油葵與光果甘草間作對根際土壤酶活性及微生物功能多樣性的影響①

張旭龍，馬 淼，吳振振，張志政，林 慧

(石河子大學生命科學學院，新疆石河子 832003)

油葵與光果甘草間作對根際土壤酶活性及微生物功能多樣性的影響①

張旭龍，馬 淼*，吳振振，張志政，林 慧

(石河子大學生命科學學院，新疆石河子 832003)

通過盆栽試驗，研究了新葵10號油葵與光果甘草間作對鹽堿地根際土壤酶活性和微生物群落功能多樣性的影響，以期為鹽堿地的改良提供依據(jù)。結果表明，與單作模式相比，間作顯著提高了根際土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和蛋白酶的活性。在 144 h 的溫育期內(nèi)，間作模式下的 AWCD 均高于單作模式，并顯著提高了 AWCD 的利用率(72 h，P<0.05)。與單作模式相比，間作顯著提高了微生物多樣性指數(shù)(S、H)。主成分分析表明，間作優(yōu)化了鹽堿土壤微生物群落組成；羧酸類化合物、聚合物、氨基酸和碳水化合物是間作模式下根際土壤微生物利用的主要碳源。因此，新葵 10 號與光果甘草間作顯著提高鹽堿地根際土壤酶活性和微生物多樣性指數(shù)，改變了微生物群落功能多樣性，對鹽堿土壤質(zhì)量的改良有積極作用。

光果甘草；種植模式；鹽堿地；土壤酶；土壤微生物多樣性

土壤鹽堿化可降低土壤質(zhì)量，抑制植物正常生長，是制約我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要因素之一。我國鹽堿土地面積儲量大且增長迅速[1]，這一點在新疆地區(qū)表現(xiàn)得尤為明顯。由于遠離海洋的內(nèi)陸環(huán)境和干旱的大陸性氣候使新疆成為全國土壤鹽堿化大區(qū)，新疆鹽堿土總面積約為 8.476×106hm2[2]，鹽堿土種類眾多，有世界鹽堿土的博物館之稱[3]，其中有 80% 的耕地面積屬于次生鹽堿土地[4]，并且還有進一步增大的趨勢，嚴重制約著新疆地區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善。

鹽堿地的改良效果可以用土壤質(zhì)量來表示，而植物種植模式是影響土壤質(zhì)量的關鍵因素之一，植物之間合理的時空搭配能有效改善土壤質(zhì)量[5]。合理的間作能顯著提高植物的光合作用[6]、抑制雜草滋生和蟲害[7–8]，改善土壤微生態(tài)環(huán)境[9–10]，與單作相比，間作可獲得更高的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益[11]。光果甘草(Glycyrrhiza glabraL.)和油葵 (Helianthus annuusL.)是我國重要的鹽生經(jīng)濟植物，對鹽堿土壤有很強的耐性[12–18]。一年生栽培甘草的冠幅與根系規(guī)模均較小，密度較低，甘草地中留有大量的空余生態(tài)位，這為與其他作物的套種間作提供了可能。光果甘草與油葵間作對鹽堿地土壤質(zhì)量改良有一定的積極作用，但光果甘草與油葵間作模式下的改良機理目前卻未見報道。因此，本文從土壤酶活性和土壤微生物群落功能多樣性等方面，探討了油葵(新葵 10 號)和光果甘草間作對鹽堿地土壤質(zhì)量的改善效果，以期為土壤質(zhì)量的改良、生態(tài)系統(tǒng)的恢復與重建以及區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試種子

光果甘草種子采自新疆巴楚縣，新葵10號油葵的種子由新疆農(nóng)墾科學院作物所提供。

1.2 試驗設計

供試土壤采自石河子市周邊鹽堿土。土壤類型為輕度鹽堿沙壤土(pH 7.88，全氮 0.73 g/kg，堿解氮51.45 mg/kg，速效鉀 213.26 mg/kg，速效磷 23.58 mg/kg)。栽培試驗在長寬高分別為 35 cm × 25 cm × 15 cm 白色塑料盆中進行，土壤厚度約為 12 cm，充分澆水，隔夜備用。新葵 10 號的種子用溫水浸泡過夜，光果甘草的種子用 18.4 mol/L 的濃硫酸腐蝕 30 min(打破由種皮抑制而引起的種子休眠)，然后用蒸餾水沖洗 2 h。間作處理：在塑料盆正中間，并排種植甘草2 行，行距 8 cm，穴距 2 cm，在甘草行的兩邊各種植一行油葵，甘草行與油葵行相距 10 cm，油葵穴距15 cm。單作處理：油葵單作行距 28 cm，穴距 15 cm (每盆種 4 棵)；甘草單作行距 8 cm，穴距 2 cm，每盆種 3 行，并且每穴點播種子 3 顆，設置 6 個重復。將其置于溫度為 25℃、光強為 450 μmol/(m2·s)、光照時間為 12 h/d 的光照培養(yǎng)箱 (GXZ-430D) 中培養(yǎng)。出苗后定苗，每穴留苗 1 顆，每 3 天等量澆水一次，培養(yǎng) 80 多天至油葵開花時取根際土樣。將去除殘余根系和雜質(zhì)后的相同處理不同重復的土壤樣品混和均勻并過 1 mm 篩，然后均分為兩份，置于 4 ℃ 冰箱中保存待用，其中一份風干用于測定土壤酶活性，另一份未風干土樣用于測定微生物多樣性。

1.3 土壤微生物酶活性分析

土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和蛋白酶活性的測定方法參照關松蔭[19]的《土壤酶及其研究法》。蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定，以24 h后1 g土壤中含有的葡萄糖毫克(mg)數(shù)表示；脲酶活性采用苯酚鈉–次氯酸鈉比色法測定，以24 h 后1 g土壤中NH3-N的毫克(mg)數(shù)表示；磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法測定，以24 h后1 g土壤中釋放出的酚的毫克(mg)數(shù)表示；蛋白酶活性用茚三酮比色法測定，以24 h后1 g土壤中氨基氮的毫克(mg)數(shù)表示。

1.4 土壤微生物功能多樣性分析

微生物群落功能多樣性采用 Biolog (Biolog-Eco PlateTM) 技術進行分析。稱取相當于 10 g烘干土的鮮土加入已裝有100 ml滅菌的0.05 mol/L的磷酸鹽緩沖液(PBS)的三角瓶中，室溫震蕩60 min，然后用PBS緩沖液稀釋至1 000倍液，再震蕩30 min，吸取稀釋液接種到生態(tài)板(Eco-plate)中，每孔加樣150 μl。將接種好的微平板置于 25 ℃ 的恒溫培養(yǎng)箱中避光培養(yǎng)，每隔12 h在Biolog EmaxTM讀數(shù)器上讀取波長590 nm下的光密度值，持續(xù)144 h。用31個孔的平均顏色變化率(AWCD)表示微生物代謝的整體活性。計算Shannon物種豐富度指數(shù)(H)和碳源利用豐富度指數(shù)(S)，具體計算公式如下[20–22]：

式中：Ci為每個孔的光密度值；Ri為對照孔的光密度值；n= 31，為 ECO 板的孔數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用 SPSS 16.0 軟件對試驗數(shù)據(jù)進行單因素方差分析、主成分分析和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 間作對土壤酶活性的影響

如表 1 所示，與單作新葵10號和單作光果甘草相比，間作新葵10號和間作光果甘草均能不同程度地提高根際土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和蛋白酶的活性，而間作新葵10號對根際土壤蔗糖酶和磷酸酶的活性影響較大，間作光果甘草對根際土壤脲酶和蛋白酶的活性影響較大。間作新葵10號和間作光果甘草能顯著提高根際土壤蔗糖酶的活性和蛋白酶的活性，單作新葵10號和單作光果甘草間蔗糖酶活性差異不顯著，而蛋白酶活性差異顯著。間作新葵10號和間作光果甘草間根際土壤脲酶活性差異不顯著，并且與單作相比，間作新葵10號也沒有顯著提高根際土壤脲酶的活性。對根際土壤磷酸酶而言，間作新葵10號和光果甘草均顯著高了磷酸酶的活性。

表1 不同種植模式下的土壤酶活性Table 1 Soil enzyme activities of different planting pattern

2.2 間作對平均顏色變化率(AWCD)的影響

31種碳源的AWCD變化如圖1所示，在0 ~ 12 h內(nèi)，間作和單作的AWCD值為零，在12 h之后，均開始利用碳源進行代謝。在整個溫育期內(nèi)，間作的AWCD均高于單作，且AWCD表現(xiàn)出如下規(guī)律：間作光果甘草>間作新葵 10號>單作光果甘草>單作新葵10號。在溫育72 h時， 與單作相比，間作均顯著提高了微生物的代謝活性(P<0.05)。

2.3 間作對根際微生物多樣性指數(shù)的影響

圖1 根際微生物AWCD隨溫育時間的變化Fig. 1 AWCD changes with incubation time of different treatments

Shannon多樣性指數(shù)可以從不同側面反映土壤微生物群落功能多樣性，是目前應用最廣泛的群落多樣性指數(shù)之一[23–24]，通常把顏色變化孔數(shù)作為根際微生物群落功能多樣性的豐富度[25]。圖 2所示，間作新葵10號和間作光果甘草的根際微生物的S和H均顯著高于單作。與單作新葵10號相比，間作新葵10號使H提高了8.77%；與單作光果甘草相比，間作光果甘草使H提高了9.66%。

2.4 根際微生物對碳源代謝的主成分分析

對培養(yǎng) 72 h 的 31 種碳源利用情況進行主成分分析，共提取 2 個主成分，第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)，分別可以解釋所有變量的 47.81%和 32.64%，兩個主成分累積方差貢獻率達到 80.45%，可較全面地概括 31 個變量的特征。間作光果甘草在PC1 上的得分最高，為 5.02，單作新葵 10 號在 PC2上的得分為 –4.41。

圖2 微生物碳源利用多樣性指數(shù)Fig. 2 Diversity indices of microbial carbon source utilization

因子載荷反映了主成分與碳源利用的相關程度，因子載荷絕對值越接近于 1，表示該碳源對主成分的影響越大。表 2 顯示，與 PC1 相關性較高的碳源有 20 個，主要包括碳水化合物(7 個)、羧酸類化合物(5 個)、聚合物(3 個)、氨基酸(3 個)、胺類化合物(1 個)、酚酸類化合物(1 個)；與 PC2 相關性較高的碳源有 11 個，主要包括碳水化合物(4 個)、羧酸類化合物(3 個)、氨基酸(2 個)、胺類化合物(1 個)、酚酸類化合物(1 個)、聚合物(1 個)。其中，羧酸類化合物、聚合物、氨基酸和碳水化合物是根際土壤微生物利用的主要碳源。

2.5 微生物學指標與根際土壤酶活性的相關性

為了探討土壤微生物學特征與土壤微環(huán)境各酶活間的關系，對這兩方面的特征指標進行相關性分析。結果表明(表3)，H對土壤酶活性和PC1得分有很強的影響效應，與4個根際土壤酶活性和PC1得分呈顯著正相關關系，其中與土壤蔗糖酶和脲酶的活性有極顯著正相關關系。S與AWCD有顯著正相關關系。AWCD與蛋白酶活性和PC1得分有顯著正相關關系。根際土壤蔗糖酶活性與脲酶、磷酸酶和蛋白酶的活性均有顯著正相關關系，其中根際土壤蔗糖酶活性與脲酶和磷酸酶活性的相關性達極顯著水平，其相關系數(shù)分別為0.749和0.910。根際土壤脲酶的活性與蛋白酶活性和PC1得分的相關系數(shù)分別為0.888和0.825，達極顯著水平。根際土壤蛋白酶活性與PC1得分的相關系數(shù)為0.977，相關性達極顯著水平。所有指標與PC2得分均沒有顯著相關關系。

3 討論

土壤酶來源于微生物、動物和植物的活體或殘體[26]，是土壤環(huán)境的重要組成部分，催化土壤中的一切生物化學反應；并且土壤酶活性體現(xiàn)著土壤總生物學活性，在土壤養(yǎng)分循環(huán)中起著重要作用，已被用作土壤微生物的活性指標[27–28]和土壤肥力指標[19]。土壤蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和蛋白酶分別反映土壤中碳、磷和氮素水平狀況，對植物的生長有至關重要的作用[29–32]。較高的酶活性水平，能在一定程度上保證作物在土壤肥力貧瘠的土地上生長良好。本研究中，與單作相比，新葵10號與光果甘草間作能顯著提高根際土壤蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和蛋白酶的活性，這與劉均霞等[33]研究大豆與玉米間作和代會會等[34]研究番茄與豆科間作所得結果一致，其原因可能是新葵10號與光果甘草間作使得根系分泌物增加。其中，間作光果甘草對脲酶和蛋白酶的活性影響最大，其原因可能是豆科植物光果甘草根瘤菌的固氮作用使土壤微環(huán)境中氮水平提高。

表2 31 種碳源的因子載荷Table 2 Factor loading of 31 carbon sources

光密度平均顏色變化率AWCD反映土壤微生物利用總碳源的能力和代謝活性的大小，AWCD越大，其代謝活性越強[35–36]。本研究中，在0 ~ 24 h時微生物處于適應期階段，基本上沒有利用31種碳源進行代謝；24 h之后，微生物逐漸進入對數(shù)增長期，在132 h后基本進入穩(wěn)定期，這與一般微生物培養(yǎng)的生長規(guī)律相同[37]。在整個溫育期內(nèi)，間作的AWCD都高于單作，即間作新葵10號>單作新葵10號，間作光果甘草>單作光果甘草。并且，第72 h時，間作的AWCD顯著高于單作(P<0.05)，這說明間作后的土壤微生物對碳源的利用率較高，這與董艷等[38]研究蠶豆小麥間作所得結果一致。其原因可能是兩種植物間作其根系分泌物的種類和數(shù)量較單作有所增加，根際微生物以這些分泌物為能源而生長和繁殖從而導致根際微生物群落結構發(fā)生變化。

間作新葵10號和間作光果甘草的土壤微生物多樣性指數(shù)分別顯著高于單作新葵10號和單作光果甘草，表明間作使土壤微生物群落多樣性增加。在新葵10號間作光果甘草的種植模式下，根瘤菌通過固氮作用可為光果甘草的生長提供一定量的氮素營養(yǎng)，而在土壤養(yǎng)分貧瘠的地區(qū)，適當提高的氮素能改善土壤養(yǎng)分并調(diào)節(jié)微生物的營養(yǎng)代謝平衡，促進土壤微生物群落的穩(wěn)定[39]。相關性分析表明，AWCD、H和S與根際土壤酶活性有密切的關系。其中H與蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和蛋白酶活性均有顯著正相關關系。

主成分分析表明新葵10號與光果甘草間作，對鹽堿地土壤微生物的碳源利用能力影響顯著，使鹽堿地土壤微生物群落代謝特征發(fā)生改變。間作光果甘草和單作光果甘草在 PC1上有較大分異，間作光果甘草分布在PC1的正方向，得分最高為5.02，單作光果甘草分布在PC1的負方向，得分為–3.12；間作新葵10號分布在PC2的正方向，得分為2.17，單作新葵10號分布在PC2的負方向，得分為–4.41，分異較大，表明新葵10號與光果甘草間作改變了其根際微生物群落功能多樣性，而這種改變是由根際微生物對

表3 土壤微生物學指標與根際酶活性的相關性分析 (Pearson相關系數(shù))Table 3 Correlationship between soil microbial indices and soil enzyme activities in rhizosphere soil

PC1和PC2上相關系數(shù)較高的碳源利用差異引起的。地上植物多樣性與土壤微生物多樣性密切相關，間作即增加了地上部生物的多樣性，而植物殘留物和根系分泌物，間接地增加了地下部土壤酶活和微生物群落功能多樣性，對土壤質(zhì)量的改善具有重要意義[40–42]。在鹽堿環(huán)境中新葵10號與光果甘草間作顯著提高了根際土壤蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和蛋白酶的活性，對AWCD和土壤微生物多樣性指數(shù)都有顯著提高作用，改善土壤微生物功能，優(yōu)化微生物群落結構。因此，在鹽堿土壤環(huán)境中，新葵10號和光果甘草間作是提高土壤肥力、優(yōu)化土壤微生物群落功能多樣性、改良鹽堿土壤的重要措施。

[1] 楊勁松. 中國鹽漬土研究的發(fā)展歷程與展望[J]. 土壤學報, 2008, 45(5): 70–78

[2] 新疆維吾爾自治區(qū)農(nóng)業(yè)廳. 新疆土壤[M]. 北京: 科學出版社, 1996: 304–336

[3] 文振旺, 石玉麟, 黃榮金. 新疆土壤地理[M]. 北京: 科學出版社, 1965: 93–104

[4] 田長彥, 周宏飛, 劉國慶. 21世紀新疆土壤鹽漬化調(diào)控與農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展研究建議[J]. 干旱區(qū)地理, 2000, 23(4): 177–178

[5] 李鑫, 張會慧, 岳冰冰, 等. 桑樹–大豆間作對鹽堿土碳代謝微生物多樣性的影響[J]. 應用生態(tài)學報, 2012, 23(7): 1 825–1 831

[6] 劉景輝, 曾昭海, 焦立新, 等. 不同青貯玉米品種與紫花苜蓿的間作效應[J]. 作物學報, 2006, 32(1): 129–134

[7] 李潮海, 蘇新宏, 孫敦立. 不同基因型玉米間作復合群體生態(tài)生理效應[J]. 生態(tài)學報, 2002, 22(12): 2 096–2 103

[8] Gaynor J D, Tan C S, Drury C F, et al. Tillage, intercrop, and controlled drainage-subirrigation Influence atrazine, metribuzin, and metolachlor loss[J]. Journal of Environmental Quality, 2001, 30(2): 561–572

[9] 朱麗霞, 章家恩, 劉文高. 根系分泌物與根際微生物相互作用研究綜述[J]. 生態(tài)環(huán)境, 2003, 12(1): 102–105

[10] Suman A, Lal M H, Singh A K, et al. Microbial biomass turnover in Indian subtropical soils under different sugarcane intercropping systems[J]. Agronomy Journal, 2006, 98(3): 698–704

[11] 陳阜, 逄煥成. 冬小麥/春玉米/夏玉米間套作復合群體的高產(chǎn)機理探討[J]. 中國農(nóng)業(yè)大學學報, 2000, 5(5): 12–16

[12] 杜社妮, 白崗栓, 于健, 等. 沙封覆膜種植孔促進鹽堿地油葵生長[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報, 2014, 30(5): 82–90

[13] 王鵬, 馬玲玲, 陳雨, 等. 鹽脅迫對油葵種子萌發(fā)及內(nèi)源激素含量的影響[J]. 北方園藝, 2015(3): 12–15

[14] 石必顯, 雷中華, 向理軍. 利用盆栽試驗對4個油葵品種的耐鹽性鑒定[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學, 2010, 47(3): 523–526

[15] 王蓉, 何文壽, 馬玉波, 等. 氮素用量對油葵氮磷鉀養(yǎng)分吸收積累及產(chǎn)量的影響[J]. 中國油料作物學報, 2014(4): 494–501

[16] 吳瓊, 韓亞楠, 高睿, 等. 中生與鹽生烏拉甘草種群種子萌發(fā)階段耐鹽性能的比較[J]. 種子, 2014, 33(11): 31–35

[17] 陸嘉惠, 呂新, 吳玲, 等. 三種藥用甘草種子對鹽漬環(huán)境的萌發(fā)響應及其適宜生態(tài)種植區(qū)[J]. 草業(yè)學報, 2013, 22(2): 195–202

[18] 盧精林, 高彥娟, 常玉嬌. 外源 VC對鹽脅迫下油葵種子萌發(fā)和幼苗生理特性的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學, 2014, 42(30): 10 503–10 505

[19] 關松蔭. 土壤酶及其研究法[M]. 北京: 農(nóng)業(yè)出版社, 1986: 274–312

[20] Zhang N L, Wan S Q, Li L H, et al. Impacts of urea N addition on soil microbial community in a semi-arid temperate steppe in Northern China[J]. Plant and Soil, 2008, 311(1): 19–28

[21] Zak J C, Willig M R, Moorhead D L, et al. Functional diversity of microbial communities: A quantitative approach[J]. Soil Biology and Biochemistry, 1994, 26(9): 1 101–1 108

[22] Shannon C E, Weaver W. The mathematical theory of communication[M]. Illinois: University of Illinois Press, 2015

[23] Larkin R P. Characterization of soil microbial communities under different potato cropping systems by microbial population dynamics, substrate utilization, and fatty acid profiles[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2003, 35(11): 1 451–1 466

[24] 田春杰, 陳家寬, 鐘揚. 微生物系統(tǒng)發(fā)育多樣性及其保護生物學意義[J]. 應用生態(tài)學報, 2003, 14(4): 609–612

[25] Choi K H, Dobbs F C. Comparison of two kinds of biolog microplates (GN and ECO) in their ability to distinguish among aquatic microbial communities[J]. Journal of Microbiological Methods, 1999, 36(3): 203–213

[26] 姜莉, 陳源泉, 隋鵬, 等. 不同間作形式對玉米根際土壤酶活性的影響[J]. 中國農(nóng)學通報, 2010, 26(9): 326–330 [27] 劉占鋒, 傅伯杰, 劉國華, 等. 土壤質(zhì)量與土壤質(zhì)量指標及其評價[J]. 生態(tài)學報, 2006, 26(1): 901–913

[28] 唐玉姝, 魏朝富, 顏廷梅, 等. 土壤質(zhì)量生物學指標研究進展[J]. 土壤, 2007, 39(2): 157–163

[29] Alkorta I, Aizpurua A, Riga P, et al. Soil enzyme activities as biological indicators of soil health[J]. Reviews on Environmental Health, 2003, 18(1): 65–73

[30] 李志萍, 吳福忠, 楊萬勤, 等. 川西亞高山森林林窗不同時期土壤轉化酶和脲酶活性的特征[J]. 生態(tài)學報, 2015, 35(12): 3 919–3 925

[31] 和文祥, 朱銘莪. 陜西土壤脲酶活性與土壤肥力關系分析[J]. 土壤學報, 1997, 34(4): 392–398

[32] 王棟, 李輝信, 胡鋒. 不同耕作方式下覆草旱作稻田土壤肥力特征[J]. 土壤學報, 2011, 38(6): 1 203–1 209

[33] 劉均霞, 陸引罡, 遠紅偉, 等. 玉米、大豆間作對根際土壤微生物數(shù)量和酶活性的影響[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學, 2007, 35(2): 60–64

[34] 代會會, 胡雪峰, 曹明陽, 等. 豆科間作對番茄產(chǎn)量、土壤養(yǎng)分及酶活性的影響[J]. 土壤學報, 2015, 52(4): 911–918

[35] Garland J. Analysis and interpretation of community-level physiological profiles in microbial ecology[J]. FEMS Microbiology Ecology, 1997, 24(4): 289–300

[36] Konopka A, Oliver L, Turco Jr R F. The use of carbon substrate utilization patterns in environmental and ecological microbiology[J]. Microbial Ecology, 1998, 35(2): 15–103

[37] 沈萍, 陳向東. 微生物學[M]. 2版. 北京: 高等教育出版社, 2006: 134–136

[38] 董艷, 董坤, 湯利, 等. 小麥蠶豆間作對蠶豆根際微生物群落功能多樣性的影響及其與蠶豆枯萎病發(fā)生的關系[J]. 生態(tài)學報, 2013, 33(23): 7 445–7 454

[39] 董艷, 湯利, 鄭毅, 等. 施氮對間作蠶豆根際微生物區(qū)系和枯萎病發(fā)生的影響[J]. 生態(tài)學報, 2010, 30(7): 1 797–1 805

[40] Song Y N, Zhang F S, Marschner P, et al. Effect of intercropping on crop yield and chemical and microbiological properties in rhizosphere of wheat (Triticum aestivumL.), maize (Zea maysL.), and faba bean (Vicia fabaL.)[J]. Biology and Fertility of Soils, 2007, 43(5): 565–574

[41] Wardle D A, Bardgett R D, Klironomos J N, et al. Ecological linkages between aboveground and belowground biota[J]. Science, 2004, 304(5667): 1 629–1 633

[42] Salles J F, Van Veen J A, van Elsas J D. Multivariate analyses ofBurkholderiaspecies in soil: Effect of crop and land use history[J]. Applied and Environmental Microbiology, 2004, 70(7): 4 012–4 020

Effects ofHelianthus annuusandGlycyrrhiza glabraIntercropping on Rhizosphere Soil Enzyme Activities and Soil Microbes Functional Diversity

ZHANG Xulong, MA Miao*, WU Zhenzhen, ZHANG Zhizheng, LIN Hui
(College of Life Science,Shihezi University,Shihezi,Xinjiang832003,China)

In order to provide a scientific basis for amelioration of saline-alkali soils, the pot experiment was conducted to study the effects of intercropping ofHelianthus annuus(Xinkui 10) andGlycyrrhiza glabraon enzyme activities and microbial diversity of saline-alkali rhizosphere soil. The results showed that, compared with the monoculture, intercropping of Xinkui 10 withGlycyrrhiza glabrasignificantly increased the activities of rhizosphere soil invertase, urease, phosphatase and protease. In 144 h incubation period, the AWCD of the intercropping treatment was higher than that of monoculture. The intercropping also significantly improved the utilization of AWCD (72h,P<0.05). Compared with monoculture, the intercropping significantly increased the microbial diversity indexes (S,H). Principal component analysis showed that the intercropping of Xinkui 10 withGlycyrrhiza glabracould optimize the microbial community composition of saline-alkali soils. The carbon sources mostly used by saline-alkali soil microbes were carboxylic acids, polymers, amino acids and carbohydrates. Therefore, the intercropping of Xinkui10 withGlycyrrhiza glabrahas a positive effect on soil saline-alkali quality, because it significantly enhanced the related enzyme activities and soil microbial utilization degrees of carbon source, and changed the microbial diversities.

Glycyrrhiza glabra; Cropping pattern; Saline-alkali soil; Soil enzyme activity; Soil microbial diversity

Q949.9

10.13758/j.cnki.tr.2016.06.008

國家自然科學基金項目(31360047)和石河子大學重大科技攻關項目(gxjs2012-zdgg06-04)資助。

* 通訊作者(mamiaogg@126.com)

張旭龍(1988—)，男，甘肅西和人，碩士研究生，研究方向為資源植物學。E-mail: zxl52807@163.com