玉米连作对土壤微生物和土壤主要养分的影响

邢会琴，肖占文，2，闫吉智，马建仓，孟 嫣

(1.河西学院农业与生物技术学院，甘肃 张掖 734000；2.甘肃省高校河西走廊特色资源利用省级重点实验室，甘肃 张掖 734000；3.张掖市玉米原种场，甘肃 张掖 734000)

目前，农作物连作现象十分普遍，包括玉米(Zeamays)、小麦(Triticumaestivum)、大豆(Glycinemax)、花生(Arachishypogaea)、马铃薯(Solanumtuberosum)、各类大棚蔬菜和中药材等[1-6]，连作后常导致作物生长不良，产量和品质下降，病虫害发生严重等现象[7-10]。目前报道的连作障碍因子主要是土壤,土壤微生物种群结构的失衡, 导致了作物减产和土壤质量下降等[11-14]。

河西走廊土地辽阔，光照充足，灌溉便利，昼夜温差大，天然隔离条件好，是国内种子、粮食和饲料生产和贮藏的理想场所。近年来，随着玉米种植面积的扩大，连作现象严重，已成为玉米生产中的主要障碍因子之一。目前我国有关玉米连作障碍的研究报道较少，对其连作障碍的原因认识尚不清楚。本研究就不同连作年限玉米田土壤微生物种群、土壤主要养分及其相关性进行分析研究，旨在为防治和减轻玉米连作障碍提供科学依据。

1 材料与方法

1.1土样采集 2008年10月上旬，土样采自于张掖市甘州区乌江镇的玉米田，选择连作1、3、5、7、10年的田块[不同田块土壤均为沙壤土，而且这10年来每年种植玉米的耕作措施都基本相同，包括种植模式、肥料种类和数量、灌溉情况等。另外，连作1年的前茬作物均为辣椒(Capsicumannuum)]，采用五点取样法，采集0～20 cm土层深的土样，混匀后装入无菌自封袋内，带回实验室分离。

1.2土壤微生物种群量测定 采用稀释平板法[15]，细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基混菌法培养，真菌采用马丁氏培养基混菌法培养，放线菌采用高氏一号培养基表面涂布法。3类微生物分别在4、7和9 d后观察计数，算出每克干土的含菌数。

每克土壤含菌数=[菌落平均数×稀释倍数]÷[接种量毫升数×(1-含水量)]。

1.3土壤肥力状况测定 土壤碱解氮的含量采用碱解扩散法测定，速效磷的测定采用氢氧化钠浸提-钼锑抗比色法测定，速效钾用NH4OCA浸提-火焰光度法[16-17]测定，有机质含量采用重铬酸钾容量法测定。

1.4数据分析 用SPSS 16.0软件对不同连作年限三类可培养土壤微生物数量和主要养分速效磷、速效钾、碱解氮、有机质进行差异显著性和相关性分析。

2 结果与分析

2.1玉米连作对土壤微生物种群的影响 不同连作年限土壤微生物有明显变化(P<0.01)。细菌随连作年限增加呈减少趋势；真菌随连作年限增加而增多；放线菌在不同连作年限呈先增后减的趋势，前5年，随连作年限增加而增多，5年后，随连作年限增加而减少(表1)。

2.2玉米连作对土壤养分的影响 有机质随连作年限的增加而明显减少(P<0.05)，速效磷随连作年限增加而呈先减后增的趋势，前7年明显减少，而连作第10年却又明显增加(P<0.01),增加原因有待进一步研究，碱解氮和速效钾在不同连作年限有较大差异，但没有明显的变化规律(表2)。

表1 不同连作年限对土壤微生物种群的影响

表2 不同连作年限对土壤养分的影响

2.3不同连作年限微生物数量与土壤主要养分的相关性分析

2.3.1不同连作年限细菌数量与土壤主要养分的相关性分析 细菌与土壤养分的相关性分析表明(表3)，细菌与碱解氮和速效钾没有相关性(P>0.05)，而与速效磷和有机质含量均呈显著正相关(P<0.05)，即随着连作年限的增加，细菌数量减少，速效磷和有机质含量也减少。

2.3.2不同连作年限真菌数量与土壤主要养分的相关性分析 真菌与土壤养分的相关性分析表明(表4)，真菌与碱解氮和速效钾没有明显的相关性(P>0.05),而与速效磷和有机质含量均呈显著负相关(P<0.05)，即随着连作年限的增加，真菌数量增加，速效磷和有机质含量减少。

表3 细菌与土壤养分的相关性分析

表4 真菌与土壤养分的相关性分析

2.3.3不同连作年限放线菌数量与土壤主要养分的相关性分析 放线菌与土壤养分的相关性分析表明(表5)，放线菌与碱解氮、速效钾、速效磷和有机质含量均没有明显的相关性(P>0.05)。

表5 放线菌与土壤养分的相关性分析

3 讨论

玉米生产是甘肃省河西走廊的支柱产业之一，在生产中存在着严重的连作障碍，但国内有关玉米连作障碍的研究报道较少。资料显示，许多作物连作的障碍主要来自于土壤，其中土壤微生物种群结构失衡是导致作物减产，土壤质量下降的主要原因之一[3]。对于连作导致微生物种群结构的变化，许多研究结果是不一样的，有研究表明[10，19]随连作年限增加细菌减少，真菌增加，放线菌减少，也有细菌、放线菌和真菌都减少，且真菌不是连作障碍的主要因子之一的报道[20]。杨恒山等[21]对不同生长年限苜蓿根系土壤微生物分布的研究表明，5龄苜蓿地细菌和放线菌菌数量均多于2龄苜蓿地，根瘤数也相应增多，而真菌数量相差不大。本研究表明，随连作年限的增加，土壤中的细菌数量逐渐减少，真菌数量逐渐增加，具明显的真菌化趋势。这一结果与许多学者[10，19]在其他作物上的研究结果一致，而土壤的真菌化变化是土壤地力衰竭的标志之一，导致某些肥力因子(如速效磷和有机质)下降。同一种作物连作后，可以使某些特定的微生物群得到富集，特别是植物病原真菌，不利于土壤中微生物种群的平衡，而有利于植物根部病害的发生,使产量逐年降低，与王海霞和王念平[22]的研究结果一致。这一现象与生产中随着种植面积的扩大，连作现象严重，导致许多真菌病害发生严重相吻合[23-27]。这是因为连作导致土壤容重增大，透气性降低，不利于细菌的繁殖。生产中大量氮肥的投入，导致耕层土壤氮素逐渐积累，渗透压降低，会抑制放线菌的生长，从而使作物发生根部病害，同时影响了根系发育，分泌物减少，也易使微生物处于不活跃状态，甚至阻碍了有益微生物的生长。

连作使微生物种群结构失衡，进而导致土壤质量下降，养分失衡[8，14]，这与土壤肥力及其微生物关系密切[28]。微生物是土壤健康的决定因素，可以通过微生物的变化预测土壤质量[29-31]。本研究发现，速效磷和有机质均随连作年限的增加而明显减少，与细菌数量呈正相关，即肥力越好，微生物数量越多，这与黎宁等[28]的研究结果一致；二者与真菌数量呈负相关性，即，速效磷和有机质含量高不利于真菌生长繁殖。

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