黃芩種植地土壤微生物數(shù)量特征及土壤酶活性研究

彭曉邦，秦紹龍

(1.商洛學院，陜西 商洛 726000;2.資源植物利用與健康產(chǎn)品研究創(chuàng)新團隊,陜西 商洛 726000)

黃芩是唇形科類黃芩屬多年生的草本植物[1]，抗菌作用強，在農(nóng)業(yè)病害防治問題上有著非常理想的作用[2]，主要分布于山東、陜西、山西、甘肅四大產(chǎn)區(qū)，而陜西省商洛市則為黃芩的優(yōu)生產(chǎn)地[3]。作為商洛五大商藥之一，黃芩的集約化種植已成為了發(fā)展陜西商洛市經(jīng)濟和當?shù)剞r(nóng)民脫貧和致富的支柱性產(chǎn)業(yè)，正是由于黃芩的這種種植方式，導致其病害問題加劇，已嚴重影響到黃芩的產(chǎn)量和質(zhì)量[4]。土壤微生物數(shù)量特征是指示土壤質(zhì)量好壞以及衡量土壤肥力高低的重要指標，而土壤酶活性可作為土壤肥力的活力指標[5～6]。因此，研究不同種植地黃芩根際土壤微生物數(shù)量特征和常見的土壤酶活性變化，為黃芩的規(guī)范化種植和連作障礙發(fā)生機理的研究提供理論依據(jù)，對提高中藥材產(chǎn)量和質(zhì)量具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

本實驗選取商洛市商州區(qū)冀村小麥-黃芩輪作土壤、黃芩連作3 a和連作4 a黃芩根際土壤以及周圍閑置的荒地為試驗對象。用五點采樣法采取土壤表層以下10～15 cm的根際土壤，取樣2～5 kg裝入無菌袋后放入4℃冰箱中儲存處理。將采取的土壤樣品取出進行風干處理，過篩后于4℃冰箱中保存用于測定土壤微生物數(shù)量及酶活性。

1.2 數(shù)據(jù)測定

細菌、真菌、放線菌均采用稀釋涂布平板計數(shù)法[7]測定。采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法[8]對脲酶進行測定、用3，5-二硝基水楊酸比色法[8]對蔗糖酶進行測定、用高錳酸鉀滴定法[8]對過氧化氫酶進行測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2007統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤微生物數(shù)量的變化

2.1.1 土壤微生物總量的變化 土壤微生物作為土壤生態(tài)系統(tǒng)中非常重要的組成部分，同時也將參與調(diào)控凋落物的分解、土壤中營養(yǎng)成分的轉(zhuǎn)化以及循環(huán)等一系列土壤的生理生態(tài)過程。其中微生物總量是作為土壤肥力高低及質(zhì)量好壞、土壤中物質(zhì)代謝旺盛程度的一項指標。如表1所示，在四種采樣地中：輪作地的微生物總量最高(約為連作4 a的2倍)；連作地的次之，且連作3 a的微生物總量高于連作4 a地；荒地的微生物總量最低。即總體變化趨勢為小麥-黃芩輪作地>黃芩連作3 a地>黃芩連作4年地>荒地。

2.1.2 土壤細菌數(shù)量的變化 四種采樣地土壤細菌數(shù)量變化(圖1所示)表現(xiàn)為小麥-黃芩輪作地最高、黃芩連作地次之、荒地最少，且細菌的數(shù)量在微生物總數(shù)中占比最大。結(jié)合表1可以看出小麥-黃芩輪作地細菌數(shù)量約為黃芩連作4 a地的2倍，占該采樣地微生物總量的87.60%；連作3 a地細菌數(shù)量占比87.48%，比連作4 a地多了9.00%；荒地的細菌數(shù)量占比90.67%。

表1 不同種植方式黃芩根際土壤微生物數(shù)量

2.1.3 土壤放線菌數(shù)量的變化 四種采樣地土壤放線菌數(shù)量的變化(圖2所示)趨勢和細菌一致，均表現(xiàn)為小麥-黃芩輪作地最多，黃芩連作地次之，荒地最少。結(jié)合表1可以看出小麥-黃芩輪作地的放線菌數(shù)量約為黃芩連作4 a地的2倍，占比12.22%；黃芩連作3 a地占比12.26%，比黃芩連作4 a地放線菌數(shù)量多了8.00%；荒地放線菌數(shù)量占比8.82%。

2.1.4 土壤真菌數(shù)量的變化 不同黃芩種植地的土壤真菌數(shù)量變化(圖3所示)趨勢同細菌與放線菌相比有明顯差異，表現(xiàn)為黃芩連作地真菌數(shù)量最多，明顯多于小麥-黃芩輪作地和荒地。結(jié)合表1可以看出黃芩連作4 a地真菌數(shù)量遠遠超過黃芩連作3 a地真菌數(shù)量，多了13.00%。四種采樣地土壤真菌數(shù)量變化趨勢總體表現(xiàn)為黃芩連作4年地最高，占比0.54%；連作3年地和輪作地次之，分別占比0.26%、0.18%；荒地最少，占比0.51%。

2.2 土壤酶活性的變化

2.2.1 土壤過氧化氫酶活性的變化 過氧化氫酶能夠參與土壤中有害物質(zhì)過氧化氫的分解，從而減輕植物所受到的毒害作用。圖4中可以看出：種植年限會對根際土壤中過氧化氫酶活性產(chǎn)生影響，與連作3 a的土壤相比，連作4 a的土壤過氧化氫酶活性明顯降低；且連作地過氧化氫酶活性明顯高于輪作地。土壤過氧化氫酶活性變化趨勢總體表現(xiàn)為：黃芩連作3 a>黃芩連作4 a>小麥-黃芩輪作>荒地。

2.2.2 土壤脲酶活性的變化 脲酶能夠影響尿素的轉(zhuǎn)化及促進尿素的分解，可直接參與到土壤中一些氮素的轉(zhuǎn)化。如圖5所示：黃芩連作3 a和連作4 a根際土壤脲酶活性均顯著高于小麥-黃芩輪作地土壤脲酶活性，荒地土壤脲酶活性最低，且連作3 a地脲酶活性高于連作4年地脲酶活性。土壤中脲酶活性變化趨勢總體表現(xiàn)為：黃芩連作3 a>黃芩連作4 a>小麥-黃芩輪作地>荒地。

2.2.3 土壤蔗糖酶活性的變化 蔗糖酶在一定程度上能夠增加土壤中碳水化合物，從而使得土壤的肥力水平得到有效改善。圖6所示可以看出：黃芩連作3 a和連作4 a土壤蔗糖酶活性相差不大，說明連作年限對土壤蔗糖酶活性影響不顯著；輪作地的蔗糖酶活性遠高于連作地。土壤中蔗糖酶活性變化趨勢總體表現(xiàn)為：小麥-黃芩輪作>黃芩連作>荒地。

3 討論

3.1 不同種植模式對黃芩根際土壤微生物數(shù)量的影響

土壤微生物類群在土壤的生態(tài)系統(tǒng)中有著非常重要的作用，其數(shù)量特征可以表征出土壤肥力的高低。本研究發(fā)現(xiàn)連作年限對黃芩根際土壤中的微生物數(shù)量有影響，連作3 a黃芩根際土壤中細菌和放線菌的數(shù)量分別比連作4 a黃芩根際土壤中細菌和放線菌數(shù)量高了9.00%和8.00%，這與張向東等[9]對黃芩根際土壤中細菌和放線菌的數(shù)量變化研究及陳慧[10]對地黃根際土壤中細菌數(shù)量變化的研究結(jié)論一致，說明土壤中細菌和放線菌的數(shù)量會隨著連作年限的增加而降低；而真菌數(shù)量的變化趨勢正好相反，連作3 a的黃芩根際土壤中的真菌數(shù)量要比連作4 a黃芩根際土壤中的真菌數(shù)量低13.00%，這與陳慧等[11]對白術(shù)連作地真菌數(shù)量變化趨勢的研究結(jié)論一致，說明土壤中真菌的數(shù)量會隨著連作年限的增加而增加。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著黃芩連作年限的增加細菌和放線菌數(shù)量減少，真菌的數(shù)量增加，而孫秀山等[12]研究發(fā)現(xiàn)，隨著花生田連作年限的增加細菌和放線菌的數(shù)量也呈現(xiàn)增加的趨勢，而真菌則表現(xiàn)為減少的趨勢，這與筆者研究結(jié)果剛好相反，其原因可能是研究對象不同、作物的生長環(huán)境不同等原因?qū)е逻B作年限對土壤微生物影響的變化規(guī)律差異較大。彭曉邦等[13]研究發(fā)現(xiàn)黃芩能夠產(chǎn)生一定的化感物質(zhì)，且化感物質(zhì)的數(shù)量以及種類會影響作物根際土壤微生物群落的數(shù)量特征[14]，因此黃芩根際土壤微生物的數(shù)量變化特征有待進一步研究。

3.2 不同種植模式對黃芩根際土壤酶活性的影響

土壤酶活性能夠反應(yīng)植物體的生理生態(tài)過程，在土壤生態(tài)系統(tǒng)中起著非常重要的作用。在本研究所采集的四種土樣中，脲酶和過氧化氫酶活性的變化趨勢基本一致，均表現(xiàn)為黃芩連作>小麥-黃芩輪作>荒地。與黃芩連作地的蔗糖酶活性相比，小麥-黃芩輪作地的蔗糖酶活性則要高出很多，這說明輪作種植模式會使得土壤中有效營養(yǎng)物質(zhì)增加，且能提高土壤的肥力水平，從而對作物的生長起到一定的促進作用。筆者研究中，連作年限對黃芩根際土壤中的過氧化氫酶和脲酶活性有顯著影響，連作3 a黃芩根際土壤中的過氧化氫酶和脲酶活性均高于連作4 a黃芩根際土壤中的過氧化氫酶和脲酶活性，這與孫秀山等[12]對連作花生田根際土壤中過氧化氫酶和脲酶活性的研究及陳慧等[11]對白術(shù)連作地過氧化氫酶和脲酶活性變化趨勢的研究結(jié)論一致，說明連作年限對過氧化氫酶和脲酶活性有影響，連作年限越短過氧化氫酶和脲酶活性越高。小麥-黃芩輪作地的蔗糖酶活性高于黃芩連作地的蔗糖酶活性，這與孫秀山等[12]對連作花生田根際土壤中蔗糖酶活性的研究結(jié)論一致，說明輪作種植方式會在一定程度上提高土壤中蔗糖酶的活性。筆者研究發(fā)現(xiàn)，黃芩連作地的過氧化氫酶和脲酶活性均高于小麥-黃芩輪作地的過氧化氫酶和脲酶活性，且連作年限對蔗糖酶活性影響不顯著，這與趙慶芳等[15]對不同當歸種植地根際土壤中脲酶和過氧化氫酶活性的研究結(jié)果及陳慧等[10]對地黃連作蔗糖酶活性的研究結(jié)果不一致，其原因可能是研究對象不同、其生長環(huán)境不同以及連作年限不同等諸多因素導致研究結(jié)果各異。本研究發(fā)現(xiàn)，黃芩連作地的土壤微生物真菌數(shù)量較高，這種結(jié)果的可能原因是由于黃芩連作時間較長，破壞了土壤的生態(tài)平衡，土壤類型由細菌型轉(zhuǎn)向真菌型，導致有害菌類積累，造成土壤有害物質(zhì)增加，土壤肥力及熟化程度降低，影響作物的質(zhì)量和產(chǎn)量[15]。

4 結(jié)論

不同種植地根際土壤微生物的三大類群組成比例基本一致，均為細菌居于多數(shù)，放線菌次之，真菌的數(shù)量最少。土壤微生物數(shù)量變化趨勢總體表現(xiàn)為小麥-黃芩輪作>黃芩連作3 a>黃芩連作4 a>荒地；土壤脲酶和過氧化氫酶活性的變化趨勢均表現(xiàn)為黃芩連作>小麥-黃芩輪作>荒地。小麥-黃芩輪作地蔗糖酶活性最高，說明小麥-黃芩輪作能夠有效提高土壤蔗糖酶活性。小麥-黃芩輪作能有效提高土壤微生物數(shù)量和土壤蔗糖酶活性。