連作對(duì)植棉區(qū)土壤微生物數(shù)量的影響

李靜怡，楊友才

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)沙410128)

湖南省是中國(guó)的重要商品棉生產(chǎn)基地之一。2008年以來(lái)，湖南省棉花種植面積超過(guò)16.7×104hm2，棉花產(chǎn)業(yè)已成為湖南省農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大支柱產(chǎn)業(yè)［1］。土壤微生物群落不僅參與土壤有機(jī)質(zhì)的分解過(guò)程和礦化作用，促進(jìn)土壤養(yǎng)分的循環(huán)，而且其代謝物也是植物的營(yíng)養(yǎng)成分，可以直接反映土壤中物質(zhì)代謝的旺盛程度和土壤質(zhì)量的好壞［2］。有研究［3］表明，土壤質(zhì)量的好壞與棉花的產(chǎn)量和質(zhì)量有一定的相關(guān)性，而土壤中最為活躍的部分為土壤微生物。筆者以采自湖南常德地區(qū)不同連作年限的棉田土壤為研究對(duì)象，探討連作年限對(duì)土壤微生物數(shù)量的影響，以期為湖南植棉區(qū)采用土壤生態(tài)調(diào)控技術(shù)解決棉花連作障礙提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 樣品采集

試驗(yàn)土壤樣品采自湖南常德澧縣小渡口鎮(zhèn)同一種植區(qū)域的種植1年，連作5、10、15年的棉田土壤，以荒地土壤為對(duì)照(CK)。采樣時(shí)間(2011年4～9月)以棉花生育期(苗期、現(xiàn)蕾期、花鈴期、吐絮期)劃分。采用5點(diǎn)取樣法，每個(gè)供試區(qū)域分別采集棉株根際周圍20 cm土層范圍內(nèi)的土壤，然后將同一區(qū)域同一處理的樣品充分混合，且每個(gè)處理分別在3個(gè)不同田塊進(jìn)行取樣，裝入無(wú)菌自封袋中，低溫冷藏，并迅速帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。

1.2 土壤微生物數(shù)量的測(cè)定

土壤微生物采用稀釋平板涂抹培養(yǎng)計(jì)數(shù)法分析［4］。細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基;放線菌采用高氏1號(hào)培養(yǎng)基(每300 mL培養(yǎng)基中加3%重鉻酸鉀1 mL);真菌采用PDA培養(yǎng)基(每100 mL培養(yǎng)基加1%鏈霉素溶液0.3 mL)。結(jié)果以每克干土所含數(shù)量表示，最終數(shù)據(jù)均為每種處理3個(gè)不同供試區(qū)域土樣的平均值。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用EXCEL處理，方差分析用DPS6.05完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同連作年限對(duì)棉株根際細(xì)菌數(shù)量的影響

比較4種不同連作年限的棉田土壤中細(xì)菌數(shù)量(表1)可以看出，細(xì)菌菌群數(shù)量隨著種植年限的增加表現(xiàn)出先升高再降低的變化趨勢(shì)，而且不同連作年限間細(xì)菌菌群數(shù)量存在差異，連作5年棉田的土壤菌群數(shù)量最高，平均為6.86×105cfu/g，比種植1年、連作10和15年的棉田分別高出97.1%、73.2%和79.1%。連作5年后細(xì)菌菌群數(shù)量呈明顯的下降趨勢(shì)。不同連作年限的細(xì)菌菌群數(shù)量在棉花的不同生育期也存在顯著差異或極顯著差異，具體表現(xiàn)為1年棉田的菌群數(shù)量大小的生育期依次為苗期、吐絮期、花鈴期、現(xiàn)蕾期，而15年棉田中細(xì)菌數(shù)量大小的生育期依次為苗期、花鈴期、現(xiàn)蕾期、吐絮期。

表1 不同種植年限和生育時(shí)期棉田細(xì)菌數(shù)量(×105cfu/g)Table 1 Bacteria population changes in different cotton continuous cropping

2.2 不同連作年限對(duì)棉株根際放線菌數(shù)量的影響

從表2可知，不同連作年限棉田土壤的放線菌菌群數(shù)量同細(xì)菌菌群數(shù)量變化表現(xiàn)類似，同樣為隨種植年限的增加先升高再下降，其中連作5年和10年棉田之間差異極顯著，而種植1年和連作15年棉田的根際放線菌數(shù)量在花鈴期和吐絮期差異不顯著。種植1年、連作5和10年棉田土壤中放線菌的菌群數(shù)比連作15年棉田的分別高出49.2%、165.4%和157.7%。1、5、10和15年連作棉田的根際放線菌在苗期均與其他3個(gè)生育期呈顯著性差異，5年棉田的苗期菌群數(shù)量達(dá)到最大值(6.57×104cfu/g)，比1、10和15年棉田的分別高出52.1%、76.1%和379.6%。

表2 不同種植年限和生育時(shí)期棉田放線菌數(shù)量(×104cfu/g)Table 2 Actinomyces population changes in different cotton continuous cropping

2.3 不同連作年限對(duì)棉株根際真菌數(shù)量的影響

真菌在土壤微生物中所占比重非常少，僅占微生物總數(shù)的0.4% ～3.61%，但它是引起許多作物病害的病原菌，與作物土傳病害的發(fā)生有直接的關(guān)系［5］。從表3可以得知，棉田土壤中真菌的菌群數(shù)表現(xiàn)出隨著連作年限的增加不斷上升的變化趨勢(shì)，而且各連作年限間呈顯著性差異。真菌的菌群數(shù)量在1年期棉田苗期最高只有4.53×103cfu/g，而在連作10年后數(shù)量急劇上升，連作15年棉田中真菌數(shù)在吐絮期達(dá)到最高值(19.12×103cfu/g)，比連作10年同期時(shí)高出130.02%。

表3 不同種植年限和生育時(shí)期棉田真菌數(shù)量(×103cfu/g)Table 3 Fungi population changes in different cotton continuous cropping

3 小結(jié)與討論

土壤微生物是土壤中活的有機(jī)體，同時(shí)也是土壤肥力因子中最活躍的部分［6］，在土壤肥力的形成過(guò)程中起著非常重要的作用。本研究結(jié)果表明，隨著連作年限的增加，棉田土壤中的細(xì)菌、放線菌菌群數(shù)量不斷下降，而真菌菌群數(shù)量在連作10年后大量增加。這與張新慧［7］、李瓊芳［8］、徐瑞富［9］等的研究結(jié)果相近。劉軍等［10］的研究結(jié)果表明，真菌數(shù)量在連作5年后就開(kāi)始大量積聚，本研究結(jié)果與其稍有差別，可能是由于實(shí)驗(yàn)地區(qū)土壤性質(zhì)和耕作方式的不同導(dǎo)致結(jié)果有所差異。

在棉花的整個(gè)生育期，不同連作年限的棉田土壤微生物因生育期不同而有較明顯的差異變化，細(xì)菌和放線菌數(shù)量的總體變化趨勢(shì)大致相同，其中苗期數(shù)量最大，可能是因?yàn)?、6月高溫、高濕的氣候條件有利于微生物的生長(zhǎng)繁殖。1年期棉田中的細(xì)菌和放線菌在不同生育期的數(shù)量變化幅度較大，真菌數(shù)量差異較小，而在連作15年棉田中真菌的數(shù)量大幅增加，同時(shí)在不同生育期也表現(xiàn)出非常大的差異變化。真菌數(shù)量的不斷增加可能是因?yàn)檎婢鷮?duì)外界環(huán)境脅迫的忍耐力比細(xì)菌和放線菌稍強(qiáng)，而細(xì)菌和放線菌比較適合在土壤微生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好的狀況下生長(zhǎng)。

從本研究結(jié)果可以看出，連作5年時(shí)，由于土壤在施肥、灌溉等農(nóng)田耕作措施處理后有機(jī)質(zhì)含量增加，而且農(nóng)作物根系分泌的自毒物質(zhì)積累得比較少，土壤的微環(huán)境有利于細(xì)菌和放線菌的生長(zhǎng)繁殖，所以在連作5年時(shí)菌群數(shù)量較多。但隨著連作年限的延長(zhǎng)，由于作物根系分泌的自毒物質(zhì)不斷地積聚增加，從而對(duì)微生物數(shù)量產(chǎn)生的抑制作用日漸增強(qiáng)，土壤中細(xì)菌和放線菌的數(shù)量在連作10年后開(kāi)始顯著降低，而真菌在連作10年后數(shù)量開(kāi)始明顯增加。已有研究表明，引發(fā)植物土傳病害的病原菌中絕大多數(shù)為真菌，棉花黃萎病就是很典型的土傳真菌病害。徐瑞福等［9］對(duì)連作花生土壤微生物的研究表明，土壤的真菌化可能是導(dǎo)致作物出現(xiàn)生長(zhǎng)障礙的一個(gè)很重要的因子，真菌菌群數(shù)量的大量增加，說(shuō)明連作對(duì)于土壤微生態(tài)環(huán)境的影響也在不斷地增加。連作對(duì)土壤最直接的負(fù)面影響是導(dǎo)致細(xì)菌和放線菌生長(zhǎng)受到抑制而真菌不斷地積聚，使土壤中微生物多樣性趨向單一，土傳病害不斷加重，最終導(dǎo)致作物的產(chǎn)量和品質(zhì)降低［10，11］。

由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)較單一，輪作倒茬比較困難，因此棉花連作現(xiàn)象還會(huì)一直持續(xù)下去。連作對(duì)于棉田土壤微生態(tài)環(huán)境的影響也會(huì)持續(xù)增加，如何通過(guò)采取有效措施來(lái)減少土傳真菌病害和增加土壤中細(xì)菌和放線菌菌群數(shù)量，使土壤從低肥的“真菌型”向高肥的“細(xì)菌型”轉(zhuǎn)變有待進(jìn)一步的研究。

［1］ 梅正鼎，張志剛，曾昭云.淺談湖南省棉花產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策［J］.江西棉花，2006，28(5):11 －12.

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