棉花與幾種作物根際土壤酶活性及細(xì)菌多樣性分析

劉海洋，王 偉，張仁福，姚 舉

(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所/農(nóng)業(yè)部西北荒漠綠洲作物有害生物綜合治理重點實驗室，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】土壤酶在土壤物質(zhì)與能量的循環(huán)過程中起重要作用，能反映土壤中各種生物化學(xué)反應(yīng)的強度方向，是土壤生態(tài)系統(tǒng)中有機質(zhì)分解和養(yǎng)分循環(huán)必需的催化劑[1]，可表征土壤微生物種群與生物活性對農(nóng)業(yè)操作中各種人為措施的響應(yīng)。土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)及其組成變化同樣能反映土壤生態(tài)環(huán)境的變化趨勢，對作物生長具有重要意義[2-3]，土壤酶活性及土壤微生物是評價土壤狀況的重要指標(biāo)[4]。新疆棉田由于長年連作導(dǎo)致枯、黃萎病等土傳病害發(fā)生嚴(yán)重，土壤肥力下降，缺乏解決手段。分析不同抗病性棉花品種或不同綠肥等經(jīng)濟作物根際土壤酶活性以及微生物群落結(jié)構(gòu)，對于研究棉田土壤微生態(tài)變化趨勢，促進(jìn)土地資源的持續(xù)利用有著重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】根際土壤酶活性和微生物群落結(jié)構(gòu)受作物的影響較大，作物在生長過程中不斷以根際沉積的形式向土壤輸入有機化合物[5]，間接影響土壤的微生物群落結(jié)構(gòu)和土壤酶活性。土壤酶主要來源于土壤微生物，其活性與土壤微生物的數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系[6]。張向前等[7]研究發(fā)現(xiàn)，間作玉米田中細(xì)菌、真菌和放線菌對土壤酶有正向促進(jìn)作用，賈志紅等[8]研究發(fā)現(xiàn)，新疆棉區(qū)棉花連作5～10 a土壤酶活性明顯降低，谷巖等[9]同樣發(fā)現(xiàn),大豆長期連作土壤中脲酶和轉(zhuǎn)化酶活性降低，王志剛等[10]研究表明，韭菜長年連作降低了根際土壤中過氧化氫酶與多酚氧化酶活性，Sun等[11]研究轉(zhuǎn)Bt基因棉毒素對土壤酶活性的影響發(fā)現(xiàn)，Bt毒素提升了土壤脲酶、堿性磷酸酶、轉(zhuǎn)化酶和纖維素酶的活性?！颈狙芯壳腥朦c】新疆是我國最大的植棉區(qū)，大規(guī)模長年連作的問題極其突出，棉花黃萎病等土傳病害發(fā)生愈加嚴(yán)重[12]。目前關(guān)于不同抗病性棉花品種對根際土壤酶活性以及微生物群落結(jié)構(gòu)影響的研究較少。前期研究發(fā)現(xiàn),不同抗性棉花品種與不同作物根際土壤中微生物多樣性和病原菌數(shù)量存在差異，研究不同抗性棉花品種和不同作物間作對根際土壤酶活性的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】檢測不同抗病性棉花品種和幾種不同經(jīng)濟作物根際土壤中過氧化氫酶、脫氫酶、脲酶活性以及細(xì)菌多樣性，分析土壤酶活性、細(xì)菌多樣性對棉花品種抗病性、不同種植作物的響應(yīng), 為構(gòu)建健康土壤微態(tài)及棉田土傳病害防治提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 供試品種

感病棉花品種軍棉1號由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所提供，耐病品種新陸中66號由市場上購買，耐病棉花材料K3、中5由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所提供，番茄、玉米、棉花、花生、大豆、甜菜、苜蓿種子均由市場上購買，水稻品種新稻11號由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院核生物技術(shù)研究所提供。

1.1.2 供試土壤

將軍棉1號以及中5、K3種植于庫爾勒棉花黃萎病病圃內(nèi)，小區(qū)隨機區(qū)組排布，3個重復(fù)，于2018年5月10日出苗期和7月10日花鈴期分別取棉花根際土壤進(jìn)行分析。在該病圃內(nèi)設(shè)新稻11號、新稻11號+新陸中66號、新陸中66號3個處理，每處理5個重復(fù)，于7月10日采集各處理根際土壤，分析土壤酶活性及細(xì)菌α多樣性。

在庫爾勒棉花基地內(nèi)連續(xù)多年種植棉花的常規(guī)棉田內(nèi)設(shè)置苜蓿、大豆、花生、棉花、玉米、番茄、甜菜共7種作物處理小區(qū)，每小區(qū)225 m2，3次重復(fù)，于7月10日每處理采集6份土壤，分析土壤酶活性及細(xì)菌α多樣性。

1.1.3 試劑與儀器

土壤過氧化氫酶試劑盒、土壤脫氫酶試劑盒、土壤脲酶試劑盒均購自南京建成生物工程研究所；甲苯等購自新疆鼎楓生物科技有限公司。DWP-9272恒溫培養(yǎng)箱(上海一恒科學(xué)儀器有限公司)，Eppendorf 5427 R臺式高速離心機(艾本德中國)，Eppendoff可調(diào)式移液槍(艾本德中國)，Thermo Fisher 1510-01788C全波長酶標(biāo)儀(上海坤肯生物化工有限公司)，ZC-100B恒溫?fù)u床(常州冠軍儀器)。

1.2 方 法

1.2.1 過氧化氫酶活性測定

利用過氧化氫酶試劑盒進(jìn)行測定。取0.1 g處理好的土樣到測定管、無基質(zhì)管當(dāng)中，將測定管和無土管加入1 000 μL試劑一溶液，無基質(zhì)管加入1 000 μL的蒸餾水。之后分別在25℃條件下震蕩20 min，將培養(yǎng)好的每個管都加入25 μL的試劑二溶液，將所有管都混勻后25℃條件下離心5 min。離心后用移液槍取820 μL上清液，然后將96 g的試劑三加入到每個管中。上清液加入96孔板當(dāng)中，每孔100 μL，重復(fù)4次，利用酶標(biāo)儀在240 nm波長度下測定吸光值。

1.2.2 脫氫酶活性測定

利用脫氫酶試劑盒進(jìn)行測定，將準(zhǔn)備好的0.1 g風(fēng)干土樣加入測定管之后再加200 μL試劑一，空白管加入200 μL的試劑二，充分混勻后在37℃的培養(yǎng)箱中孵育24 h，之后每管加入1 800 μL的試劑三后震蕩1 h，25℃條件下8 000 r/min離心5 min，取上清液加入96孔板當(dāng)中，每孔100 μL，重復(fù)4次，利用酶標(biāo)儀在485 nm波長度下測定吸光值。

1.2.3 脲酶活性測定

利用脲酶試劑盒進(jìn)行測定，取0.2 g土壤樣品加入到測定管與對照管中，隨后分別加100 μL的甲苯，震蕩混勻，室溫放置15 min。測定管加入500 μL的試劑二，對照管加入500 μL蒸餾水，混勻后測定管和對照管中分別加入1 000 μL的試劑三，混勻放入37℃恒溫暗培養(yǎng)24 h后，25℃條件下10 000 r/min離心10 min，取上清液并稀釋10倍，各取400 μL稀釋后的上清液，分別加80 μL的試劑四，隨后分別加入60 μL的試劑五，充分混勻，室溫放置20 min后分別加460 μL蒸餾水，取混合液加入96孔板當(dāng)中，每孔100 μL，重復(fù)4次。利用酶標(biāo)儀在波長578 nm下測定吸光度值。

1.2.4 土壤總 DNA 的提取與文庫構(gòu)建、測序

利用北京百泰克生物技術(shù)公司生產(chǎn)的DP4001土壤試劑盒，嚴(yán)格按照操作步驟提取土壤總DNA，利用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測提取的DNA質(zhì)量，使用 Nano Drop 2000 ΜV-Vis 光譜儀測定DNA濃度，總量滿足3次及以上建庫要求。細(xì)菌16S rDNA (V3+V4)區(qū)域引物：338F：5'- ACTCCTACGGGAGGCAGCA-3'，806R：5'- GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3'。擴增程序：98℃預(yù)熱2 min，98℃變性30s，50℃退火30s，72℃延伸1 min，30個循環(huán)，72℃延伸5 min。由北京百邁客生物科技有限公司構(gòu)建DNA文庫，采用 Illumina Hiseq 2500 PE250 模式進(jìn)行測序。

1.3 數(shù)據(jù)處理

對測序獲得的原始數(shù)據(jù)使用 FLASH V1.2.7 軟件，按照最小重疊長度10 bp重疊區(qū)最大錯配比率0.2對每個樣品的序列進(jìn)行拼接，得到的拼接序列即原始序列。將拼接得到的序列用Trimmomatic 軟件設(shè)置50 bp的窗口，如果窗口內(nèi)的平均質(zhì)量值低于20，截去后端堿基，過濾質(zhì)控后長度小于標(biāo)簽長度75%的標(biāo)簽，使用ΜCHIME軟件并去除嵌合體，得到高質(zhì)量的序列。在相似性97%的水平上使用ΜCLΜST軟件對序列進(jìn)行聚類，以所有序列數(shù)的0.005%作為閾值過濾OTΜ。選擇細(xì)菌16S Silva數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，利用Mothur version V.1.30 軟件進(jìn)行Alpha 多樣性指數(shù)分析，包括Chao1豐富度估計量、Ace 豐富度估計量、香農(nóng)-威納多樣性指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤酶活性

2.1.1 土壤過氧化氫酶活性2.1.1.1 不同抗病性棉花根際土壤過氧化氫酶活性

研究表明,5月感病品種軍棉1號以及耐病品種中5、K3 3個棉花品種根際土壤的過氧化氫酶活力值分別為63.55和63.21、63.70 U/g土，3個棉花品種之間沒有顯著性差異。7月中5、K3土壤過氧化氫酶與5月相比無明顯變化，軍棉1號根際土壤中的過氧化氫酶值為58.83 U/g，與5月相比降低7.42%。各品種之間酶活性值沒有顯著差異，2個采樣時期之間同樣沒有顯著差異。圖1

圖1 不同抗病性棉花品種根際土壤過氧化氫酶活性

2.1.1.2 棉花水稻間作土壤過氧化氫酶活性

研究表明,新陸中66號根際土壤過氧化氫酶為58.72 U/g，新稻11號根際土壤過氧化氫酶為63.93 U/g，較新陸中66號升高8.87%，新稻11號與新陸中66號間作土壤過氧化氫酶為60.98 U/g，低于新稻11號處理，高于新陸中66號處理，水稻對棉田土壤過氧化氫酶活性表現(xiàn)出一定的提升作用，3個處理之間土壤過氧化氫酶活性沒有達(dá)到顯著性差異。圖2

圖2 棉花水稻間作根際土壤過氧化氫酶活性Fig.2 Catalase activity of the rhizosphere soil of cotton and rice intercropping

2.1.1.3 不同作物根際土壤過氧化氫酶活性

研究表明,苜蓿、大豆、花生3種豆科經(jīng)濟作物根際土壤過氧化氫酶值分別為65.57、64.49和64.71 U/g，棉花根際土壤過氧化氫酶活力值為64.56 U/g，玉米、番茄以及甜菜3種作物根際土壤過氧化氫酶值分別為64.34、64.15和64.38 U/g，7種作物根際土壤的過氧化氫酶活性沒有顯著性差異，豆科作物作為常用的綠肥沒有顯著提升棉田土壤過氧化氫酶活性。圖3

[31] Bonnie Glaser, “US-China Relations: Tensions Rise and Fall, Once Again”, Comparative Connections, October 2010.

圖3 不同作物根際土壤過氧化氫酶活性Fig.3 Catalase activity of the rhizosphere soil of different crops

2.1.2 土壤脫氫酶活性2.1.2.1 不同抗病性棉花根際土壤脫氫酶活性

研究表明,5月感病品種軍棉1號以及耐病品種中5、K3 3個棉花品種根際土壤的脫氫酶活力值分別為99.0和128.1、136.0 U/g土，其中感病品種軍棉1號根際土壤脫氫酶活性最低，但是3個棉花品種之間沒有顯著性差異。

7月軍棉1號以及中5、K3土壤脫氫酶活力值分別為202.4和225.1、382.8 U/g土，與5月相比均有提升，分別升高104.4%、75.7%和181.4%，多重分析表明，各品種之間脫氫酶活性值沒有達(dá)到顯著差異，2個采樣時期之間在統(tǒng)計學(xué)上同樣沒有顯著差異。圖4

圖4 不同抗病性棉花品種根際土壤脫氫酶活性Fig.4 Dehydrogenase activity of the rhizosphere soil of different resistant cotton varieties

2.1.2.2 棉花水稻間作根際土壤脫氫酶活性

研究表明,新陸中66號根際土壤脫氫酶活性值為199.0 U/g，新稻11號根際土壤脫氫酶活性值為402.9 U/g，較新陸中66號升高102.4%；新稻11號與新陸中66號間作處理土壤脫氫酶為256.1 U/g，低于新稻11號處理，高于新陸中66號處理，水稻對棉田土壤脫氫酶活性表現(xiàn)出一定的提升作用，但是3個處理之間土壤脫氫酶活性沒有達(dá)到顯著差異。圖5

圖5 棉花水稻間作根際土壤脫氫酶活性Fig.5 Dehydrogenase activity of the rhizosphere soil of cotton and rice intercropping

2.1.2.3 不同作物根際土壤脫氫酶活性

研究表明,苜蓿根際土壤脫氫酶活性最高，為33.3 U/g，其次為棉花，脫氫酶活性為30.25 U/g，大豆、花生根際土壤脫氫酶值分別為25.8和25.3 U/g，低于棉花根際土壤；甜菜、番茄和玉米3種作物根際土壤的脫氫酶活性分別為24.0、21.8和19.17 U/g，玉米根際土壤中的脫氫酶活性最低。7種作物根際土壤的脫氫酶活性無顯著差異。圖6

圖6 不同作物根際土壤脫氫酶活性Fig.6 Dehydrogenase activity of the rhizosphere soil of different crops

2.1.3 土壤脲酶活性2.1.3.1 不同抗病性棉花根際土壤脲酶活性

研究表明,5月感病品種軍棉1號以及耐病品種中5、K3 3個棉花品種根際土壤脲酶活力值分別為429.3和427.9、457.0 U/g，3個棉花品種之間沒有顯著差異。7月3個棉花品種根際土壤的脲酶活性相比5月均大幅升高，分別為735.6、1 296.2和1 658.6 U/g，分別增長71.3%、203.2%和263.0%，抗病性高棉花品種根際土壤脲酶活性高。各品種之間脲酶活性沒有顯著差異，2個采樣時期之間同樣沒有顯著差異。圖7

圖7 不同抗性棉花品種根際土壤脲酶活性Fig.7 Urease activity of the rhizosphere soil of different resistant cotton varieties

2.1.3.2 棉花水稻間作根際土壤脲酶活性

研究表明,新陸中66號根際土壤脲活性值為856.4 U/g，新稻11號根際土壤脲酶活性值為1 544.9 U/g，較新陸中66號根際土壤高80.4%；新稻11號與新陸中66號間作處理土壤脲酶為1 243.2 U/g，低于新稻11號處理，高于新陸中66號處理。水稻對棉田土壤脲酶活性表現(xiàn)出一定的提升作用，但是3個處理之間同樣沒有達(dá)到顯著差異。圖8

2.1.3.3 不同作物根際土壤脲酶活性

研究表明,花生、大豆、苜蓿3種豆科作物根際土壤脲酶值均高于棉花根際土壤，分別為522.6、496.6和516.6 U/g，豆科作物表現(xiàn)出對土壤脲酶活性具有一定的提升作用；番茄、玉米根際土壤脲酶值均低于棉花根際土壤，分別為437.3和459.3 U/g；甜菜根際土壤脲酶活力值為504.3 U/g，較棉花根際土壤高9.08%。7種不同作物根際土壤的脲酶活性無顯著差異。圖9

圖8 棉花水稻間作根際土壤脲酶活性Fig.8 Urease activity of the rhizosphere soil of cotton and rice intercropping

圖9 不同作物根際土壤脲酶活性Fig.9 Urease activity of the rhizosphere soil of different crops

2.2 土壤細(xì)菌多樣性

2.2.1 不同抗病性棉花品種以及水稻根際土壤細(xì)菌多樣性

研究表明,耐病品種新陸中66號根際土壤的細(xì)菌OTU數(shù)量、Ace 豐富度、Chao1豐富度均高于感病品種軍棉1號，新陸中66號根際土壤的香農(nóng)指數(shù)低于軍棉1號，但是2個棉花品種之間均沒有顯著差異。對棉花黃萎病免疫的水稻品種新稻11號根際土壤的細(xì)菌OTU數(shù)量、Ace 豐富度、Chao1豐富度均低于棉花，各指標(biāo)之間同樣沒有顯著性差異。表1

表1 不同抗病性棉花品種以及水稻根際土壤細(xì)菌多樣性Table 1 Bacterial diversity of rhizosphere soil of different resistant cotton varieties and rice

2.2.2 棉花以及6種不同作物根際土壤細(xì)菌多樣性

大豆、花生、苜蓿3種豆科作物根際土壤細(xì)菌的OTU數(shù)量、Ace 豐富度、Chao1豐富度均高于棉花，花生和苜蓿的香農(nóng)指數(shù)低于棉花，其中大豆的增幅較大，OTU數(shù)量、Ace 豐富度、Chao1豐富度分別較棉花高14.3%、14.5%、14.8%，豆科植物對土壤細(xì)菌的種群豐度增加有一定的促進(jìn)作用，但是沒有達(dá)到顯著性差異；番茄、玉米、甜菜3種作物根際土壤細(xì)菌的OTU數(shù)量、Ace 豐富度、Chao1豐富度、香農(nóng)指數(shù)均低于棉花，表現(xiàn)出降低趨勢，其中甜菜根際土壤細(xì)菌的OTU數(shù)量、Ace 豐富度、Chao1豐富度降幅較大，分別降低29.8%、29.8%和29.9%，但是，沒有達(dá)到顯著性差異。表2

表2 棉花以及6種不同作物根際土壤細(xì)菌多樣性Table 2 Bacterial diversity of rhizosphere soil of cotton and six different economic crops

2.3 土壤細(xì)菌多樣性與酶活性的相關(guān)性

研究表明,土壤中代表細(xì)菌豐度和數(shù)量的指標(biāo)OTU數(shù)量、Ace豐富度、Chao1豐富度均與土壤過氧化氫酶、脫氫酶、脲酶沒有達(dá)到顯著相關(guān)，而代表土壤細(xì)菌種群多樣性的香農(nóng)指數(shù)與土壤過氧化氫酶達(dá)到顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.832(Sig.=0.02)，仍未與土壤脫氫酶、脲酶活性達(dá)到顯著相關(guān)。表3

表3 細(xì)菌多樣性與土壤酶活性的相關(guān)性Table 3 Correlation analysis between bacterial diversity and soil enzyme activity

3 討 論

土壤酶活性能夠敏感的反映土壤環(huán)境的變化，易受土壤環(huán)境變化的影響，諸如土壤肥力[13-15]、栽培模式[16-17]、種植作物品種[18]以及種類[19]的變化都是影響土壤酶活性以及微生物群落變化的重要因素。其中，品種的抗病性差異對土壤中部分酶類有影響作用，劉麗青等[20]研究了3個黑穗病抗性不同谷子品種被致病菌黑粉菌侵染后對谷田土壤酶活性的影響，發(fā)現(xiàn)3個谷子品種根際土壤CAT、PPO、蔗糖酶和堿性磷酸酶活性水平在不同品種間存在差異，但脲酶活性差異出現(xiàn)在不同發(fā)育期之間，并無品種間差異，證明土壤酶參與谷子植株對黑穗病的抗病防御生理過程，不同品種對土壤酶活性有較大影響[20]。棉花黃萎病作為土傳病害難以防治，種植抗病品種是最為直接有效的方法。研究表明，極度感病的軍棉1號與抗病性較好的中5、K3根際土壤的過氧化氫酶、脫氫酶、脲酶活性均沒有達(dá)到顯著性差異，在2個采樣時期之間同樣未達(dá)到顯著差異。但是，感病品種軍棉1號根際土壤中過氧化氫酶值7與5月相比下降；耐病品種K3、中5根際土壤的脲酶活性7月高于軍棉1號，脫氫酶活性在5和7月均高于軍棉1號，棉花品種的抗病性差異對土壤的酶活性產(chǎn)生顯著影響可能需要一個較長時期。土壤酶主要來源于土壤微生物，其活性與土壤微生物的數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)密切[6,7]，而作物對土壤中的細(xì)菌數(shù)量和種群多樣性有明顯影響。研究表明，抗病性較好的棉花品種新陸中66號根際土壤的細(xì)菌OTU數(shù)量和α多樣性均與感病品種軍棉1號沒有顯著差異，與土壤酶活性沒有差異的結(jié)論比較一致。

連作是新疆棉花種植面對的棘手問題，長期作物連作會導(dǎo)致土壤養(yǎng)分平衡失衡、土壤生物活性下降、微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化等問題[21-22]。劉瑜等[23]研究表明，棉田土壤脲酶、堿性磷酸酶、β-葡萄糖苷酶、纖維素酶和多酚氧化酶均隨連作年限增加而下降，而棉花/苜蓿輪作后各土壤酶活性均高于棉花連作處理。不同作物間作、輪作是改良土壤微生態(tài)環(huán)境，保障土壤健康的重要措施[24]。孟自力等[17]研究表明，大蒜與小麥間作模式下，大蒜定植越早，小麥根際細(xì)菌、硝化細(xì)菌和氨化細(xì)菌數(shù)量越多，真菌數(shù)量越低，磷酸酶、脲酶和過氧化氫酶活力越高，間作大蒜對土壤起到了正面促進(jìn)作用，孟亞利等[25]研究表明，棉-麥套作時棉花根際與非根際土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶及過氧化氫酶活性均明顯高于單作棉。李伶俐等[26]研究表明，棉花分別與小麥、玉米、谷子和高粱同穴互作育苗土壤中細(xì)菌和放線菌數(shù)量顯著增加，真菌數(shù)顯著降低，脫氫酶、中性磷酸酶、轉(zhuǎn)化酶和脲酶活性顯著提高，兩苗同穴互作育苗改善了育苗土壤微生物數(shù)量和結(jié)構(gòu)。研究表明，水稻根際土壤過氧化氫酶、脫氫酶和脲酶活性分別較棉花升高8.87%、102.4%和80.4%，棉花與水稻間作土壤較棉花根際土壤升高3.84%、28.7%和45.2%，棉花與水稻間作對土壤酶活性表現(xiàn)出一定的提升作用，而水稻根際土壤細(xì)菌的OTU數(shù)量和α多樣性卻均低于棉花根際土壤，但不同處理之間土壤酶活性與細(xì)菌多樣性均在統(tǒng)計學(xué)上未達(dá)到顯著差異水平，可能與栽培周期有關(guān)。謝利等[27]研究棉花-孜然間作表明，與棉花單作相比，土壤細(xì)菌、放線菌、真菌數(shù)量及脲酶、過氧化氫酶、蔗糖酶活性均顯著降低，間作作物的選擇可能對土壤活性和微生物多樣性起到主要的調(diào)節(jié)作用。

不同作物對土壤酶活性、微生物多樣性的影響存在差異。張明發(fā)等[28]研究表明，不同品種綠肥種植翻壓均可顯著改善土壤的物理性狀，提高土壤養(yǎng)分含量和土壤酶活性，在效應(yīng)上具有相似的特點，主要影響土壤脲酶、過氧化氫酶與酸性磷酸酶活性及堿解氮和有效磷的含量，主要差異是土壤理化性狀以及過氧化氫酶的變化。李紅燕等[29]研究表明，長武懷豆和油菜翻壓入土后，增加了土壤的養(yǎng)分含量和酶活性，培肥效果優(yōu)于綠豆和毛葉苕子；王曉軍等[19]研究表明，豆科綠肥氮還田量高于十字花科，可能與油菜自身不能固氮的原因?qū)е?。研究發(fā)現(xiàn)，苜蓿、大豆、花生3種豆科作物根際土壤過氧化氫酶、脫氫酶、脲酶活性以及土壤細(xì)菌的OTU數(shù)量、Ace 豐富度、Chao1豐富度均普遍高于甜菜、番茄和玉米3種作物，其中大豆的增幅較大，甜菜降幅較大，顯示出固氮作物對土壤酶活性以及微生物多樣性的提升能力，但是不同作物之間未達(dá)到顯著性差異。張明發(fā)等[28]研究表明，土壤酶活性與土壤肥力指標(biāo)均呈極顯著相關(guān)；顧美英等[30]研究表明，新疆棉田土壤中細(xì)菌數(shù)量與土壤酶活性有一定的相關(guān)性，研究發(fā)現(xiàn)，土壤中代表細(xì)菌豐度和數(shù)量的OTU數(shù)量、Ace豐富度、Chao1豐富度均與土壤過氧化氫酶、脫氫酶、脲酶沒有達(dá)到顯著相關(guān)，而代表土壤細(xì)菌種群多樣性的香農(nóng)指數(shù)與土壤過氧化氫酶達(dá)到顯著相關(guān)，可能不同作物引起特定微生物的富集會顯著影響土壤的酶活性，但可能需要一個較長的生長周期。

新疆棉花黃萎病發(fā)生嚴(yán)重，目前除種植抗病品種外缺少有效的防治手段，前期研究發(fā)現(xiàn)，不同抗病性棉花品種和不同作物根際土壤中大麗輪枝菌的數(shù)量存在顯著差異，利用作物根系的化感作用來影響土壤的微生物群落結(jié)構(gòu)和土壤的酶活性，繼而改善棉花根系微生態(tài)，減少病原菌的數(shù)量。

4 結(jié) 論

4.1 抗病性不同棉花品種根際土壤的過氧化氫酶、脫氫酶、脲酶活性均無明顯差異，5與7月2個采樣時期同樣無顯著差異；棉花-水稻間作處理過氧化氫酶、脫氫酶和脲酶分別較棉花單作升高3.84%、28.7%、45.2%，間作對土壤酶活性表現(xiàn)出提升作用，但未達(dá)到顯著水平；苜蓿、大豆、花生3種豆科作物根際土壤酶活性普遍高于甜菜、番茄和玉米，但是未達(dá)到顯著差異。

4.2 抗病性不同棉花品種根際土壤的細(xì)菌OTU數(shù)量和α多樣性指數(shù)均無顯著差異；大豆、花生、苜蓿3種豆科作物根際土壤細(xì)菌的OTU數(shù)量和Ace、Chao1指數(shù)均高于棉花，番茄、玉米、甜菜3種作物根際土壤細(xì)菌OTU數(shù)量和α多樣性指數(shù)均低于棉花，其中大豆的增幅最大，甜菜降幅較大，不同作物之間未達(dá)到顯著性差異。

4.3 種植不同抗病性棉花品種、棉花-水稻間作以及種植不同作物均雖對土壤酶活性、細(xì)菌數(shù)量和多樣性形成了一定影響，但是單生育期內(nèi)影響程度有限，通過棉花與不同作物搭配、間作等模式改變棉田土壤的微生態(tài)環(huán)境可能需要較長的生長周期。