劉亞軍， 李 越， 馬 琨， 何文壽

(1.寧夏大學(xué)西北土地退化與生態(tài)恢復(fù)省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地,寧夏銀川 750021； 2.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏銀川 750021；

3.商丘市農(nóng)林科學(xué)院，河南商丘 476000)

馬鈴薯是西部地區(qū)的重要農(nóng)作物，栽培歷史悠久，具有穩(wěn)定的、較高的經(jīng)濟(jì)效益[1]。近年來(lái)，馬鈴薯主糧化促進(jìn)了寧夏南部山區(qū)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，使得其栽培面積不斷擴(kuò)大，致使馬鈴薯輪作倒茬困難。馬鈴薯多年連續(xù)不斷地種植導(dǎo)致馬鈴薯產(chǎn)量下降、土壤質(zhì)量下降、病蟲(chóng)害頻繁不斷地發(fā)生，而農(nóng)作物間作是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵。間作是一種集約化生產(chǎn)模式，在我國(guó)具有悠久的栽培歷史[2]。合理的間作模式不僅能夠利用作物對(duì)養(yǎng)分需求特性的不同而促進(jìn)養(yǎng)分的有效吸收，也能夠通過(guò)其時(shí)間、空間等方面的互補(bǔ)性高效利用水肥氣熱等資源[3]。已有研究指出，土壤酶活性和微生物群落結(jié)構(gòu)組成影響著土壤養(yǎng)分的吸收和轉(zhuǎn)化，土壤酶活性的降低與微生物結(jié)構(gòu)的失衡是導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降、作物減產(chǎn)的主要原因[4]。而作物合理的間作不僅能夠提高土壤中的養(yǎng)分含量、改善土壤的微環(huán)境，還能夠增加作物的產(chǎn)量，改善作物的品質(zhì)，提高作物的安全性[5]。傅佳等在重茬種植西洋參對(duì)土壤養(yǎng)分和微生物的研究中發(fā)現(xiàn)，土壤酶活性與根際微生物類群呈顯著正相關(guān)，可改善土壤中養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和吸收、根際微生物群落結(jié)構(gòu)的組成和數(shù)量[6]。汪春明等在馬鈴薯間作蠶豆的研究中認(rèn)為，間作模式有利于改善馬鈴薯連作栽培的根際微生態(tài)環(huán)境[7]。吳紅英等在沙地梨園間作研究中指出，間作可以增加梨樹(shù)各時(shí)期和各土層中土壤微生物群落的數(shù)量，改變土壤微生物群落中細(xì)菌、放線菌和真菌的比例[8]。劉均霞等在對(duì)玉米間作大豆的體系研究認(rèn)為，間作體系中玉米、大豆的土壤酶活性和根際土壤微生物數(shù)量顯著高于相應(yīng)的單作對(duì)照組，間作大豆處理的脲酶活性和根際土壤細(xì)菌數(shù)量顯著高于單作大豆對(duì)照組[9]。Li等在間作玉米和蠶豆的研究中采用測(cè)定磷脂脂肪酸(PLFA)含量的方法，證實(shí)間作模式對(duì)玉米和豆科作物根際微生物群落的結(jié)構(gòu)和功能有影響[10]?？梢?jiàn)，合理的間作模式可以改善土壤酶活性和微生物結(jié)構(gòu)組成，提升土壤質(zhì)量，對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育有著重要影響。本研究以單作馬鈴薯、蠶豆、蕎麥，馬鈴薯間作蠶豆、蕎麥為處理，通過(guò)研究馬鈴薯不同間作模式對(duì)土壤養(yǎng)分含量、土壤酶活性和土壤微生物群落的影響，揭示馬鈴薯不同間作模式下酶活性和微生物群落結(jié)構(gòu)變化的特點(diǎn)，旨在為馬鈴薯合理間作提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)概況

該試驗(yàn)于2015年4—10月在寧夏農(nóng)林科學(xué)院固原頭營(yíng)科研基地徐河村進(jìn)行，地處東經(jīng)106°44′、北緯36°10′，海撥 2 341 m。初霜期9月上、中旬，終霜期5月上、中旬，無(wú)霜期140 d左右，降水291～415 mm，屬半干旱半濕潤(rùn)地區(qū)。供試土壤為黃綿土，土壤基礎(chǔ)理化性狀為：有機(jī)質(zhì)含量 10.63 g/kg，全氮含量0.258 g/kg，全磷含量0.645 g/kg，堿解氮含量20.51 mg/kg，速效磷含量45.5 mg/kg，速效鉀含量170.5 mg/kg，土壤pH值9.00。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與樣品采集

試驗(yàn)采用單因素區(qū)組設(shè)計(jì)，種植方式分為：處理1，馬鈴薯單作(MP)；處理2，蠶豆單作(MF)；處理3，蕎麥單作(MW)；處理4，馬鈴薯+蠶豆(P+F)；處理5，馬鈴薯+蕎麥(P+W)。小區(qū)面積為6 m×4 m，4次重復(fù)。供試馬鈴薯為青薯9號(hào)，蠶豆(faba bean)為青蠶11號(hào)，蕎麥(buckwhea)為寧蕎1號(hào)。種植2行馬鈴薯，間種2行蠶豆或蕎麥，馬鈴薯株行距為40 cm×60 cm，蕎麥行距為30 cm，蠶豆株行距為 20 cm×20 cm。馬鈴薯與蠶豆間距30 cm，馬鈴薯與蕎麥間距35 cm。

試驗(yàn)地前茬作物為玉米，秋翻，返春后耙耱整地，播種前施用優(yōu)質(zhì)農(nóng)家肥30 000 kg/hm2、尿素255 kg/hm2，磷酸二銨170 kg/hm2，磷酸二氫鉀90 kg/hm2，其中70%氮肥作基肥，30%氮肥作追肥。4月25日播種蠶豆、馬鈴薯，5月23日播種蕎麥，8月12日收獲蠶豆，9月20日收獲蕎麥、馬鈴薯。

在馬鈴薯花期，選擇毗鄰馬鈴薯的1行，通過(guò)土鉆利用五點(diǎn)取樣法隨機(jī)取五處土壤，把取到的土樣混合后放入冰盒中帶回實(shí)驗(yàn)室。土壤樣品一部分存于4 ℃冰箱，用于土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與生物量的測(cè)定；一部分自然風(fēng)干，用于土壤理化性質(zhì)和酶活性的分析。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 土壤理化性狀 土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法；全氮含量采用半微量凱氏法；堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法；全磷含量采用HClO4-H2SO4法；速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3法；速效鉀含量采用NH4OAc浸提火焰光度法；土壤pH值(1 ∶5土水比)的測(cè)定參照文獻(xiàn)[11]。

1.3.2 土壤酶活性測(cè)定方法 土壤脲酶活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定；土壤堿性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定；土壤過(guò)氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測(cè)定[12]。

1.3.3 土壤微生物群落的測(cè)定 土壤微生物群落結(jié)構(gòu)組成采用稀釋平板法測(cè)定。其中，細(xì)菌培養(yǎng)采用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基；真菌培養(yǎng)采用馬鈴薯-蔗糖瓊脂(PDA)培養(yǎng)基；放線菌培養(yǎng)采用改良高氏一號(hào)培養(yǎng)基[13]。

以土壤微生物磷脂脂肪酸(PLFA)含量反映土壤微生物生物量，其測(cè)定步驟為：稱取相當(dāng)于4 g干土質(zhì)量的新鮮土樣于棕色培養(yǎng)瓶中，加入磷酸緩沖液 30 mL 和甲醇 ∶三氯甲烷(2 ∶1)溶液105 mL后振蕩2 h，取出分別加入三氯甲烷和無(wú)菌超純水各36 mL，振蕩混勻，在黑暗中培養(yǎng)18～24 h；吸掉試劑瓶上層的水和甲醇，用無(wú)水硫酸鈉除去未吸凈的水，然后進(jìn)行過(guò)濾、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮。其中利用固相萃取技術(shù)，通過(guò)SPE固相萃取小柱進(jìn)行脂肪酸分離。最后加內(nèi)標(biāo)液(十九碳酸甲酯)0.5 mL，用GC-MS分析。經(jīng)甲酯化后采用Agilent 6850型氣相色譜儀測(cè)定，在進(jìn)樣口為 300 ℃、H2流量為 30 mL/min、色譜柱為Agilent HP-5MS，30 μm×250 μm×0.25 μm，二階程序升高柱溫(170 ℃時(shí)按照5 ℃/min升至260 ℃，而后40 ℃/min升至300 ℃，維持 2 min)，測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)樣品成功后再分析待檢樣品。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，DPS 7.05進(jìn)行方差分析(LSD法)，Canoco 4.5進(jìn)行多元分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯不同間作模式對(duì)土壤化學(xué)性狀的影響

由表1可知，馬鈴薯收獲期間作土壤養(yǎng)分含量與單作相比發(fā)生了較大變化。其中，馬鈴薯間作蠶豆土壤養(yǎng)分含量與單作馬鈴薯相比均有不同程度的增加，其全磷、堿解氮、有機(jī)質(zhì)含量分別顯著增加9.10%、14.54%、17.87%(P<0.05)；與單作蠶豆相比，除全氮、全磷含量顯著增加外，其余養(yǎng)分含量顯著下降。經(jīng)分析，在茄科與豆科的間作中，由于豆科作物根瘤菌具有固定空氣氮素作用和地下根系交互作用，從而會(huì)促進(jìn)氮素的轉(zhuǎn)化與吸收，蠶豆收獲后由于間作系統(tǒng)的恢復(fù)作用促進(jìn)馬鈴薯對(duì)其他養(yǎng)分的吸收和轉(zhuǎn)化，較單作馬鈴薯可以提高土壤中的養(yǎng)分含量。

表1 馬鈴薯不同間作模式對(duì)土壤化學(xué)性狀的影響

與單作馬鈴薯相比，馬鈴薯間作蕎麥土壤的全磷、有機(jī)質(zhì)含量顯著提高，其余無(wú)顯著變化；與單作蕎麥相比，其土壤速效磷含量顯著增加，其余養(yǎng)分含量無(wú)顯著性變化，說(shuō)明在茄科與蓼科的間作系統(tǒng)中由于根系之間的交互作用，增加了磷肥的吸收與轉(zhuǎn)化，并提高了磷的利用效率。馬鈴薯是喜鉀作物，2種作物間作時(shí)可促進(jìn)對(duì)鉀的吸收，與單作蕎麥相比減少土壤速效鉀含量。而間作蠶豆、蕎麥的土壤pH值與單作馬鈴薯相比分別下降1.27%、1.39%。有研究認(rèn)為，間作栽培會(huì)改變土壤的pH值，進(jìn)而影響土壤中養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和吸收[14]。而本研究中間作模式下馬鈴薯土壤各養(yǎng)分含量較單作馬鈴薯處理均有不同程度的增加，可見(jiàn)間作系統(tǒng)中由于根系交互作用以及蠶豆收獲后對(duì)馬鈴薯的恢復(fù)作用促進(jìn)了土壤中的營(yíng)養(yǎng)吸收以及養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化，說(shuō)明合理的間作可以影響土壤pH值以及改善土壤的養(yǎng)分質(zhì)量。

2.2 馬鈴薯不同間作模式對(duì)土壤酶活性的影響

土壤酶活性反映了土壤中各種生物化學(xué)過(guò)程的強(qiáng)度和方向，它與土壤肥力狀況、理化特性和農(nóng)業(yè)措施有著較為顯著的相關(guān)性，是土壤肥力評(píng)價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)之一[15]。由表2可知，與單作馬鈴薯相比，馬鈴薯間作蠶豆的土壤脲酶和堿性磷酸酶活性分別顯著增加22.05%、20.00%，過(guò)氧化氫酶無(wú)顯著變化；而與單作蠶豆相比，土壤脲酶活性顯著增加，堿性磷酸酶顯著下降，過(guò)氧化氫酶活性顯著性下降。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，脲酶對(duì)尿素的轉(zhuǎn)化和作用具有重要的影響，堿性磷酸酶可加速有機(jī)磷的脫磷速度，磷酸酶的積累對(duì)有效磷具有重要的作用，豆科作物根瘤菌的固氮作用促進(jìn)了其對(duì)氮素的吸收和利用，蠶豆根系可分泌磷酸酶，從而提高了土壤中磷酸酶的活性。在馬鈴薯間作蠶豆的模式中蠶豆收獲后，由于恢復(fù)作用后期馬鈴薯增加了對(duì)有效磷的吸收，從而提高了土壤中堿性磷酸酶的活性。

表2 馬鈴薯不同間作模式對(duì)土壤酶活性的影響

馬鈴薯間作蕎麥與單作馬鈴薯相比土壤酶活性無(wú)顯著性變化；與單作蕎麥相比，土壤脲酶活性顯著下降19.54%，堿性磷酸酶和過(guò)氧化氫酶無(wú)顯著性變化。在茄科與蓼科的兼間作系統(tǒng)中增加了對(duì)土壤氮素的吸收，降低了脲酶的活性。過(guò)氧化氫酶是一種氧化還原酶，其作用在于破壞對(duì)生物體有毒的過(guò)氧化氫，該間作模式并沒(méi)有表現(xiàn)出顯著的差異。因此，合理的間作模式可顯著提高土壤中的酶活性，對(duì)土壤中養(yǎng)分的吸收轉(zhuǎn)化起較大的影響。

2.3 馬鈴薯不同間作模式對(duì)土壤微生物的影響

由表3可知，單作蠶豆的微生物總?cè)郝鋽?shù)最低，馬鈴薯間作蠶豆的微生物總?cè)郝鋽?shù)最高。馬鈴薯間作蠶豆、蕎麥較單作馬鈴薯的真菌、細(xì)菌數(shù)量上升，放線菌數(shù)量下降，其中馬鈴薯間作蕎麥處理中的放線菌數(shù)量顯著下降36.5%(P<0.05)。而從微生物各結(jié)構(gòu)所占的比例可以看出，馬鈴薯間作蠶豆、蕎麥處理中的細(xì)菌所占比例上升，放線菌所占比例下降。不同作物根際土壤都有其特定的微生物區(qū)系，而不同間作模式對(duì)探究根際土壤中微生物結(jié)構(gòu)、研究馬鈴薯根際土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化過(guò)程具有重要的意義[16]。由以上結(jié)果可以推測(cè)，馬鈴薯與豆科、蓼科作物間作時(shí)細(xì)菌數(shù)量的累計(jì)增長(zhǎng)會(huì)抑制放線菌的轉(zhuǎn)化，從而導(dǎo)致放線菌數(shù)量下降，對(duì)土壤中養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和吸收產(chǎn)生影響。

表3 馬鈴薯不同間作模式對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)組成的影響

磷脂脂肪酸(PLFA)是土壤經(jīng)甲基化提取磷脂成分后得到的脂肪酸產(chǎn)物，其中磷脂是活細(xì)胞膜的基本成分，具有多樣性和生物學(xué)特異性，且脂肪酸只存在于活細(xì)胞中，因此PLFA適用于微生物群落的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，常被用于土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的測(cè)定[17-18]。由表4可知，單作馬鈴薯土壤微生物主要類群的PLFA含量最高，單作蕎麥主要類群的PLFA含量最低，其中單作蕎麥革蘭氏陽(yáng)性菌(G+)中的含量與單作馬鈴薯相比差異達(dá)到顯著性水平(P<0.05)。間作模式中土壤微生物群落的PLFA含量與單作馬鈴薯相比發(fā)生了較大的變化，其中間作蕎麥的菌根真菌(AMF)中的含量顯著下降55.6%(P<0.05)。

表4 馬鈴薯不同間作模式對(duì)土壤微生物群落生物量的影響

2種間作模式中革蘭氏陽(yáng)性菌(G+)和革蘭氏陰性菌(G-)的生物量以及細(xì)菌的生物量與單作馬鈴薯相比出現(xiàn)不同程度的下降趨勢(shì)，馬鈴薯間作蕎麥的細(xì)菌生物量較單作蕎麥有所增加，但差異不顯著。馬鈴薯間作蕎麥的總生物量較單作蕎麥升高，其余間作模式中的土壤微生物總生物量均低于各自單作對(duì)應(yīng)的總微生物量，但均無(wú)顯著性差異。馬鈴薯間作蕎麥中的G+生物量/G-生物量以及馬鈴薯間作蠶豆、間作蕎麥中的真菌生物量/細(xì)菌生物量較單作馬鈴薯有所降低，間作蠶豆的G+生物量/G-生物量的值升高，但均無(wú)顯著性差異。

由以上結(jié)果可知，茄科與豆科、蓼科間作會(huì)減少土壤中細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物主要類群的生物量，說(shuō)明茄科與豆科、蓼科間作改變了土壤微生態(tài)的環(huán)境，在一定程度上削弱了馬鈴薯根際土壤微生物主要類群PLFA的生物量；而真菌生物量/細(xì)菌生物量的值降低和間作蠶豆中G+生物量/G-生物量的值升高，均表明間作有利于促進(jìn)土壤向高肥效的“細(xì)菌型”土壤類型轉(zhuǎn)變。

2.4 土壤微生物群落結(jié)構(gòu)組成與土壤因子之間的相互關(guān)系

多元分析結(jié)果(圖1-A、圖1-B)顯示，各排序軸都能在超過(guò)56%的累計(jì)貢獻(xiàn)率上解釋土壤微生物結(jié)構(gòu)及微生物生物量變化與環(huán)境因子間的關(guān)系。排序圖(圖1-A、圖1-B)反映了各根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)最適宜生活的土壤環(huán)境，各處理點(diǎn)分散較為明顯，說(shuō)明馬鈴薯不同間作模式下形成了不同的土壤微生態(tài)環(huán)境，各處理間有差異。由圖1-A可知，排序軸累積解釋的信息量達(dá)70.1%。因此，基于特征向量載荷因子相聯(lián)系的排序軸1和軸2最大程度地解釋了不同處理之間土壤環(huán)境因子對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響。土壤細(xì)菌、真菌數(shù)量除與全氮含量成銳角外，與其他環(huán)境因子都成鈍角；而放線菌數(shù)量與全磷含量、速效氮含量、pH值成銳角，與其他環(huán)境因子呈鈍角。由于圖1-A中2條射線代表其相關(guān)性，銳角代表呈正相關(guān)，其夾角越小，相關(guān)性越強(qiáng)，鈍角與之相反，鈍角越大負(fù)相關(guān)性越大。說(shuō)明細(xì)菌、真菌數(shù)量與全氮含量呈正相關(guān)性，受全氮含量環(huán)境因子影響較大，與其他環(huán)境因子呈負(fù)相關(guān)性。放線菌數(shù)量與土壤全磷含量、速效氮含量、pH值呈正相關(guān)性，與其他環(huán)境因子呈負(fù)相關(guān)性。

圖1-B顯示了不同處理下微生物生物量與環(huán)境因子的制約關(guān)系，土壤微生物生物量與環(huán)境因子也表現(xiàn)出一定的相關(guān)性。其中，菌根真菌生物量與全氮含量呈負(fù)相關(guān)性，而與其他環(huán)境因子都呈正相關(guān)性，原生動(dòng)物、細(xì)菌、放線菌、真菌、G+、G-生物量與有機(jī)質(zhì)、全磷、速效磷、速效鉀的含量有良好的相關(guān)關(guān)系，與其他環(huán)境因子呈負(fù)相關(guān)性。由圖1可以看出，5種種植模式分別位于不同的象限，說(shuō)明種植模式不同，土壤微生物結(jié)構(gòu)和土壤微生物生物量不同，受環(huán)境因子的影響也不相同。綜合可知，馬鈴薯不同間作模式下土壤微生物結(jié)構(gòu)和微生物生物量的變化與土壤環(huán)境因子有著密切聯(lián)系，受多種環(huán)境因子制約。

3 討論

3.1 不同間作模式對(duì)土壤理化與生物學(xué)性狀的影響

土壤養(yǎng)分是作物攝取養(yǎng)分的主要來(lái)源之一，在作物養(yǎng)分吸收總量中占有很高的比例，土壤養(yǎng)分含量的高低關(guān)系著植株能否健康生長(zhǎng)或生存。已有大量的研究表明，合理的間作可以提升土壤中的養(yǎng)分含量。郝艷如等在玉米、小麥間作的研究中表明，間作模式提高了土壤中的有效養(yǎng)分含量，改善了土壤根部供肥能力和養(yǎng)分吸收環(huán)境[19]；代會(huì)會(huì)等在豆科間作試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，間作可以增加土壤中全氮、速效氮、速效鉀和速效磷含量，并且提高作物產(chǎn)量[20]。本研究結(jié)果表明，在茄科與蓼科、豆科的間作中，不同的間作模式與單作馬鈴薯相比不同程度地提高了土壤中的養(yǎng)分含量，降低了pH值，其中間作蠶豆的堿解氮、有機(jī)質(zhì)含量，間作蕎麥的速效磷、全氮、有機(jī)質(zhì)含量增加較多，且差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)，這與代會(huì)會(huì)等的研究結(jié)果[20]較為一致。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，茄科在與豆科、蓼科的間作系統(tǒng)中由于空間、根系和生理等方面的需求差異以及互補(bǔ)性，使得土壤中的養(yǎng)分和自然資源得到最大的利用，從而提高土壤中的養(yǎng)分含量。

土壤酶是生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)交換等生態(tài)過(guò)程中活躍的生物活性物質(zhì)，且土壤堿性磷酸酶、過(guò)氧化氫酶、脲酶的活性能夠分別反映出土壤磷素供應(yīng)狀況、有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化速度和土壤氮素水平狀況，對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)起著至關(guān)重要的作用[12]。柴強(qiáng)等在研究間甲酚對(duì)間作模式中土壤微生物和酶活性的影響中指出，通過(guò)玉米+蠶豆發(fā)現(xiàn)間作模式對(duì)土壤磷酸酶和過(guò)氧化氫酶活性具有極顯著影響[21]；Zhou等在黃瓜間作洋蔥、大蒜的研究中表明，間作模式下土壤脲酶和過(guò)氧化氫酶活性高于黃瓜單作[22]。本研究結(jié)果表明，間作模式下磷酸酶、脲酶、過(guò)氧化氫酶活性升高，其中間作蠶豆的磷酸酶和脲酶活性與單作對(duì)照相比差異顯著，這與姜莉等的研究結(jié)果[23]較為一致。由于豆科作物根瘤菌的固氮作用以及收獲后馬鈴薯的恢復(fù)作用對(duì)間作馬鈴薯養(yǎng)分的吸收有較大影響，并且間作模式下作物之間對(duì)土壤養(yǎng)分的相互作用和利用促進(jìn)了土壤酶活性的變化，使得酶活性與土壤環(huán)境因子聯(lián)系變化更為敏感。

3.2 不同間作模式下土壤理化性狀對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

土壤微生物參與土壤的物質(zhì)交換和能量轉(zhuǎn)化，土壤酶參與土壤中許多重要的生物化學(xué)過(guò)程，二者共同成為評(píng)價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)[24]。而合理的間作可以改變土壤的微環(huán)境，由于根系分泌物、作物殘?bào)w和根系殘?bào)w在土壤中的累積，供給土壤微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)增加，因此增強(qiáng)了土壤微生物的活性，增加了土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)多樣性，進(jìn)而形成與之相適應(yīng)的微生物區(qū)系[25]。很多研究結(jié)果表明，合理的間作可以提高作物根際土壤微生物的數(shù)量[26]。其中宋亞娜等對(duì)小麥+蠶豆、玉米+蠶豆和小麥+玉米間作體系進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，間作能改變根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的組成，且證明了間作體系地上部多樣性與地下部多樣性存在著緊密聯(lián)系[27]；馬琨等在間作栽培對(duì)土壤微生物群落的影響中表明，間作栽培顯著地改變了根際土壤微生物主要功能群落的結(jié)構(gòu)[28]；吳娜等在馬鈴薯間作燕麥的研究中指出，馬鈴薯+燕麥(4 ∶2)的種植比例能改善根際土壤微生態(tài)環(huán)境，優(yōu)化根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)[29]。Artursson等研究認(rèn)為，根系分泌物中某種物質(zhì)促進(jìn)了根際土壤中革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌、AMF真菌的累積，從而相應(yīng)地增加了微生物的生物量[30]。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同間作模式下間作處理增加了真菌、細(xì)菌的數(shù)量，減少了放線菌的數(shù)量，但差異均不顯著。真菌比例變化較小、細(xì)菌比例增加，使土壤向著更高效的細(xì)菌型土壤轉(zhuǎn)化，而微生物群落總數(shù)的增加增大了微生物環(huán)境的多樣性。間作處理中土壤微生物群落細(xì)菌、放線菌、真菌的生物量較對(duì)照組減少，但細(xì)菌中革蘭氏陽(yáng)性菌生物量比例增加、真菌生物量/細(xì)菌生物量的值降低，表明間作模式能改變馬鈴薯根際土壤微生物群落的組成及環(huán)境的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

由以上結(jié)果說(shuō)明間作條件下，茄科與豆科或蓼科作物之間的根系橫向交叉，其根系分泌物改變了間作模式下土壤微生物的區(qū)系結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響了馬鈴薯根際土壤微生物的數(shù)量和活性，改變了土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)組成。由Canoco多元分析表明，土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和吸收與微生物群落結(jié)構(gòu)和微生物生物量的變化呈緊密的相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明間作模式不僅能提高土壤養(yǎng)分含量、酶活性，還能改變土壤中的微生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)生與環(huán)境因子相適應(yīng)的微生物區(qū)系。

4 結(jié)論

馬鈴薯間作蠶豆提高了土壤堿解氮、有機(jī)質(zhì)的含量，間作蕎麥提高了土壤速效磷、全氮、有機(jī)質(zhì)的含量，且差異達(dá)到顯著性水平(P<0.05)；馬鈴薯間作蠶豆顯著地提高了土壤磷酸酶和脲酶活性，而馬鈴薯間作蕎麥土壤酶活性與對(duì)照相比無(wú)顯著差異；間作模式降低了土壤中放線菌的比例，提升了土壤中細(xì)菌的比例，并且改變了土壤中微生物主要類群的PLFA含量；馬鈴薯不同間作模式下土壤養(yǎng)分與微生物群落結(jié)構(gòu)的變化較為緊密。