马铃薯连作栽培对土壤微生物多样性的影响

荥阳市扶贫（农业综合）开发办公室 陈冬辉

近年来，马铃薯种植已成为农民增收的关键措施，其种植规模不断增加，但马铃薯病虫害的发生几率也显著增加，植株出现长势弱、矮化以及叶片皱缩等，甚至出现全株枯死。因此，荥阳市相关部门进行了深入调查研究，分析了马铃薯种性退化的具体原因，采用了科学的连作栽培方法，提高了土壤微生物的多样性及肥力，为以后马铃薯的种植工作提供了更多的借鉴依据，促进了马铃薯产业种植的健康稳定发展。

一、试验材料与方法

（一）试验材料

本次试验在固定的乡镇进行，当地年平均气温为9 ℃，年降水量在600 mm 左右，黄土属于当地土壤的主要构成部分。试验分析马铃薯连作栽培后，土壤微生物多样性的变化情况。

（二）试验设计

本次试验从2008 年开始，在不同连作时间地块中种植陇薯3号，其中连作0 年为对照组，连作2 年、5 年及10 年为观察组。马铃薯的种植行间距为35 cm×40 cm。试验开始至结束，每块地的连作年限不同，其他条件均相同。2018年马铃薯盛花时期，取其根部底层5 cm 以下的土壤，分为两份进行鉴定检验。其中，一份分析土壤微生物，另一份分析鉴定土壤AM真菌。利用平板计数法分析土壤中微生物，并采用高氏1 号培养基与PDA 培养基培养放线菌、真菌以及细菌等。利用Biolog Eco 板测定土壤微生物的多样性，利用某种属孢子数与土壤AM 真菌孢子数的比值计算土壤中的AM 真菌，之后收集数据制作表格，进行方差与多元化分析。

表1 马铃薯连作栽培对土壤微生物群落的影响

表2 马铃薯连作栽培AM 真菌多样性变化情况

二、结果

（一）马铃薯连作栽培对土壤微生物群落的影响

由表1 可知，连作0 年的马铃薯，土壤中的菌落群数较多，在连作10 年后，土壤中微生物群落与细菌种类均明显减少，总量也出现下降趋势。与连作0 年相比，连作5 年与连作10 年土壤中的细菌与微生物数量明显下降，但两者之间的差异并不明显。由此可知，随着马铃薯连作时间的延长，根际土壤环境较为单一，真菌与放线菌易被积累，数量逐渐增多。而放线菌与真菌的增加会产生大量抑制细菌与微生物生长的物质，从而降低细菌与微生物的数量。

（二）马铃薯连作栽培AM 真菌多样性变化情况

由表2 可知，随着连作年限的增加，AM 真菌出现频率呈现先上升后下降的趋势，在连作5 年后达到最大值。球囊霉多样性方面，连作5 年效果最好，其次为连作2 年、连作10 年，且其他菌属的规律也类似于球囊霉。由此可以看出，随着连作年限的增加，真菌的多样性会逐渐减弱，真菌优势种群的变化会直接影响土壤微生物群落的结构。

三、讨论

（一）马铃薯连作对土壤微生物菌群的影响

在不同的连作年限下，马铃薯种植土壤中的微生物多样性存在较大差异，且连作会降低土壤细菌的多样性，提高真菌的多样性。在相同的连作年限中，相较马铃薯播种前，成熟期马铃薯根部土壤中的细菌与真菌多样性会出现一定程度的降低，这主要因为马铃薯生长期间，根系会分泌不利于微生物生长的物质，降低了其菌落的多样性。

连作后，马铃薯土壤中的细菌比例也会发生较大改变，其中芽孢杆菌等有益菌群会不断减少，降低了土壤的肥力。如枯草芽孢杆菌的减少，会导致土壤中存在大量的酚酸类化合物；球形芽孢杆菌的减少会降低土壤的固氮效应。这些细菌的减少也会导致罗尔斯等马铃薯致病细菌的增多，增大了马铃薯患病的几率。分析发现，连作10 年马铃薯的地块中，放线菌中梭菌比例上升，土壤中有益菌群的数量不断减少，潜在病原菌不断增加，破坏了马铃薯根系细菌群的基本功能。在本次试验中，并未检测出马铃薯的致病真菌，可能因为检测库中的数据并不完善，不能全面反馈检测结果。因此，在此后的研究中还应进一步分析真菌遗传多样性的方法，加大研究力度。

（二）马铃薯连作的障碍原因

土壤肥力、自毒作用以及微生物生长环境的恶化均会导致马铃薯出现连作障碍问题，本次试验地的土壤肥力较高，虽然连作多年马铃薯，但肥力基本未受影响。因此，马铃薯生长于肥力较强的土壤环境中，其存在较高的全氮与有机质，在连作栽培模式下，土壤肥力的减弱属于渐进过程，整个研究期间可以满足马铃薯的基本生长需求。

通过研究发现，马铃薯的连作栽培会改变土壤中的微生物群落，降低了有益菌的比例，增加了致病细菌的比例，导致微生物的生长环境不断恶化。通过试验数据可知，虽然正茬种植马铃薯与连作栽培并未表现出明显差异，但随着土壤环境的不断恶化，微生物多样性会逐渐减少，此后马铃薯的生长状况会越来越差。除此之外，虽然长期连作栽培马铃薯可以导致土壤中出现潜在的致病细菌群，但马铃薯病虫害发生并不严重，主要因为其受植物、微生物、气候以及土壤等多方面因素的影响，单一的因素改变无法针对此试验现象作出合理解释，还有待此后进一步加大研究力度。

马铃薯的持续连作会影响土壤中放线菌与真菌的数量，会导致碳源微生物种群的减少，影响真菌群落中AM 菌落的多样性，从而改变了优势种群的结构。由此得出，长期连作栽培会改变马铃薯根部土壤微生物的生态环境，导致群落结构的改变，甚至发生功能失调的问题。