竹荪连作对土壤微生物区系及酶活性的影响

2017-12-29陈宇熹吕杨兰常颖萃雷美玲吴艺岚

种子科技 2017年12期

关键词：竹荪试验区真菌

陈宇熹，吕杨兰，常颖萃，雷美玲，吴艺岚，叶舟*

（1.福建农林大学植物保护学院，福建福州 350002；2.福建省林业科学研究院，福建福州 350012）

竹荪连作对土壤微生物区系及酶活性的影响

陈宇熹1，吕杨兰1，常颖萃2，雷美玲1，吴艺岚1，叶舟1*

（1.福建农林大学植物保护学院，福建福州 350002；2.福建省林业科学研究院，福建福州 350012）

以新地、连作地栽培竹荪，采集土壤样品，分别测定土壤微生物区系变化及土壤酶活性。结果表明：种植年限增加，细菌、放线菌和真菌菌量都有增加，细菌增幅不显著，放线菌、真菌差异达极显著水平。土壤中好氧性纤维素分解菌、厌氧性自生固氮菌、反硝化细菌、亚硝酸细菌、氨化细菌分别增加了2.70、16.53、3.20、0.35、0.11倍，而厌氧性纤维素分解菌、好氧性自生固氮菌分别减少了49.55%、91.05%。连作竹荪的土壤对脲酶、过氧化氢酶具有促进作用，分别增加了84.23%、17.14%，而对多酚氧化酶、蛋白酶则呈抑制作用。结论为竹荪连作会破坏土壤微生物种群平衡。

竹荪；连作障碍；土壤微生物；土壤酶活性

1 引言

竹荪(Dictyophora Echinovolvata)属真菌门、鬼笔目、鬼笔科，是我国稀有食用菌[1]。近年来，福建、湖南、贵州等省的竹荪栽培发展很快，栽培规模扩大，产量不断提高，竹荪栽培已经成为当地农民重要的经济来源和特色产业。目前，竹荪产业发展遇到“连作障碍”问题的困扰，在种植过程中，竹荪种植区域及其相邻田块，第二年再种植竹荪产量会大幅下降，产区农户无法进行二次连作生产。“竹荪连作障碍”使当地农民经济收入造成巨大损失，已经成为亟待解决的问题。

对不同作物连作障碍的研究发现，土壤微生物区系变化和群落结构的破坏，病原拮抗菌减少，病原微生物数量增加，是作物连作障碍从而影响质量、产量的主要因素之一[2-7]。土壤酶活力是衡量土壤肥力的重要指标。夏品华等研究认为，太子参连作使土壤养分、酶活性、微生物等发生变化，其根系微生态失衡可能是连作障碍的主要原因之一[8]。黄碧芳等的研究表明，水稻超高产栽培模式通过改善土壤微生物数量和活性，从而提高水稻产量[9]。还有研究认为，黄瓜连作会破坏根部微生物种群生态平衡，使其多样性水平降低[10-13]。目前，从土壤微生物学特性变化解析竹荪连作障碍机制的研究少有报道。

2 材料与方法

2.1 田间试验设计[14]

在福建省南平市顺昌县大历乡竹荪生产地，试验地块采用已种植竹荪一年和未种植竹荪的两个相邻地块。未种植竹荪地块分设试验对照区和试验区Ⅰ，已种植竹荪1年地块设为试验区Ⅱ（连作地块），对照、试验区均长10 m、宽3 m，面积30 m2。1月于试验Ⅰ、Ⅱ地块下菌块进行竹荪栽培，对照地块不下竹荪菌块。

2.2 土壤样采集

5月下旬，在各地块5点取样法采集土壤0.5 kg（深度0～15 cm），分别将5点土壤样混合均匀，封无菌袋保存。

2.3 测定方法

2.3.1 土壤微生物数量的测定

微生物培养采用稀释涂抹平板法[15]。细菌、放线菌和真菌各取稀释度悬液200 μL分别于牛肉膏蛋白胨培养基、高氏Ⅰ号培养基和PDA培养基上培养，3次重复，分别于2 d、5 d和5 d后开始计数。

微生物数量用cfu·g-1（每克样品的菌落数）表示。

2.3.2 土壤微生物类群的测定

厌氧性纤维素分解菌、好氧性纤维素分解菌、好氧性自生固氮菌、厌氧性自生固氮菌、反硝化细菌、亚硝酸细菌、氨化细菌均采用崔战利等方法计算活菌数[16]。

2.3.3 土壤酶活性的测定

采用比色法对脲酶、过氧化物酶、多酚氧化酶、蛋白酶进行测定，高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶活性。脲酶用苯酚钠比色法，过氧化物酶用磷酸比色法，多酚氧化酶用紫色没食子酸比色法，蛋白酶用Folin-Ciocslteu法测定。

2.4 数据处理与分析

采用DPS数据处理系统(V7.05)进行统计分析。

3 结果与分析

3.1 竹荪不同种植年限土壤微生物数量的变化

由表1可以看出，试验土壤中细菌所占比重最大，试验区Ⅰ与对照区土壤细菌总量没有明显差异，但连作地块细菌总量比对照地增加32.7%，达到差异极显著水平；连作地块放线菌数量比试验区Ⅰ土壤增加了105%，而试验区Ⅰ与对照区比较数量有所下降但变化不明显；真菌数量变化趋势与细菌相同，连作地块真菌数量约为试验区Ⅰ的2.5倍，均与对照达差异极显著水平。由此可见，真菌、放线菌对连作反应较为敏感，而细菌反应滞后，竹荪种植会导致土壤微生物数量增加。本试验采样时间为5月下旬，已近竹荪出菇高峰期，检测土壤真菌总量包含了竹荪菌，此时试验区Ⅰ竹荪长势优于连作地块，可见连作地块土壤真菌总量中竹荪菌以外的真菌增量较大，而试验区Ⅰ土壤真菌总量中竹荪菌以外的真菌增量较小。该现象表明，连作土壤环境的改变对竹荪菌具显著的不利影响，而对土壤其他真菌具有促生作用。

表1 竹荪连作土壤可培养微生物数量变化

3.2 竹荪不同种植年限土壤微生物类群的变化

表2结果表明，连作土壤中好氧性纤维素分解菌、厌氧性自生固氮菌、反硝化细菌、亚硝酸细菌、氨化细菌数量均有增加。与试验区Ⅰ相比，连作地块土壤好氧性纤维素分解菌、厌氧性自生固氮菌、反硝化细菌菌、亚硝酸细菌数量差异达极显著，分别是试验区Ⅰ的3.7、17.5、4.2和1.4倍，氨化细菌无显著差异；而厌氧性纤维素分解菌、好氧性自生固氮菌数量变化趋势与其他类群不同，变化趋势为试验区Ⅰ＞连作地块＞对照区，试验区Ⅰ分别比对照增加1.9倍和16倍，达差异极显著，是连作地块的约2倍和11倍。试验结果表明，连作土壤对好氧性纤维素分解菌、厌氧性自生固氮菌、反硝化细菌、亚硝酸细菌、氨化细菌等微生物生理类群有促进作用，对厌氧性纤维素分解菌、好氧性自生固氮菌有一定的抑制作用。

3.3 竹荪不同种植年限土壤酶活性的变化

由表3可以看出，不同土壤样中，脲酶、过氧化氢酶的活性随种植年限的增加而增强。其中连作地块脲酶、过氧化氢酶活性分别比试验区Ⅰ土壤增加了84.2%和17.1%，达极显著水平。多酚氧化酶、蛋白酶的活性变化与脲酶、过氧化氢酶的变化趋势相反，随种植年限增加活性减弱，其中连作地块多酚氧化酶和蛋白酶的活性分别比试验区Ⅰ减少14.7%和5.8%，达显著水平。试验结果显示，试验区Ⅰ、连作地块相比对照地块中过氧化物酶活性均变化不大。结果表明，随种植年限增加，竹荪连作对土壤脲酶、过氧化氢酶活性具有促进作用，对多酚氧化酶、蛋白酶活性具有抑制作用。

4 结论与讨论

为掌握竹荪连作障碍的微生物学变化规律，通常需要选择不同种植年限（如1、3、5年等）不同程度连作障碍的栽培土壤作为研究材料。但由于竹荪连作障碍的表现特别突出，有别于其他发生连作障碍的作物，新地一次栽培后，土壤物质组成已产生明显的变化，并显著影响竹荪的生产。

通常情况下，土壤中三大微生物类群的数量关系是细菌＞放线菌＞真菌[8,17]，试验结果表明，竹荪连作使土壤从细菌型向真菌型转化，与李春格等（连作大豆）和李琼芳（麦冬）的研究结论一致[18,19]。连作在一定程度上导致了微生物种群失衡，是造成竹荪种植障碍的重要因素。结合土壤中相关酶的活性，间接分析土壤肥力的演变趋势[20]。连作土壤中好氧性纤维素分解菌、氨化细菌、厌氧性自生固氮菌数量的增加，可能会使氮素营养的转化加快；反硝化细菌的大量增加可能会造成氮素损失，酶活变化机制尚不明确。通过研究竹荪栽培土壤中的微生物数量、类群以及土壤酶活性变化规律，对于阐明竹荪栽培中连作障碍发生的微生物学机制具有重要的意义。

表2 竹荪连作土壤微生物类群变化

表3 竹荪连作土壤酶活性变化

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