孫小花， 胡新元，陸立銀，謝奎忠，張 武

(1．甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯研究所，甘肅 蘭州 730070； 2．甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

隨著馬鈴薯產(chǎn)品價(jià)格的不斷提升和消費(fèi)逐步向高附加值產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變，一些企業(yè)及農(nóng)民合作組織為滿足旺盛的訂單需求造成馬鈴薯多年連作，致使產(chǎn)量和效益下降，土壤質(zhì)量退化，土壤病害連發(fā)等問(wèn)題頻發(fā)[1-2]，許多優(yōu)質(zhì)種薯生產(chǎn)基地馬鈴薯連作現(xiàn)象也極為普遍。因此，緩解和克服由于連作引起的土壤退化和營(yíng)養(yǎng)失衡等問(wèn)題已成為馬鈴薯生產(chǎn)過(guò)程中首要需解決的問(wèn)題。目前，關(guān)于連作問(wèn)題已經(jīng)在設(shè)施蔬菜[3-4]、瓜果[5]、花生[6]、豆類(lèi)[7-8]和中藥材[9-10]等作物上進(jìn)行了大量研究。馬鈴薯連作土壤障礙的形成機(jī)制及其克服與消除技術(shù)國(guó)內(nèi)外已有報(bào)道，主要從連作土壤致病菌的產(chǎn)生與病蟲(chóng)害作用機(jī)制[11]、植物化感與自毒作用[12]、連作對(duì)馬鈴薯光合作用的影響[13-14]、干物質(zhì)積累[15]、內(nèi)源激素代謝[16]，以及土壤基因組學(xué)[17]等不同角度試圖對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行理解和闡釋。而關(guān)于馬鈴薯不同連作年限土壤理化性質(zhì)及微生物特性的研究報(bào)道較為少見(jiàn)，且連作障礙產(chǎn)生的主要原因就是土壤理化性狀的改變以及土壤微生物組成的失衡。

因此，本研究以馬鈴薯不同連作年限的土壤為主要研究對(duì)象，依托田間定位試驗(yàn)，對(duì)馬鈴薯不同連作年限土壤容重、土壤結(jié)構(gòu)分維的變化，土壤總有機(jī)碳的積累，馬鈴薯主要生育期土壤酶活性的動(dòng)態(tài)，土壤微生物數(shù)量、菌群組成變化等方面進(jìn)行了探討，試圖從時(shí)間尺度上來(lái)探討土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)對(duì)馬鈴薯連作的響應(yīng)，評(píng)估可能的連作土壤障礙因子，明確馬鈴薯連作障礙機(jī)理，為解決連作土壤障礙因子的消減技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)布設(shè)在甘肅省定西市安定區(qū)寧遠(yuǎn)鎮(zhèn)紅土村，位于N35°26.714′，E104°50.886′，海拔1 991 m，試驗(yàn)地為平坦川地，屬中溫帶偏旱區(qū)，平均海拔2 000 m，日照時(shí)數(shù)2 476.6 h，年均氣溫6.4℃，≥10℃積溫2 239.1℃，無(wú)霜期140 d。多年平均降水量390.9 mm，年蒸發(fā)量1 531 mm，干燥度2.53，為典型的黃土高原半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)，屬一年一熟區(qū)。土壤為典型的黃綿土，不同連作年限土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分見(jiàn)表1。

表1 不同連作年限土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分

注：pH值根據(jù)水∶土=2.5得到。

Note: the pH value in the
Table was measured with water∶soil ratio of 2.5.

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地2009年種植小麥，2010年開(kāi)始進(jìn)行定位試驗(yàn)，2018年為定位試驗(yàn)第9年。試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，處理1：撂荒(CK1),2005年豌豆，2006年起撂荒；處理2：輪作(CK2),小麥/豌豆/馬鈴薯輪作；處理3：連作2 a馬鈴薯(2015-2017年連續(xù)種3 a馬鈴薯)；處理4：連作4 a馬鈴薯(2013-2017年連續(xù)種5 a馬鈴薯)；處理5：連作6 a馬鈴薯(2011-2017年連續(xù)種7 a馬鈴薯)。每個(gè)處理3次重復(fù)，每小區(qū)面積23.814 m2(寬4.2 m× 長(zhǎng)5.67 m)。馬鈴薯每個(gè)小區(qū)種植7行，株距37 cm，行距60 cm。每年3月下旬播種小麥，4月下旬播種馬鈴薯。小麥每hm2播種量為187.50 kg，施純N 及P2O5各105.00 kg、農(nóng)家肥3萬(wàn)kg。馬鈴薯在4月下旬播種，播種密度為67 500株·hm-2，施肥參照當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)，每hm2施P2O5108.00 kg、純N 135.00 kg、農(nóng)家肥3萬(wàn)kg，其中1/4的氮肥在現(xiàn)蕾期結(jié)合培土追施，其余作為基肥施入。播種和施肥均為機(jī)械化一次性完成，田間管理同當(dāng)?shù)卮筇铩?/p>

1.3 取樣

在馬鈴薯主要生育期選擇地勢(shì)、肥力等生態(tài)因子基本一致的有代表性的樣地在每個(gè)樣方內(nèi)按五點(diǎn)取樣， 根據(jù)試驗(yàn)要求分別取(1)播前0～20、20～40 cm土層，測(cè)土壤容重；(2)播前、收后0～40 cm土層原狀土，測(cè)土壤結(jié)構(gòu)分維；(3)播前0～20、 20～40、 40～60、 60～80、 80～100 cm土層土樣，自然風(fēng)干后研磨過(guò)0.15 mm篩，測(cè)土壤總有機(jī)碳(TOC)；(4)播前、苗期、盛花期、塊莖膨大期、成熟期分別在壟上馬鈴薯行間靠近植株根系處取樣，保鮮冷藏，測(cè)土壤酶活性和土壤微生物數(shù)量。所有土樣均去掉可見(jiàn)的植物根系和殘?bào)w。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 土壤化學(xué)因子[18]土壤pH值用電位法；全N用凱氏法；全P用堿熔-鉬銻抗比色法；全K用NaOH熔融-火焰光度法；堿解N用擴(kuò)散法；速效P用Olsen法；速效K用1 mol·L-1NH4Ac浸提-火焰光度法。

1.4.2 土壤容重 采用環(huán)刀法[18]。

1.4.3 土壤結(jié)構(gòu)分維 土壤粒徑分級(jí)采用中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所提出的我國(guó)土粒分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[19]，即砂粒粒徑為0.05～1 mm，粉粒粒徑為0.005～0.05 mm，粘粒粒徑<0.005 mm。取0～40 cm土層混合樣，過(guò)>4、4、2、1、0.5、0.25、0.15、0.125、0.055 mm篩。

1.4.4 土壤總有機(jī)碳 重鉻酸鉀氧化法[18]。采用“S”型取樣法，在馬鈴薯播前取0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土層混合樣。自然風(fēng)干后研磨過(guò)0.15 mm篩。稱(chēng)取通過(guò)0.15 mm篩孔的風(fēng)干土樣0.1～1 g，滴加0.800 mol·L-1K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液5 mL，再加入5 mL濃H2SO4。將試管放于170℃～180℃的油浴鍋中加熱5 min，后將試管中溶液倒入250 mL三角瓶中，定容至100 mL，加入鄰菲羅啉指示劑3滴，用標(biāo)準(zhǔn)的0.2 mol·L-1FeSO4滴定，記下FeSO4滴定體積(V)，計(jì)算土壤有機(jī)碳含量。

1.4.5 土壤酶活性 土壤脲酶采用比色法，過(guò)氧化氫酶采用 KMnO4滴定法，(轉(zhuǎn)化酶)蔗糖酶采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定[20]。

1.4.6 土壤微生物數(shù)量 采用平板計(jì)數(shù)法[21]。細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基， 真菌采用馬丁氏培養(yǎng)基， 放線菌采用高氏1號(hào)培養(yǎng)基。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

應(yīng)用SPSS 16.0和Excel 2010等軟件對(duì)試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、相關(guān)分析、顯著性檢驗(yàn)，并繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯不同連作年限土壤物理性狀

2.1.1 土壤容重 土壤容重是考量土壤綜合性質(zhì)的一個(gè)重要參考標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)不同處理土壤0～40cm土層容重的研究表明(見(jiàn)表2)：5種不同處理土壤容重在1.19～1.35 g·cm-3范圍內(nèi)，其中0～20 cm土層：土壤容重從小到大依次排序?yàn)檫B作6 a<撂荒(CK1)<連作2 a<輪作(CK2)<連作4 a；而20～40 cm土層土壤容重從小到大依次為連作6 a<輪作(CK2)<連作4 a<連作2 a<撂荒(CK1)。綜上所述，0～20 cm土層連作4 a土壤容重最大，為1.33 g·cm-3， 20～40 cm土層撂荒(CK1)處理土壤容重最大，為1.35 g·cm-3；不論哪個(gè)層次連作6 a處理土壤容重均最小，僅為1.19～1.22 g·cm-3。連作6 a土壤容重最小，說(shuō)明土壤疏松多孔，結(jié)構(gòu)性良好；反之，撂荒(CK1)容重大，土壤緊實(shí)板硬，缺乏團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，妨礙根系伸展，不利于馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育。

綜上分析，對(duì)馬鈴薯播前土壤而言，不同土地利用方式對(duì)土壤容重影響較大，撂荒處理土壤板結(jié)嚴(yán)重；隨著連作年限的增加，人為擾動(dòng)頻繁，土壤容重反而減小。

表2 不同處理土壤容重分析

注：同行數(shù)據(jù)后標(biāo)以不同字母者表示在P<0.05水平上差異顯著。

Note: Different letters in the same row indicate significant difference atP<0.05 level.

2.1.2 土壤結(jié)構(gòu)分維 任何一種土壤都是由粒徑不同的各種土粒組成的，從圖1可以看出，各處理>4 mm粒徑的土壤最多，占總樣的16.14%～32.49%，從小到大依次排序?yàn)檩喿?CK2)<連作4 a<連作6 a<連作2 a<撂荒(CK1)；0.15 mm粒徑的土壤占百分比最小，為2.23%～3.61%，從小到大依次排序?yàn)榱袒?CK1)<連作2 a<連作6 a<連作4 a<輪作(CK2)。

土壤中各粒級(jí)的含量并非平均分配，而是以某一級(jí)或兩級(jí)顆粒的含量和影響為主，從而顯示出不同的顆粒性質(zhì)。由圖2可以看出，同一種處理下土壤各粒徑含量差異很大。撂荒(CK1)處理>4 mm～0.055 mm粒徑的土壤占15.8%～32.49%、輪作(CK2)處理>4 mm～0.055 mm粒徑的土壤占3.61%～19.88%、連作2 a>4 mm～0.055 mm粒徑的土壤占2.37%～31.40%、連作4 a>4 mm～0.055 mm粒徑的土壤占3.41%～20.99%、連作6 a>4 mm～0.055 mm粒徑的土壤占3.03%～21.88%。

2.2 馬鈴薯不同連作年限土壤化學(xué)性質(zhì)

2.2.1 土壤總有機(jī)碳 耕層土壤總有機(jī)碳含量變化直接影響作物的生長(zhǎng)狀況，是土壤生產(chǎn)潛力和土壤質(zhì)量的一個(gè)重要體現(xiàn)。由圖3可知，馬鈴薯連作農(nóng)田土壤總有機(jī)碳的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)呈明顯下降趨勢(shì)，撂荒處理土壤總有機(jī)碳含量最大，為9.53 g·kg-1，連作6 a土壤總有機(jī)碳含量最低，為8.17 g·kg-1，連作6 a土壤總有機(jī)碳含量比撂荒降低了14.27%，可見(jiàn)連作年限對(duì)土壤總有機(jī)碳的影響很大，撂荒更有利于土壤TOC(總有機(jī)碳)的積累。

為了研究不同處理土壤垂直剖面中總有機(jī)碳的變化特征，本研究在馬鈴薯播前分別取0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土層混合樣，結(jié)果如圖4、圖5所示， 由于前茬作物殘?bào)w的凋落、根茬的殘留及土壤微生物的分解，使得農(nóng)田土壤碳庫(kù)表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)變化。各處理土壤總有機(jī)碳積累量為5.79～8.52 g·kg-1；0～20 cm土壤TOC積累量顯著高于其它處理，說(shuō)明撂荒有利于土壤TOC的積累。

圖1 不同粒徑土壤所占百分?jǐn)?shù)Fig.1 Percentage of soil with different particle sizes

圖2 同一處理不同粒徑土壤所占比例Fig.2 Proportion of soil with different size in the same treatment

圖3 播前不同處理耕層土壤總有機(jī)碳含量Fig.3 Total soil organic carbon contents before sowing

注：不同字母表示在P<0.05水平上差異顯著，下同。 Note: Different letters are significant differences at P<0.05 level, the same below.圖4 馬鈴薯苗期不同處理各層次土壤總有機(jī)碳含量Fig.4 Total soil organic carbon content of potato at seedling stage with different treatments

圖5 馬鈴薯苗期不同土層各處理土壤總有機(jī)碳含量Fig.5 Total soil organic carbon content in different soil layers at seedling stage

2.2.2 土壤酶活性

轉(zhuǎn)化酶：馬鈴薯主要生育期內(nèi)土壤轉(zhuǎn)化酶呈“S”型動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，出現(xiàn)先高后低又升高的變化過(guò)程(圖6)。峰值出現(xiàn)在苗期，為23.24～29.50 mg·g-1·d-1；塊莖膨大期最低，為23.48～26.45 mg·g-1·d-1。酶活性的提高可加快有機(jī)質(zhì)的分解，從而提高土壤養(yǎng)分含量。隨著馬鈴薯生育期的推進(jìn)，酶活性較理化性質(zhì)的變化更加敏感，對(duì)土壤肥力的演化具有重要影響。

脲酶：馬鈴薯主要生育期內(nèi)土壤脲酶的動(dòng)態(tài)變化呈“M”型趨勢(shì)，出現(xiàn)雙峰變化過(guò)程(圖7)。第一個(gè)峰值出現(xiàn)在苗期，為1.55～1.91 mg·g-1·d-1；第二個(gè)峰值塊莖膨大期最低，為1.31～1.79 mg·g-1·d-1。

過(guò)氧化氫酶：馬鈴薯主要生育期內(nèi)土壤過(guò)氧化氫酶的動(dòng)態(tài)變化呈“S”型趨勢(shì)，出現(xiàn)先高后低的變化過(guò)程(圖8)。峰值出現(xiàn)在播前，為3.87～4.17 mL·g-1·d-1，苗期最低，為3.57～4.22 mL·g-1·d-1。

圖6 馬鈴薯主要生育期土壤轉(zhuǎn)化酶動(dòng)態(tài)變化Fig.6 Dynamic changes of soil invertase in potato field at main growth stages

圖7 馬鈴薯主要生育期土壤脲酶動(dòng)態(tài)變化Fig.7 Dynamic changes of soil urease in the main growth period of potato

圖8 馬鈴薯主要生育期土壤過(guò)氧化氫酶動(dòng)態(tài)變化Fig.8 Dynamic changes of soil catalase in potato field at main growth stages

在土壤養(yǎng)分(氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)等)和土壤酶的共同作用下，土壤中進(jìn)行著復(fù)雜的生化反應(yīng)和物質(zhì)循環(huán)。由表3可知，轉(zhuǎn)化酶、脲酶、過(guò)氧化氫酶3種土壤酶之間均呈極顯著正相關(guān)；3種酶與容重呈極顯著負(fù)相關(guān)，與其他肥力因子均呈極顯著正相關(guān)，表明3種酶在促進(jìn)土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，改良土壤理化性狀方面發(fā)揮著重要作用。同一種酶不僅對(duì)特定的土壤肥力因子有顯著相關(guān)性，而且對(duì)多種土壤養(yǎng)分因子均有極顯著的相關(guān)性，說(shuō)明3種土壤酶不僅在促進(jìn)單一土壤養(yǎng)分因子轉(zhuǎn)化中發(fā)揮著作用，而且均參與了其他土壤養(yǎng)分因子的轉(zhuǎn)化過(guò)程，共同影響著土壤的理化性狀。

表3 土壤酶活性與主要養(yǎng)分含量的相關(guān)性分析

注：*、**分別表示在5%和1%水平相關(guān)性顯著。

Note:*, ** mean significant correlation at 5% and 1% levels respectively.

為進(jìn)一步探討土壤酶活性與土壤肥力的關(guān)系，對(duì)不同連作年限的土壤酶活性與土壤肥力因子進(jìn)行主成分分析，以篩選出產(chǎn)生影響的主要因子群。由表4可知，前兩個(gè)主成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為89.29%(>85%) ，能反映土壤肥力系統(tǒng)的變異信息。通過(guò)對(duì)供試土壤主成分的規(guī)格化特征向量分析，第一主成分土壤酶(轉(zhuǎn)化酶、脲酶、過(guò)氧化氫酶)與土壤主要養(yǎng)分(有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、全氮、pH)在全部因子中占主導(dǎo)地位，是土壤肥力的重要組成部分，方差貢獻(xiàn)率達(dá)到81.15%，在全部因子中占主導(dǎo)地位，是土壤肥力的最重要方面，故第一主成分代表了土壤各項(xiàng)指標(biāo)的大小，是反映“土壤肥力水平”的綜合指標(biāo)。因此，第一主成分可以近似地表示土壤的綜合肥力。

2.2.3 土壤微生物數(shù)量 土壤微生物是土壤養(yǎng)分的活性部分，用于評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的生物學(xué)性狀。土壤微生物群落(主要有細(xì)菌、放線菌和真菌三大類(lèi))主要參與土壤生物化學(xué)過(guò)程、有機(jī)物的分解轉(zhuǎn)化。本研究對(duì)不同連作年限的土壤分為兩個(gè)層次，即0～10、10～20 cm。由表5可知，細(xì)菌：0～10 cm土層連作2 a的細(xì)菌數(shù)量顯著高于撂荒、連作4 a和連作6 a；真菌：0～10 cm土層輪作顯著高于撂荒、連作2 a、連作4 a和連作6 a；放線菌：0～10 cm土層撂荒處理顯著高于輪作、連作2 a、連作4 a和連作6 a。微生物數(shù)量隨著土壤深度的增加而減少。

各處理中的土壤中微生物數(shù)量，細(xì)菌>放線菌>真菌，且細(xì)菌數(shù)量占95%以上，占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，說(shuō)明土

表4 供試土壤主成分特征值

表5 不同處理土壤微生物數(shù)量方差分析

注：同列數(shù)據(jù)后標(biāo)以不同字母者表示在P<0.05水平上差異顯著。

Note: Different letters in the same column indicate that the difference is significant atP<0.05 level.

壤中細(xì)菌是優(yōu)勢(shì)菌，真菌和放線菌也占有一定比重。在0～10 cm土層中，細(xì)菌數(shù)量的大小順序?yàn)椋哼B作2 a>輪作>連作4 a>連作6 a>撂荒；真菌數(shù)量以輪作0～10 cm最高，連作6 a 10～20 cm最低；放線菌數(shù)量為撂荒>連作2 a>輪作>連作4 a>連作6 a。由于微生物的數(shù)量直接影響土壤有機(jī)質(zhì)的含量，因此預(yù)示著微生物群落結(jié)構(gòu)也隨之改變，進(jìn)而影響作物的生長(zhǎng)狀況。

3 討 論

1)長(zhǎng)期連作通過(guò)改變土壤中不同粒級(jí)團(tuán)聚體比例而降低有機(jī)碳的穩(wěn)定性[22]。本研究以粒徑重量分布取代粒徑數(shù)量分布來(lái)描述土壤分形特征，探究黃土高原旱作區(qū)馬鈴薯連作區(qū)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分維特征。結(jié)果表明，連作6 a土壤容重最小，且連作可以改變土壤中不同粒級(jí)團(tuán)聚體的比例，各處理中>4 mm粒徑的土壤含量最高。徐雪風(fēng)[23]等對(duì)盆栽馬鈴薯不同連作年限土壤生物和非生物環(huán)境因子的研究發(fā)現(xiàn)：土壤容重隨著連作年限的增加而逐年上升，在連作7 a時(shí)比對(duì)照高5.39%。本研究所得結(jié)論有所不同，究其原因，本研究是在田間自然條件下進(jìn)行的，土壤容重受人為擾動(dòng)頻率不大，只有在耕種、采樣時(shí)有翻動(dòng)，而盆栽試驗(yàn)土壤人為翻動(dòng)更多，這也為馬鈴薯連作土壤物理性狀的研究提供了新思路、新方法。

2)有機(jī)碳是維持土壤可持續(xù)生產(chǎn)力的關(guān)鍵因素，且有機(jī)碳庫(kù)與土壤質(zhì)量和作物生產(chǎn)力有密切關(guān)系。本研究表明，馬鈴薯長(zhǎng)期連作顯著降低土壤有機(jī)碳含量，連作6 a土壤總有機(jī)碳含量比撂荒降低了14.27%，即隨著連作年限延長(zhǎng)，土壤有機(jī)碳含量呈逐漸降低趨勢(shì)，相似結(jié)果也被早前學(xué)者報(bào)道[24]。然而，黃金花等[25]對(duì)秸稈還田下長(zhǎng)期連作棉田土壤有機(jī)碳活性組分的變化特征研究表明，棉花長(zhǎng)期連作導(dǎo)致 0～40 cm 深度內(nèi)土壤有機(jī)碳的活性指數(shù)顯著增加，但降解指數(shù)則顯著降低，與本研究結(jié)果相反。本研究定位試驗(yàn)雖有農(nóng)家肥的投入，但對(duì)土壤總有機(jī)碳的影響不大，可能是由于農(nóng)家肥對(duì)土壤活性有機(jī)碳(易氧化有機(jī)碳、顆粒有機(jī)碳等)的變化影響較大。農(nóng)家肥的投入對(duì)土壤活性有機(jī)碳的動(dòng)態(tài)影響還需要進(jìn)一步研究。

3)土壤酶參與土壤有機(jī)質(zhì)的分解、合成以及氮、磷、鉀等物質(zhì)的循環(huán)，其活性強(qiáng)度隨土壤理化性質(zhì)、有機(jī)物含量等因素的變化而變化[26-27]。本研究中，馬鈴薯主要生育期內(nèi)土壤轉(zhuǎn)化酶、過(guò)氧化氫酶變化動(dòng)態(tài)呈“S”型曲線，脲酶呈“M”型變化趨勢(shì)；3種酶活性與土壤肥力因子均呈極顯著正相關(guān)，與土壤容重呈極顯著負(fù)相關(guān)。農(nóng)作物由于其自身營(yíng)養(yǎng)特性的原因?qū)τ谕寥鲤B(yǎng)分并非均衡性吸收，有學(xué)者據(jù)此認(rèn)為長(zhǎng)此以往所帶來(lái)的土壤養(yǎng)分虧缺、比例失調(diào)或不平衡會(huì)導(dǎo)致連作障礙發(fā)生[28]，土壤酶在促進(jìn)土壤中碳源、有機(jī)物質(zhì)等的轉(zhuǎn)化中并不是孤立的，而是緊密聯(lián)系且互相影響的。這些研究結(jié)論的不一致體現(xiàn)了土壤酶活性、土壤養(yǎng)分含量與微生物之間關(guān)系的復(fù)雜性。

4)本研究表明，馬鈴薯長(zhǎng)期連作顯著降低土壤微生物數(shù)量，土壤微生物群落結(jié)構(gòu)隨連作年限明顯改變。秦越[29]等對(duì)不同連作年限馬鈴薯播種前和成熟期根際土壤微生物多樣性的研究表明，連作導(dǎo)致馬鈴薯根際土壤細(xì)菌多樣性水平降低，這與吳鳳芝等[3]對(duì)黃瓜連作、李春格等[30]對(duì)大豆連作的研究結(jié)果相一致。馬鈴薯連作顯著影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，相似的結(jié)果也在其他作物上得到證明[31-32]。而導(dǎo)致連作土壤微生物群落結(jié)構(gòu)出現(xiàn)這種定向性變化的深層次機(jī)理尚不明確，可能與根系分泌物有關(guān)。

4 結(jié) 論

本研究不同處理土壤容重差異顯著，連作6 a土壤容重最小，連作改變了土壤中不同粒級(jí)的分配比例，>4 mm粒徑的土壤含量最高。馬鈴薯長(zhǎng)期連作顯著降低土壤總有機(jī)碳含量，連作6 a土壤總有機(jī)碳含量較撂荒降低14.27%。馬鈴薯主要生育期內(nèi)土壤轉(zhuǎn)化酶、過(guò)氧化氫酶、脲酶活性與土壤肥力因子均呈極顯著正相關(guān)，與土壤容重呈極顯著負(fù)相關(guān)。馬鈴薯長(zhǎng)期連作顯著降低土壤微生物數(shù)量，群落結(jié)構(gòu)隨連作年限明顯改變。因此，連作馬鈴薯農(nóng)田土壤理化性質(zhì)和土壤微生物群落結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系將是未來(lái)解決連作土壤障礙因子消減技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)。