趙帆　趙密珍　王鈺

摘要：選取大棚草莓不同連作年限的土壤為試材，以相鄰露地小麥田土壤為對照，研究其種植草莓對土壤養(yǎng)分含量及微生物區(qū)系的影響。結(jié)果表明，隨草莓連作年限的增加，0～10、10～20、20～30 cm不同土層的細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量多有不同程度的增加，且真菌在微生物中的比例不斷增加，土壤由高肥力的“細(xì)菌型”土壤向低肥力的“真菌型”土壤轉(zhuǎn)變；連作土壤的蔗糖酶活性、脲酶活性、EC值明顯高于對照，pH值與對照相比變化不大；不同連作年限土壤的養(yǎng)分含量主要集中在0～10、10～20 cm土層；土壤細(xì)菌數(shù)量與速效鉀含量、速效磷含量、有效鋅含量、硼含量及EC值呈顯著正相關(guān)，真菌數(shù)量與速效鉀含量、速效磷含量、硼含量、EC值呈極顯著正相關(guān)，放線菌數(shù)量只與有效鋅含量呈顯著正相關(guān)。

關(guān)鍵詞：草莓；連作；土壤；微生物；酶活性；養(yǎng)分；真菌；細(xì)菌；放線菌

中圖分類號(hào)： S668406文獻(xiàn)標(biāo)志碼：

文章編號(hào)：1002-1302（2017）16-0110-04

收稿日期：2016-11-03

基金項(xiàng)目：江蘇省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究開發(fā)示范類項(xiàng)目（編號(hào)：BE2016369）；江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金[編號(hào)：CX（14）2017）]。

作者簡介：趙帆（1993—），男，江蘇南京人，碩士研究生，從事農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)研究。E-mail：843003818@qqcom。

通信作者：趙密珍，研究員，從事漿果類果樹種質(zhì)資源收集、評(píng)價(jià)與創(chuàng)新利用研究。E-mail：njzhaomz@163com。

草莓（Fragaria×ananassa Duch）為薔薇科草莓屬植物，是一種營養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的水果，因其色、香、味俱佳，深受消費(fèi)者青睞。隨著人口數(shù)量增加和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，耕地面積逐漸減少，特別是近年來設(shè)施農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，設(shè)施草莓栽培面積逐年增加，導(dǎo)致連作障礙發(fā)生越來越嚴(yán)重。有研究認(rèn)為，連作會(huì)導(dǎo)致土壤養(yǎng)分失衡、理化性質(zhì)惡變、微生物群落變化、作物自毒物質(zhì)積累等[2-4]。土壤養(yǎng)分含量高低是衡量土壤質(zhì)量的一個(gè)重要方面，有研究表明，連作土壤中有效養(yǎng)分的含量增加[5-7]、細(xì)菌數(shù)量降低、真菌數(shù)量增多[8]。有關(guān)草莓連作與土壤病害、自毒物質(zhì)、土壤酶活性和養(yǎng)分等的研究有所報(bào)道[9-11]，但不同連作年限草莓土壤不同土壤層微生物數(shù)量、酶活性和養(yǎng)分含量的研究尚未見報(bào)道。土壤中微生物的種類、數(shù)量及其變化一定程度上反映了土壤有機(jī)碳的礦化速度及各種養(yǎng)分的存在狀態(tài)，同時(shí)，微生物種群結(jié)構(gòu)失衡是導(dǎo)致作物減產(chǎn)、土壤質(zhì)量下降的主要原因之一。土壤酶的活性反映土壤中進(jìn)行各種生物化學(xué)過程的強(qiáng)度和方向，是土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的媒介[12]，直接影響土壤養(yǎng)分的有效性和供給狀態(tài)。因此，通過分析土壤中微生物數(shù)量和酶的活性及土壤養(yǎng)分變化的關(guān)系，可以綜合反映土壤質(zhì)量特征。本試驗(yàn)以大棚草莓連作土壤為對象，研究不同連作年限草莓土壤不同土層的土壤養(yǎng)分、微生物區(qū)系及酶活性變化，探明草莓連作對土壤環(huán)境的影響及連作障礙機(jī)理的形成，為草莓優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)及可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1材料與方法

11樣品采集與處理

2016年5月下旬草莓收獲后，自江蘇省東海石榴鎮(zhèn)草莓基地分別采集連作紅頰草莓2年、9年的大棚土壤為試材，以相鄰的露地小麥田土壤為對照（CK）。連作土壤樣品采集區(qū)的大棚連成一片，土壤類型主要為沙質(zhì)，樣本成土母質(zhì)相同。土壤樣本采集時(shí)按等距離原則進(jìn)行，各采樣點(diǎn)按“S”形分別布點(diǎn)采集0～10、10～20、20～30 cm土層的土壤。每個(gè)連作土壤采自3個(gè)大棚，每棚采5個(gè)點(diǎn)。同一土層的土壤混合均勻，按四分法處理，將約2 kg的樣品帶回實(shí)驗(yàn)室。

將采集的土樣去掉植物根系、落葉、石塊等，用滅菌的塑料袋包扎密封，一部分4 ℃冰箱保存，供測定土壤微生物數(shù)量；一部分樣品自然風(fēng)干，研磨過08 mm尼龍篩，混勻，取100 g樣品，再研磨，過016 mm尼龍篩，貯存，用于測定土壤養(yǎng)分及酶活性。

12測定方法

分別采用堿解擴(kuò)散法、重鉻酸鉀容量法-稀釋熱法、碳酸氫鈉浸提鉬銻抗比色法、乙酸銨浸提火焰光度計(jì)法測定堿解氮、有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀的含量；沸水提取，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-aes）測定硼含量；DTPA提取，ICP-aes測定鋅、鐵、錳的含量；乙酸銨提取，ICP-aes測定鈣、鎂的含量；無二氧化碳蒸餾水（水土比5 ∶1）浸提，用Mettler Toledo型pH計(jì)測定土壤pH值；土壤脲酶、蔗糖酶分別用比色法測定[14]；土壤細(xì)菌、真菌、放線菌分別用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、馬丁培養(yǎng)基、改良高氏培養(yǎng)基培養(yǎng)一定時(shí)間，計(jì)數(shù)培養(yǎng)皿上生長的菌落，以菌落形成單位表示，菌數(shù)（CFU/g）=菌落平均數(shù)×稀釋倍數(shù)[15]。

13數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010、SPSS 170軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與分析

21連作土壤的養(yǎng)分含量、酶活性和微生物數(shù)量

211連作土壤的微生物數(shù)量和酶活性由表1可知，隨連作年限的增加，不同土層的細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量多有不同程度的增加；同一連作土壤中，以細(xì)菌為主，數(shù)量相對較多；隨連作年限的增加，真菌在微生物中的比例有所增加，具體表現(xiàn)在細(xì)菌數(shù)量/真菌數(shù)量、放線菌數(shù)量/真菌數(shù)量的比例多呈減小趨勢。土壤酶活性是土壤肥力的重要指標(biāo)之一。由表2可知，不同連作年限的不同土層，其蔗糖酶、脲酶的活性多高于對照，蔗糖酶活性呈逐漸增加的趨勢，脲酶活性呈先增加后減少的趨勢

注：表中差異顯著性分析分每個(gè)處理0～10、10～20、20～30 cm不同土層及不同處理0～30 cm土層進(jìn)行。不同小寫字母、大寫字母分別表示處理間差異顯著（P<005）、極顯著（P<001）。表2～表4同。

212連作土壤的養(yǎng)分含量由表3可知，隨連作年限的增加，不同土層的有機(jī)質(zhì)、堿解氮的含量呈先增加后減少趨勢，速效鉀、速效磷的含量和EC值呈逐漸增加趨勢，其中速效鉀、速效磷的含量增加幅度相對較大；隨土層深度的增加，不同連作年限土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀、速效磷的含量多呈降低趨勢，0～10、10～20 cm土層的養(yǎng)分含量相對較高。由表4可知，隨連作年限的增加，不同土層有效鈣、有效鎂的含量呈先減少后增加趨勢，有效鐵、有效錳的含量呈先增加后減少趨勢，有效鋅、硼的含量呈逐漸增加趨勢，其中有效鐵、有效鋅的含量變化幅度相對較大，可能是由于農(nóng)戶在補(bǔ)充中微量元素肥的過程中偏施有效鐵、有效鋅的緣故；不同連作年限土壤，大部分微量元素主要集中在0～10、10～20 cm土層。

22土壤微生物數(shù)量、酶活性與土壤養(yǎng)分的關(guān)系

由表5可知，土壤細(xì)菌數(shù)量與速效鉀、速效磷、有效鋅、硼的含量呈顯著正相關(guān)，與EC值呈極顯著正相關(guān)；真菌數(shù)量與速效鉀含量、速效磷含量、硼含量、有效鋅含量、EC值呈極顯著正相關(guān)；放線菌數(shù)量與有效鋅含量呈顯著正相關(guān)；蔗糖酶活性與有效鋅、硼的含量呈顯著正相關(guān)，與速效鉀含量、速效磷含量、EC值呈極顯著正相關(guān)；脲酶活性與養(yǎng)分含量無顯著相關(guān)性。

注：“”“”分別表示因子間有顯著、極顯著性相關(guān)。

3討論

大棚草莓連作土壤的養(yǎng)分變化、累積，可能與栽培過程肥料的種類和施用量及灌溉條件等管理措施有關(guān)。另外，設(shè)施大棚栽培條件下，土壤缺少雨水淋洗及相應(yīng)的水分運(yùn)移也可能是造成表層土壤養(yǎng)分累積的重要原因[16]。試驗(yàn)結(jié)果表明，不同連作年限土壤的絕大多數(shù)養(yǎng)分主要集中在0～10、10～20 cm土層，這可能是因?yàn)椴葺捣植驾^淺，根系從土壤中吸收的養(yǎng)分經(jīng)殘茬表層釋放，進(jìn)一步導(dǎo)致土壤表層的養(yǎng)分含量升高；不同土層的有機(jī)質(zhì)、堿解氮的含量隨連作年限的增加呈先增加后減少的趨勢，可能是化學(xué)氮肥施入土壤，經(jīng)過一系列如硝化淋溶、反硝化等途徑損失，雖然連作2年土壤中的堿解氮含量有所增加，但隨連作程度的增加、硝化淋溶和反硝化作用的持續(xù)影響，土壤中堿解氮的含量會(huì)逐漸變少；連作9年土壤中的有機(jī)質(zhì)含量出現(xiàn)減少，可能是因?yàn)槿展鉁厥彝寥罍囟雀?，微生物活?dòng)旺盛，加速了土壤有機(jī)質(zhì)的分解，另一方面日光溫室內(nèi)施用的有機(jī)肥以雞糞、豬糞為主，此類肥料含速效性養(yǎng)分、纖維素較少，分解速度快，對土壤腐殖質(zhì)形成的貢獻(xiàn)不大；土壤中速效鉀含量、速效磷含量和EC值隨連作程度的增加而逐漸增加，其中速效鉀含量、速效磷含量增加較為迅猛，這是由于磷、鉀淋溶較少，容易在土壤中積累；連作9年的大棚土壤表層速效磷含量為200 mg/kg左右，堿解氮為 80 mg/kg 左右，達(dá)到豐富程度，而養(yǎng)分的富集一方面導(dǎo)致土壤鹽分累積，浪費(fèi)資源，污染環(huán)境，另一方面土壤硝態(tài)氮含量過高，也會(huì)使草莓硝酸鹽含量增高，草莓品質(zhì)下降。有研究表明，土壤鹽分積累是由于缺少雨水淋溶，而降水對日光溫室土壤的自然淋溶作用更為顯著，大棚土壤水分的蒸發(fā)也比露地有明顯增加，大部分時(shí)間土壤水分的運(yùn)動(dòng)方向與露地相反，水分自下而上運(yùn)動(dòng)，隨水分運(yùn)動(dòng)土壤鹽分逐漸向土表聚集，鹽分含量增加[17]。

隨草莓連作程度的加深，土壤pH值變化不大，連作9年土壤pH值為73，沒有呈現(xiàn)酸性，與范小峰等研究結(jié)論[18]不一致，可能是由于農(nóng)戶在每茬草莓收獲后施用大量菜籽餅等腐熟的有機(jī)肥改良土壤，并積極施用復(fù)合肥，這很好地抑制了土壤的酸化趨勢。蔗糖酶對增加土壤中的易溶性營養(yǎng)物質(zhì)發(fā)揮著重要的作用，土壤中蔗糖酶活性表征了土壤有機(jī)碳累積與分解轉(zhuǎn)化規(guī)律[19]。脲酶活性可用來表示土壤有機(jī)態(tài)氮向有效態(tài)氮的轉(zhuǎn)化能力和土壤無機(jī)氮的供應(yīng)能力[20]。試驗(yàn)結(jié)果表明，不同連作年限的不同土層，其蔗糖酶、脲酶的活性都明顯高于草莓非連作土壤，蔗糖酶活性呈逐漸增加的趨勢，脲酶活性呈先增加后減少的趨勢。有研究表明，不同作物連作對土壤酶活性的影響存在一定差異，施肥可以改善土壤營養(yǎng)缺乏、酶活性將低、土壤肥力下降等一系列問題，長期施肥會(huì)對土壤性質(zhì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響[21-22]。雖然草莓連作時(shí)間較長，但長期合理的施肥對土壤酶活性起到了一定的促進(jìn)效果。有研究表明，隨著酚酸類物質(zhì)的增多，土壤酶活性相應(yīng)升高，影響作物的生長發(fā)育，但達(dá)到一定濃度時(shí)，酚酸類物質(zhì)又會(huì)抑制酶活性[23]。草莓在生長過程中會(huì)分泌大量的酚酸物質(zhì)，這可能會(huì)影響土壤的酶活性，具體原因有待進(jìn)一步研究。

連作可使土壤微生物種群結(jié)構(gòu)失衡，進(jìn)而導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降，養(yǎng)分失衡[24-25]，這與土壤肥力及其微生物關(guān)系密切[26]。本研究表明，土壤細(xì)菌數(shù)量與速效鉀、速效磷、有效鋅、硼的含量呈顯著正相關(guān)，與EC值呈極顯著正相關(guān)，真菌數(shù)量與速效鉀含量、速效磷含量、硼含量、有效鋅含量、EC值呈極顯著正相關(guān)，放線菌數(shù)量與有效鋅含量呈顯著正相關(guān)，這說明土壤養(yǎng)分含量的變化會(huì)影響微生物的繁殖和積累；隨連作時(shí)間的延長，真菌數(shù)量普遍升高，說明隨連作時(shí)間的延長，土壤肥力會(huì)由“細(xì)菌型”向“真菌型”轉(zhuǎn)變，而真菌型土壤會(huì)導(dǎo)致作物發(fā)病較嚴(yán)重，主要是由于作物連作會(huì)使某些特定的微生物種群得到富集，特別是植物病原真菌，不利于土壤中微生物種群的平衡，這與王海霞等研究結(jié)果[27-29]一致，也可能是由于連作導(dǎo)致土壤容重增大，透氣性降低，不利于細(xì)菌的繁殖。另外，生產(chǎn)中大量施入氮肥，導(dǎo)致耕層土壤氮素逐漸積累、滲透壓降低，抑制了放線菌的生長，從而使作物發(fā)生根部病害，根系的發(fā)育受到影響，同時(shí)，氮肥的施入也易使微生物處于不活躍狀態(tài)，甚至阻礙了有益微生物的生長[30]。

總之，連作會(huì)使土壤中主要的養(yǎng)分含量升高，土壤由高肥力的“細(xì)菌型”土壤向低肥力的“真菌型”土壤轉(zhuǎn)變，土壤的真菌病害加重。土壤養(yǎng)分能直接或間接影響土壤的微生物種群結(jié)構(gòu)數(shù)量和酶活性[31-32]，而微生物是土壤健康的決定因素，可以通過微生物的變化預(yù)測土壤質(zhì)量[33-37]。

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