残体还田阶段中，MBC、MBN和MBP含量在各处理下均显著升高。在60d时，与CCⅡ相比，MBC含量在FFⅡ、RR及RR‑C处理分别显著升高9.06％、61.43％和11.45％；MBN含量分别显著升高33.89％、76.91％和28.54％；MBP含量分别显著升高26.09％、
66.01％和9.60％。与RR‑C处理相比，RR处理后土壤中MBC、MBN和MBP含量分别显著升高
44.84％、37.63％和51.84％。由此可见紫苏根茎叶残体还田可有效增加连作土壤中MBC、MBN和MBP的含量。添加哈茨木霉阶段，土壤中MBC、MBN含量在各处理下均显著升高，MBP含量在FFⅢ处理下显著升高，在CCⅢ、RR‑TH‑C及RR‑TH处理中均显著降低。在60d时，与CCⅢ处理相比，RR‑TH处理后土壤中的MBC、MBN和MBP含量分别显著升高了71.08％、76.71％和
89.34％。与RR‑TH‑C处理相比，RR‑TH后土壤中MBC、MBN和MBP含量分别显著升高了9.81％、
7.43％和13.29％。由此可见添加哈茨木霉可以有效提高土壤中微生物生物量碳、氮含量，缓解了微生物生物量磷含量的下降。

[0070] 2.3.2土壤氧化还原酶活性的动态变化

[0071] 图5为不同阶段土壤氧化还原酶活性的动态变化图，图5中(a)‑(d)为轮作紫苏期间土壤氧化还原酶活性的动态变化图；图5中(e)‑(h)为紫苏残体还田后土壤氧化还原酶活性的动态变化图；图5中(i)‑(l)为添加哈茨木霉后土壤氧化还原酶活性的动态变化图。休耕地(FF)，连作(CC)，轮作(CR)，残体不还田(RR‑C)，残体还田(RR)，残体还田未添加哈茨木霉(RR‑TH‑C)，残体还田添加哈茨木霉(RR‑TH)；不同小写字母和大写字母分别表示不同处理在同一时间节点及同一个处理在不同时间节点上存在显著差异(p＜0.05)。如图5所示，在轮作阶段，各处理下DHA活性均显著升高，PPO活性在免耕处理后显著降低，在CCⅠ及CR处理后显著升高。在120d时，与CCⅠ相比，DHA活性在NTⅠ及CR后显著升高6.22％和21.68％，PPO活性在免耕后显著降低42.92％，而CR处理后无显著变化。对代表还原能力的硝酸还原酶(NR)及亚硝酸还原酶(NiR)活性进行了分析,在各处理下土壤中NR活性显著升高，NiR活性显著降低。在120d时，与CCⅠ相比，NR活性在FFⅠ和CR处理后分别显著升高96.04％和95.42％；NiR在FFⅠ处理后显著升高12.01％，CR处理后显著降低5.09％。在残体还田阶段，DHA活性在FFⅡ及RR处理下显著升高，在CCⅡ及RR‑C处理后显著降低；PPO活性在免耕处理下显著升高，在CCⅡ及RR‑C处理后显著降低，在RR后无显著差异。在60d时，与CCⅡ处理相比，DHA活性在RR后显著升高88.86％，在RR‑C处理下显著降低5.05％；PPO活性在RR下显著升高9.09％，在FFⅡ后显著降低10.58％。与RR‑C处理相比，RR后DHA及多PPO活性显著增加了98.90％和5.67％。NR活性在各处理下显著降低，NiR活性在各处理下分别显著升高。在
60d时，与CCⅡ处理相比，NR活性在RR后显著升高211.95％，在RR‑C处理中显著降低
13.55％；NiR在FFⅡ、RR及RR‑C处理中分别显著降低。与RR‑C处理相比，RR处理后，NR及NiR活性分别显著升高260.83％和16.57％。在添加哈茨木霉阶段，DHA活性在FFⅡ及RR处理下显著升高，在CCⅡ及RR‑C处理后显著降低；PPO活性在免耕处理下显著升高，在CCⅡ及RR‑C处理后显著降低，在RR后无显著差异。在60d时，与CCⅡ处理相比，DHA活性在RR后显著升高
88.86％，在RR‑C处理下显著降低5.05％；PPO活性在RR下显著升高9.09％，在FFⅡ后显著降低10.58％。与RR‑C处理相比，RR后DHA及多PPO活性显著增加了98.90％和5.67％。NR活性在FFⅢ及CCⅢ处理后无显著变化，在RR‑TH及RR‑TH‑C处理中显著降低；NiR活性在FFⅢ后显著升高，CCⅢ后无显著变化，RR‑TH及RR‑TH‑C处理后显著降低。在60d时，与CCⅢ处理相比，RR‑TH处理中，NR活性显著升高98.44％；NiR活性在RR‑TH处理后显著降低57.85％。与RR‑TH‑C相比，RR‑TH处理后土壤中NR活性显著降低13.16％，NiR活性显著升高156.91％。

[0072] 2.3.3土壤水解酶活性的动态变化

[0073] 图6为不同阶段土壤水解酶活性的动态变化图，图6中(a)‑(c)为轮作紫苏期间土壤水解酶活性的动态变化图，图6中(d)‑(f)为紫苏残体还田后土壤水解酶活性的动态变化图；图6中(g)‑(i)为添加哈茨木霉后土壤水解酶活性的动态变化图。休耕地(FF)，连作(CC)，轮作(CR)，残体不还田(RR‑C)，残体还田(RR)，残体还田未添加哈茨木霉(RR‑TH‑C)，残体还田添加哈茨木霉(RR‑TH)；不同小写字母和大写字母分别表示不同处理在同一时间节点及同一个处理在不同时间节点上存在显著差异(p＜0.05)。如图6所示，在轮作阶段中，各处理下Case活性显著降低、AcPr活性显著升高，ACP活性在FFⅠ及CR处理后显著降低，而在CCⅠ处理后显著升高。在120d时，与CCⅠ相比，Case活性在FFⅠ处理下显著降低31.67％，在CR后显著升高8.18％；AcPr活性在FFⅠ及CR处理下分别显著降低51.12％和45.47％；ACP活性在FFⅠ及CR处理下分别显著降低83.57％和60.72％。由此可见紫苏轮作增加了连作土壤AcPr活性，降低Case及ACP活性。在残体还田阶段中，Case活性在FFⅡ及RR处理下显著升高，在CCⅡ及RR‑C处理中显著降低；AcPr和ACP活性在FFⅡ、RR及RR‑C处理下显著升高，在CCⅡ处理后显著降低。在60d时，与CCⅡ处理相比，Case及AcPr活性在FFⅡ、RR及RR‑C处理下显著升高；ACP活性在FFⅡ及RR‑C处理后显著降低61.68％和11.84％，在RR后显著升高13.45％。与RR‑C处理相比，RR处理后土壤中Case、AcPr和ACP活性分别显著升高16.06％、4.39％和
28.69％。由此可见，紫苏根茎叶残体还田提高Case、AcPr和ACP等水解酶活性。在添加哈茨木霉阶段，Case活性在FFⅢ、RR‑TH‑C及RR‑TH的处理中均显著升高，在CCⅢ处理后显著降低；AcPr活性在FFⅢ及CCⅢ处理后无显著变化，在RR‑TH‑C及RR‑TH处理后显著升高；ACP活性在FFⅢ及CCⅢ处理后显著降低，在RR‑TH‑C及RR‑TH处理中显著升高。在60d时，与CCⅢ处理相比，Case及AcPr活性在RR‑TH处理中分别显著升高了81.12％和290.17％；ACP活性在RR‑TH处理中显著升高240.02％。与RR‑TH‑C处理相比，RR‑TH处理后的土壤中Case、AcPr及ACP活性分别显著升高了7.89％、14.34％和24.17％。由此可见添加哈茨木霉有助于提高土壤中Case、AcPr及ACP的活性。

[0074] 2.4不同阶段土壤质量的动态变化

[0075] 图7为不同阶段土壤健康指数的动态变化图，图7中为(a)为轮作紫苏期间土壤健康指数的动态变化图，图7中(b)为紫苏残体还田后土壤健康指数的动态变化图；图7中(c)为添加哈茨木霉后土壤健康指数的动态变化图。休耕地(FF)，连作(CC)，轮作(CR)，残体不还田(RR‑C)，残体还田(RR)，残体还田未添加哈茨木霉(RR‑TH‑C)，残体还田添加哈茨木霉(RR‑TH)；不同小写字母和大写字母分别表示不同处理在同一时间节点及同一个处理在不同时间节点上存在显著差异(p＜0.05)。如图7所示，轮作阶段中，与0d相比，在120d时，SQI在FFⅠ处理下无显著变化，在CCⅠ及CR处理下显著上升了8.30％和19.33％。在120d时，与CCⅠ处理相比，FFⅠ处理下SQI降低10.23％，CR处理下升高10.16％。由此可见，紫苏轮作可以有效提高三七连作土壤质量。

[0076] (2)残体还田阶段，与0d相比，在60d时，土壤质量指数在FFⅡ、CCⅡ及RR‑C处理后显著降低28.92％、67.61％和19.59％，在RR处理下显著升高60.56％。在60d时，与CCⅡ处理相比，FFⅡ、RR及RR‑C处理下土壤质量指数分别显著升高了96.97％、445.99％和173.42％；与RR‑C处理相比，RR处理后土壤质量指数显著升高99.69％。由此可见紫苏根茎叶残体还田可有效提高连作土壤的质量。

[0077] (3)添加哈茨木霉阶段，与0d相比，在60d时，SQI在RR‑TH及RR‑TH‑C处理下显著降低了31.42％和61.28％；在FFⅢ处理下显著升高了80.98％；CCⅢ处理下无显著变化。在60d时，与CCⅢ处理相比，FFⅢ、RR‑TH‑C及RR‑TH处理后SQI分别显著升高了149.16％、47.75％和161.70％；与RR‑TH‑C相比，RR‑TH处理后SQI显著升高77.13％。由此可见，添加哈茨木霉可以有效缓解土壤质量的下降。

[0078] 2.5不同阶段土壤微生物群落结构的变化

[0079] 2.5.1微生物群落的α‑多样性

[0080] 通过统计Observed OTUs、Chao1和Shannon指数来反映土壤微生物群落的α‑多样性变化。其中Observed OTUs、Chao1和Shannon指数分别用于表示样品物种丰富度，样品中OTU数目及微生物群落的多样性。

[0081] (1)轮作阶段，从整体上看，真菌群落中观测到的OTU数目、Chao1指数在FFⅠ处理中无显著差异，在CCⅠ及CR后显著降低；Shannon指数在FFⅠ、CCⅠ及CR处理后显著增加(如表1所示)。在120d时，与CCⅠ及FFⅠ相比，CR后测到的OTU数目、Chao1和Shannon指数均无显著变化。细菌群落中观测到的OTU数目在FFⅠ处理下显著升高，在CCⅠ及CR处理后无显著变化；Chao1指数在各处理后均显著升高；Shannon指数在各处理下均无显著变化。在120d时，与CCⅠ及FFⅠ相比，CR后测到的OTU数目、Chao1和Shannon指数均无显著变化。由此可见，紫苏轮作降低了真菌物种丰富度。

[0082] 表1土壤真菌和细菌群落的α‑多样性指数变化

[0083]

[0084] 注：休耕(FF)，连作(CC)，轮作(CR)；不同小写字母和大写字母分别表示不同处理在同一时间节点及同一个处理在不同时间节点上存在显著差异(p＜0.05)。

[0085] (2)残体还田阶段，总体看来，真菌群落中观测到的OTU数目和Shannon指数在各理后均显著降低了；Chao1指数在各处理下无显著变化(如表2所示)。在60d时，与CCⅡ及RR‑C处理相比，RR处理后测到的OTU数目、Chao1和Shannon指数均无显著变化。细菌群落中观测到的OTU数目在CCⅡ处理下无显著变化，而在FFⅡ、RR‑C及RR处理后均显著升高；Chao1指数在FFⅡ及CCⅡ处理下均无显著变化，而在RR‑C及RR处理下显著升高；Shannon指数在FFⅡ、RR‑C及RR处理下无显著差异，而在CCⅡ处理后显著升高。在60d时，各处理间观测到的OTU数目、Chao1和Shannon指数均无显著变化。由此可见，紫苏根茎叶残体残体还田改变了真菌和细菌群落中物种丰富度。

[0086] 表2土壤真菌和细菌群落的α‑多样性指数变化

[0087]

[0088] 注：休耕地(FF)，连作(CC)，残体不还田(RR‑C)，残体还田(RR)；不同小写字母和大写字母分别表示不同处理在同一时间节点及同一个处理在不同时间节点上存在显著差异(p＜0.05)。

[0089] (3)添加哈茨木霉阶段，整体来看，真菌群落中观测到的OTU数目、Chao1指数在FFⅢ及CCⅢ处理下显著降低，在RR‑TH‑C与RR‑TH的处理下无显著变化；Shannon指数在CCⅢ处理下显著降低，在FFⅢ、RR‑TH‑C与RR‑TH处理下无显著变化(如表3所示)。在60d时，与RR‑TH‑C处理相比，RR‑TH处理后观测到的OTU数目显著升高10.74％。细菌群落中观测到的OTU数目、Chao1指数及Shannon指数在各处理后均无显著变化。在60d时，与RR‑TH‑C处理相比，RR‑TH处理后观测到的OTU数目、Chao1指数和Shannon指数下均无显著变化。由此可见，添加哈茨木霉增加真菌群落中物种丰富度。

[0090] 表3土壤真菌和细菌群落的α‑多样性变化

[0091]

[0092] 注：休耕地(FF)，连作(CC)，残体还田未添加哈茨木霉(RR‑TH‑C)，残体还田添加哈茨木霉(RR‑TH)；不同小写字母和大写字母分别表示不同处理在同一时间节点及同一个处理在不同时间节点上存在显著差异(p＜0.05)。

[0093] 2.5.2微生物群落的β‑多样性

[0094] 图8为不同阶段土壤真菌和细菌群落结构的β‑多样性图，图8中(a)‑(b)为轮作紫苏收获期土壤真菌和细菌群落结构的β‑多样性图；图8中(c)‑(d)紫苏残体还田60d后土壤真菌和细菌群落结构的β‑多样性图；图8中(e)‑(f)为添加哈茨木霉60d后土壤真菌和细菌群落结构的β‑多样性图。休耕地(FF)，连作(CC)，轮作(CR)，残体不还田(RR‑C)，残体还田(RR)，残体还田未添加哈茨木霉(RR‑TH‑C)，残体还田添加哈茨木霉(RR‑TH)；不同小写字母和大写字母分别表示不同处理在同一时间节点及同一个处理在不同时间节点上存在显著差异(p＜0.05)。如图8所示，轮作阶段，真菌群落组成存在显著差异(ANOSIM：R＝0.721，P＝0.001),且前两个主成分(PCoA1和PCoA2)分别可以解释27.36％和10.27％的变异。不同处理间真菌群落的分布出现了明显的分离；在120d时，与CCⅠ相比，FFⅠ及CR处理中真菌群落均出现明显分离。细菌群落组成存在显著差异(ANOSIM：R＝0.58，P＝0.001)，且前两个主成分(PCoA1和PCoA2)分别可以解释31.54％和20.98％的变异。在不同处理间细菌群落的分布出现了明显的分离；在120d时，与CCⅠ相比，FFⅠ及CR处理中细菌群落均出现明显分离。由此可见，轮作增加真菌和细菌群落结构的差异性。

[0095] (2)残体还田阶段，真菌群落组成中Stress＝0.0089＜0.05，说明此非度量多维尺度分析具有较好的代表性。与0d相比，在120d时，各处理中真菌群落分布出现了明显的分离。在120d时，与FFⅡ、CCⅡ及RR‑C处理相比，RR处理下真菌群落的分布出现了明显的分离。细菌群落组成中Stress＝0.1565＜0.2，说明此非度量多维尺度分析具有一定的解释意义。
与0d相比，在120d时，各处理中细菌群落分布均出现了明显的分离；在120d时，与CCⅡ，FFⅡ及RR‑C处理相比，RR处理后土壤中细菌群落均出现分离现象。由此可见，紫苏根茎叶残体还田增加真菌和细菌群落结构的差异性。

[0096] (3)添加哈茨木霉阶段，真菌群落组成存在显著差异(ANOSIM：R＝0.802，P＝0.001),且前两个主成分(PCoA1和PCoA2)分别可以解释43.97％和7.44％的变异。与0d相比，在60d时，真菌群落在RR‑TH的处理后出现了明显的分离；在60d时，与FFⅢ及CCⅢ处理相比，RR‑TH处理后土壤中真菌群落出现了明显分离；与RR‑TH‑C处理相比，RR‑TH的处理中真菌群落出现一定程度的分离。细菌群落组成存在显著差异(ANOSIM：R＝0.356，P＝0.001)，且前两个主成分(PCoA1和PCoA2)分别可以解释19.95％和18.19％的变异。与0d相比，在60d时，细菌群落在RR‑TH的处理后出现了部分分离。在60d时，与FFⅢ、CCⅢ及RR‑TH‑C处理相比，RR‑TH处理后土壤中细菌群落均出现了明显分离。由此可见，添加哈茨木霉增加真菌和细菌群落结构的差异性。

[0097] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。