玉米連作對土壤微生物和土壤主要養分的影響

邢會琴，肖占文，2，閆吉智，馬建倉，孟 嫣

(1.河西學院農業與生物技術學院，甘肅 張掖 734000；2.甘肅省高校河西走廊特色資源利用省級重點實驗室，甘肅 張掖 734000；3.張掖市玉米原種場，甘肅 張掖 734000)

目前，農作物連作現象十分普遍，包括玉米(Zeamays)、小麥(Triticumaestivum)、大豆(Glycinemax)、花生(Arachishypogaea)、馬鈴薯(Solanumtuberosum)、各類大棚蔬菜和中藥材等[1-6]，連作后常導致作物生長不良，產量和品質下降，病蟲害發生嚴重等現象[7-10]。目前報道的連作障礙因子主要是土壤,土壤微生物種群結構的失衡, 導致了作物減產和土壤質量下降等[11-14]。

河西走廊土地遼闊，光照充足，灌溉便利，晝夜溫差大，天然隔離條件好，是國內種子、糧食和飼料生產和貯藏的理想場所。近年來，隨著玉米種植面積的擴大，連作現象嚴重，已成為玉米生產中的主要障礙因子之一。目前我國有關玉米連作障礙的研究報道較少，對其連作障礙的原因認識尚不清楚。本研究就不同連作年限玉米田土壤微生物種群、土壤主要養分及其相關性進行分析研究，旨在為防治和減輕玉米連作障礙提供科學依據。

1 材料與方法

1.1土樣采集 2008年10月上旬，土樣采自于張掖市甘州區烏江鎮的玉米田，選擇連作1、3、5、7、10年的田塊[不同田塊土壤均為沙壤土，而且這10年來每年種植玉米的耕作措施都基本相同，包括種植模式、肥料種類和數量、灌溉情況等。另外，連作1年的前茬作物均為辣椒(Capsicumannuum)]，采用五點取樣法，采集0～20 cm土層深的土樣，混勻后裝入無菌自封袋內，帶回實驗室分離。

1.2土壤微生物種群量測定 采用稀釋平板法[15]，細菌采用牛肉膏蛋白胨培養基混菌法培養，真菌采用馬丁氏培養基混菌法培養，放線菌采用高氏一號培養基表面涂布法。3類微生物分別在4、7和9 d后觀察計數，算出每克干土的含菌數。

每克土壤含菌數=[菌落平均數×稀釋倍數]÷[接種量毫升數×(1-含水量)]。

1.3土壤肥力狀況測定 土壤堿解氮的含量采用堿解擴散法測定，速效磷的測定采用氫氧化鈉浸提-鉬銻抗比色法測定，速效鉀用NH4OCA浸提-火焰光度法[16-17]測定，有機質含量采用重鉻酸鉀容量法測定。

1.4數據分析 用SPSS 16.0軟件對不同連作年限三類可培養土壤微生物數量和主要養分速效磷、速效鉀、堿解氮、有機質進行差異顯著性和相關性分析。

2 結果與分析

2.1玉米連作對土壤微生物種群的影響 不同連作年限土壤微生物有明顯變化(P<0.01)。細菌隨連作年限增加呈減少趨勢；真菌隨連作年限增加而增多；放線菌在不同連作年限呈先增后減的趨勢，前5年，隨連作年限增加而增多，5年后，隨連作年限增加而減少(表1)。

2.2玉米連作對土壤養分的影響 有機質隨連作年限的增加而明顯減少(P<0.05)，速效磷隨連作年限增加而呈先減后增的趨勢，前7年明顯減少，而連作第10年卻又明顯增加(P<0.01),增加原因有待進一步研究，堿解氮和速效鉀在不同連作年限有較大差異，但沒有明顯的變化規律(表2)。

表1 不同連作年限對土壤微生物種群的影響

表2 不同連作年限對土壤養分的影響

2.3不同連作年限微生物數量與土壤主要養分的相關性分析

2.3.1不同連作年限細菌數量與土壤主要養分的相關性分析 細菌與土壤養分的相關性分析表明(表3)，細菌與堿解氮和速效鉀沒有相關性(P>0.05)，而與速效磷和有機質含量均呈顯著正相關(P<0.05)，即隨著連作年限的增加，細菌數量減少，速效磷和有機質含量也減少。

2.3.2不同連作年限真菌數量與土壤主要養分的相關性分析 真菌與土壤養分的相關性分析表明(表4)，真菌與堿解氮和速效鉀沒有明顯的相關性(P>0.05),而與速效磷和有機質含量均呈顯著負相關(P<0.05)，即隨著連作年限的增加，真菌數量增加，速效磷和有機質含量減少。

表3 細菌與土壤養分的相關性分析

表4 真菌與土壤養分的相關性分析

2.3.3不同連作年限放線菌數量與土壤主要養分的相關性分析 放線菌與土壤養分的相關性分析表明(表5)，放線菌與堿解氮、速效鉀、速效磷和有機質含量均沒有明顯的相關性(P>0.05)。

表5 放線菌與土壤養分的相關性分析

3 討論

玉米生產是甘肅省河西走廊的支柱產業之一，在生產中存在著嚴重的連作障礙，但國內有關玉米連作障礙的研究報道較少。資料顯示，許多作物連作的障礙主要來自于土壤，其中土壤微生物種群結構失衡是導致作物減產，土壤質量下降的主要原因之一[3]。對于連作導致微生物種群結構的變化，許多研究結果是不一樣的，有研究表明[10，19]隨連作年限增加細菌減少，真菌增加，放線菌減少，也有細菌、放線菌和真菌都減少，且真菌不是連作障礙的主要因子之一的報道[20]。楊恒山等[21]對不同生長年限苜蓿根系土壤微生物分布的研究表明，5齡苜蓿地細菌和放線菌菌數量均多于2齡苜蓿地，根瘤數也相應增多，而真菌數量相差不大。本研究表明，隨連作年限的增加，土壤中的細菌數量逐漸減少，真菌數量逐漸增加，具明顯的真菌化趨勢。這一結果與許多學者[10，19]在其他作物上的研究結果一致，而土壤的真菌化變化是土壤地力衰竭的標志之一，導致某些肥力因子(如速效磷和有機質)下降。同一種作物連作后，可以使某些特定的微生物群得到富集，特別是植物病原真菌，不利于土壤中微生物種群的平衡，而有利于植物根部病害的發生,使產量逐年降低，與王海霞和王念平[22]的研究結果一致。這一現象與生產中隨著種植面積的擴大，連作現象嚴重，導致許多真菌病害發生嚴重相吻合[23-27]。這是因為連作導致土壤容重增大，透氣性降低，不利于細菌的繁殖。生產中大量氮肥的投入，導致耕層土壤氮素逐漸積累，滲透壓降低，會抑制放線菌的生長，從而使作物發生根部病害，同時影響了根系發育，分泌物減少，也易使微生物處于不活躍狀態，甚至阻礙了有益微生物的生長。

連作使微生物種群結構失衡，進而導致土壤質量下降，養分失衡[8，14]，這與土壤肥力及其微生物關系密切[28]。微生物是土壤健康的決定因素，可以通過微生物的變化預測土壤質量[29-31]。本研究發現，速效磷和有機質均隨連作年限的增加而明顯減少，與細菌數量呈正相關，即肥力越好，微生物數量越多，這與黎寧等[28]的研究結果一致；二者與真菌數量呈負相關性，即，速效磷和有機質含量高不利于真菌生長繁殖。

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