菜心及其根際土壤環(huán)境對長期連作的響應(yīng)

李?？?張 瑩 高富成 穆曉國 高 虎 葉 林

（寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021）

連作障礙是指在同一土壤中連續(xù)種植相同或相近作物，在正常管理條件下，生長潛力變?nèi)?、病蟲害加劇、產(chǎn)量和品質(zhì)下降的現(xiàn)象［1-2］。連作會導(dǎo)致作物生長狀況變差，作物產(chǎn)量降低［3］，土壤出現(xiàn)次生鹽漬化、土壤酶活性紊亂、微生物群落失衡［4］，土傳病害加重及生態(tài)環(huán)境惡化等一系列問題，最終導(dǎo)致作物品質(zhì)和產(chǎn)量降低［5］。連作障礙形成的原因復(fù)雜，是土壤系統(tǒng)內(nèi)多種因子綜合作用的結(jié)果［6］。研究表明，連作對園藝、糧食、飼用、果樹等作物均產(chǎn)生了影響。隨著連作年份的延長，黃瓜（Cucumis sativusL.）根際土壤細(xì)菌的相對豐度表現(xiàn)為先上升后逐漸下降［7］。番茄（Solanum lycopersicumL.）連作會使土壤細(xì)菌豐富度和多樣性下降，伴隨病蟲害的發(fā)生［8-9］。韭菜（Allium tuberosumRottle）連作土壤全磷、有效磷和速效鉀含量顯著增加［10］。玉米（Zea maysL.）連作導(dǎo)致土壤中保護(hù)性微生物減少，致病性病原體增加，潛在致病菌增加［11］。甜菜（Beta vulgarisL.）連作改變了土壤酶活性和微生物的群落結(jié)構(gòu)［12］。甘薯［Ipomoea batatas（L.） Lam］連作后根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)發(fā)生了變化［13］。長期連作嚴(yán)重抑制了花生（Arachis hypogaeaL.）生長發(fā)育，改變了根際土壤的化學(xué)性質(zhì)以及細(xì)菌和真菌群落的結(jié)構(gòu)和功能［14］。苜蓿（Medicago sativaL.）連作10年內(nèi)土壤全氮和速效鉀含量呈下降趨勢［15］。菠蘿（Ananas comosusLam.）連作土壤真菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性的變化對其產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生了影響［16］。

菜心（Brassica campestrisL.ssp.chinensisvar.utilisTsen et lee.）是十字花科蕓薹屬白菜亞種的一個變種［17］。菜心的食用部分主要是薹莖，其味道清甜，富含維生素和礦物元素，是寧夏地區(qū)供往粵港澳的主要蔬菜種類之一［18］。寧夏地區(qū)是供港蔬菜的明星產(chǎn)區(qū)，寧夏蔬菜在港澳、珠三角、長三角等地區(qū)廣受歡迎［19］。截止到2020年，寧夏供港菜心種植面積達(dá)到了25.72萬畝，產(chǎn)量達(dá)到了62.24萬噸［20］。但由于連續(xù)多年種植，寧夏供港菜心產(chǎn)生了嚴(yán)重的連作障礙，主要表現(xiàn)為田間根系淺、不下扎，菜薹味淡、口感變差［21］。

鑒于此，本研究針對寧夏地區(qū)供港菜心連作土壤養(yǎng)分不均、酶活性紊亂、微生態(tài)失衡等問題，對寧夏吳忠青銅峽市不同種植年限的菜心根際土壤質(zhì)量展開研究，探究不同連作年限菜心土壤理化性狀、酶活性、微生物群落變化規(guī)律及其對菜心農(nóng)藝性狀的影響，嘗試從多個角度闡明菜心連作障礙的發(fā)生原因，旨在為緩解和消除連作障礙，保障寧夏地區(qū)供港菜心的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于寧夏吳忠市青銅峽市（106°4?11.87?E，38°5?28.32?N），是寧夏供港菜心的重要生產(chǎn)基地。該區(qū)西南高、東北低，主要為黃河沖積平原，土壤類型為灌淤土，海拔1 160～1 300 m。氣候類型屬于中溫帶大陸性氣候，干旱少雨，冬寒長，夏熱短，年、日溫差大，日照充足，無霜期短，年均氣溫9.2 ℃，年平均日照時數(shù)2 892.2 h，年平均降水量181.7 mm。本研究以青銅峽市瞿靖鎮(zhèn)友誼村2 組寧夏鑫茂原菜場的菜心及其根際土壤為樣本，種植菜心品種為尖葉70，購自廣東科農(nóng)蔬菜種業(yè)有限公司。該地每年肥料投入分別為N：500 kg·hm-2，P2O5：90 kg·hm-2，K2O：90 kg·hm-2，有機(jī)肥：7 000 kg·hm-2。

1.2 樣品采集及處理

試驗于2021年10月1日第3茬菜心收獲期進(jìn)行采樣，采集種植1年（撂荒地第1年種植菜心）、連作3年、6年和9年的菜心植株及根際土壤為試驗材料，且以種植1年的試材為對照。選取面積一致、連作年限不同的地塊，采用對角線五點取樣法用土鉆在深度為0～15 cm處取樣，放置于無菌袋，冷藏運輸至實驗室。在無菌環(huán)境下采用四分法將采集的土樣分成2份，1份樣品在遮光、通風(fēng)的環(huán)境中自然風(fēng)干分別過20 和60 目篩，用于土壤化學(xué)性狀和酶活性的測定，1 份于-80 ℃超低溫保存，用于細(xì)菌和真菌的多樣性測定；用環(huán)刀法進(jìn)行土壤容重的測定。同時分別采集5 株各連作年限完整菜心植株，進(jìn)行農(nóng)藝指標(biāo)和品質(zhì)的測定。

1.3 測定項目與方法

土壤樣品理化性質(zhì)測定方法參照《土壤農(nóng)化分析》［22］。其中，土壤容重采用環(huán)刀法測定；土壤pH 值用PB-10 pH 計（德國Sartorius 公司）測定；土壤電導(dǎo)率（electrical conductivity，EC）采用DDSJ-308F 電導(dǎo)率儀（上海儀分科學(xué)儀器有限公司）測定；全氮含量采用半微量凱氏法測定；全磷含量采用硫酸-高氯酸消煮法測定；全鉀含量經(jīng)HNO3、HCl 和HF 微波消解后采用BWB-1 火焰分光光度計（英國BWB Technologies 公司）測定；堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測定；速效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法，使用UV-6000紫外分光光度計（上海ACCURATE 公司）比色測定；速效鉀含量采用醋酸銨-火焰光度計法測定?？傆袡C(jī)碳含量采用TOC-L有機(jī)碳分析儀（日本島津公司）測定。

土壤酶活性的測定參照《土壤酶及其研究法》［23］和《土壤肥力研究方法》［24］，其中，土壤脲酶活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測定；土壤堿性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定；土壤蔗糖酶和纖維素酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定；土壤過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測定。

利用高通量測序平臺Illumina Novaseq-PE250分析土壤細(xì)菌和真菌群落組成，稱取0.5 g土樣，利用Mobio PowerSoil DNA提取試劑盒（深圳市安必勝科技有限公司）提取DNA，用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測抽提的DNA 質(zhì)量，Novaseq檢測樣品質(zhì)量，取30 ng進(jìn)行PCR擴(kuò)增。用引物338F（5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCA-3′）和806R（5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′）擴(kuò)增細(xì)菌16S rRNA的V3～V4區(qū)，用ITS5F（5′-GGAAGTAAA AGTCGTAACAAGG-3′）和ITS2R（5′-GCTGCGTTCTT CATCGATGC-3′）擴(kuò)增真菌ITS的ITS1（a）區(qū)。PCR反應(yīng)體系共25 μL：DNA 2 μL，上下游引物各1 μL，5×反應(yīng)緩沖液5 μL，dNTP（2.5mmol·L-1）2 μL，Q5 DNA聚合酶0.25 μL，ddH2O 8.75 μL。PCR反應(yīng)程序為：98 ℃預(yù)變性2 min，98 ℃變性15 s，55 ℃退火30 s，72 ℃延伸30 s，共28個循環(huán)；72 ℃延伸5 min，10 ℃保存，設(shè)置3次生物學(xué)重復(fù)。使用膠回收試劑盒（艾普蒂生物工程有限公司，武漢）切膠回收PCR產(chǎn)物，Tris HCl洗脫，2%瓊脂糖電泳檢測。而后進(jìn)行Miseq文庫構(gòu)建，上機(jī)測序，測序工作委托上海派森諾生物科技有限公司完成。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用R語言對全部樣本中所包含的高質(zhì)量序列的長度分布進(jìn)行統(tǒng)計，用QIIME 2.2020.8 軟件計算ɑ 多樣性指數(shù)和距離矩陣與PcoA 分析。采用Excel 2019和SPSS 26.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，利用Origin 2021軟件繪圖。文中圖、表中數(shù)據(jù)均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。

2 結(jié)果與分析

2.1 長期連作對菜心根際土壤理化性狀的影響

由表1 可知，隨著連作年限的增加，土壤容重呈先下降后上升趨勢，在SC9 達(dá)到最大值1.33 g·cm-3，且SC6 和SC9 較對照顯著上升。土壤pH 值、全磷、全鉀和有效磷含量隨連作年限的增加呈逐漸下降的趨勢，與對照（SC1）相比，SC6 和SC9 的pH 值和全鉀含量均顯著下降；全磷和有效磷含量在各連作年限之間均表現(xiàn)為顯著下降，且與對照相比，SC9 中土壤全磷和有效磷含量分別下降26.55%和26.07%。隨著連作年限的增加，土壤電導(dǎo)率和全氮含量呈先下降后上升的趨勢，SC9 土壤電導(dǎo)率和全氮含量達(dá)到峰值，較對照分別上升了34.21%和54.29%；堿解氮和總有機(jī)碳含量呈先上升后下降的趨勢，均在SC3達(dá)到最大值；速效鉀含量則呈顯著上升趨勢，且SC9是對照的2.41倍。

表1 不同連作年限菜心根際土壤理化性狀Table 1 Physicochemical properties of rhizosphere soil of vegetable hearts with different years ofcontinuous cropping

2.2 長期連作對菜心根際土壤酶活性的影響

由圖1 可知，隨著連作年限的增加，土壤蔗糖酶、堿性磷酸酶、過氧化氫酶和纖維素酶活性均呈下降趨勢，與對照相比，SC9 的菜心根際土壤蔗糖酶、堿性磷酸酶、過氧化氫酶和纖維素酶活性分別顯著下降了55.43%、59.28%、33.73%、52.37%。而土壤脲酶活性則呈先上升后下降的趨勢，在連作6年時達(dá)到最大值，較對照顯著升高了50.51%。

圖1 不同連作年限菜心土壤酶活性變化Fig.1 Changes of soil enzyme activity in different continuous years

2.3 長期連作對菜心根際土壤微生物群落的影響

經(jīng)高通量測序后，試驗土樣共獲得細(xì)菌28 個門、81 個綱、172 個目、267 個科和394 個屬，繪制各處理門水平上相對豐度前10 的物種圖（圖2-A），試驗樣地土壤細(xì)菌群落主要由變形菌門（Proteobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteriota）、綠灣菌門（Chloroflexi）、放線菌門（Actinobacteriota）、芽單胞菌門（Gemmatimonadota）、擬桿菌門（Bacteroidota）、藍(lán)細(xì)菌門（Cyanobacteria）、厚壁菌門（Firmicutes）、硝化螺旋菌門（Nitrospirae）、浮霉菌門（Planctomycetes）組成。隨著連作年限增加，變形菌門和綠灣菌門呈先下降后上升趨勢，而酸桿菌門呈先大幅上升后緩慢下降趨勢；連作對酸桿菌門、藍(lán)細(xì)菌門和硝化螺旋菌門的相對豐度產(chǎn)生了較大影響，其中SC6的酸桿菌門相對豐度較對照增加10.74 個百分點，藍(lán)細(xì)菌門相對豐度較對照增加4.93 個百分點，而硝化螺旋菌門的相對豐度較對照降低了1.58 個百分點。各處理土樣經(jīng)高通量測序后，共獲得真菌10個門、16個綱、27個目、41個科和62個屬，繪制各處理門水平上的物種圖（圖2-B），子囊菌門（Ascomycota）、球囊菌門（Mortierellomycota）、油壺菌門（Olpidiomycota）、擔(dān)子菌門（Basidiomycota）、被孢霉門（Mucoromycota）為菜心土壤真菌的優(yōu)勢菌門。隨著連作年限的增加，子囊菌門和球囊菌門呈先下降后上升的趨勢，SC6子囊菌門的相對豐度最低，較對照下降了11.74個百分點，SC3球囊菌門的相對豐度最低，油壺菌門和被孢霉門相對豐度均在SC6 中達(dá)到最高，較對照分別增加了7.22 個百分點和0.73個百分點；而擔(dān)子菌門則呈逐漸下降趨勢，與對照相比，SC9的擔(dān)子菌門相對豐度下降了4.62個百分點。

圖2 不同連作年限對土壤細(xì)菌與真菌群落豐富度的影響Fig.2 Effects of different continuous cropping years on soil bacterial and fungal community richness

圖2-C 和D 分別是細(xì)菌與真菌在不同連作年限下土壤操作分類單元（operational taxonomic unit，OTU）豐富度的稀疏曲線，4 個處理土壤樣品細(xì)菌和真菌的OTU 數(shù)目隨測序數(shù)據(jù)量的增加迅速上升，當(dāng)抽取的序列條數(shù)達(dá)30 000 條以上時，細(xì)菌和真菌的稀釋曲線均趨于平緩，表明樣品測序充分、數(shù)據(jù)合理，目前測序量可以充分反映出4 個樣品細(xì)菌和真菌群落物種多樣性和豐富度的真實信息。

將細(xì)菌和真菌有效序列相似度97%作為OTUs 劃分閾值，獲得OTUs分布Venn圖，比較分析菜心土壤真菌特有和共有的OTUs。由圖2-E 可知，4 個連作年份土樣的細(xì)菌群落中共確定了657個共有OTUs和14 814個特有OTUs，特有OTUs 的排序為SC1（5 354）>SC3（3 433）>SC9（3 142）>SC6（2 885）。由圖2-F 可知，4個連作年份土樣的真菌群落中共確定了67 個共有OTUs 和1 900 個特有OTUs，特有OTUs 的排序為SC1（802）>SC3（535）>SC6（287）>SC9（276）。

由圖3-A 可知，細(xì)菌Chao1 和Observed species 指數(shù)均在SC6 最低，SC9 雖有所上升，但仍低于對照。隨著連作年限的增加，細(xì)菌Shannon指數(shù)呈現(xiàn)先上升后下降后又上升的趨勢；Simpson指數(shù)呈先上升后下降的趨勢，但變化幅度較?。籊ood’s coverage 指數(shù)在0.98 以上；Pielou’s evenness指數(shù)在0.83～0.85之間。由圖3-B可知，隨著連作年限的增加，真菌Chao1 和Observed species 指數(shù)均呈現(xiàn)下降趨勢，在連作9 年時達(dá)到最低；Shannon指數(shù)呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，SC6的Shannon指數(shù)較對照顯著下降了16.36%；Simpson 指數(shù)則呈先上升后下降后又上升的趨勢；Good’s coverage 指數(shù)在0.99以上；Pielou’s evenness指數(shù)在0.52～0.64之間。

圖3 不同連作年限土壤細(xì)菌與真菌群落的多樣性變化Fig.3 Changes in soil bacterial and fungal community diversity at different continuous cropping years

圖3-C 和D 主坐標(biāo)分析顯示了4 個連作年限菜心土壤細(xì)菌與真菌OTU 組成差異，由圖3-C 可知，主坐標(biāo)1（PCo1）可解釋細(xì)菌群落的45.5%，主坐標(biāo)2（PCo2）可解釋細(xì)菌群落的13.0%，SC3、SC6 和SC9 細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)相似度較高，分布在第二、第三象限，而SC1 分布在第一象限。由圖3-D 可知，主坐標(biāo)1（PCo1）可解釋真菌群落的48.1%，主坐標(biāo)2（PCo2）可解釋細(xì)菌群落的13.1%，SC3、SC6 和SC9 真菌群落結(jié)構(gòu)相似度較高，主要分布在第一、第四象限，SC1 則分布在第二象限。進(jìn)一步在屬水平上對相對豐度較高的前20個細(xì)菌和真菌屬構(gòu)建分層聚類，分析各處理細(xì)菌和真菌組成的相似性和多樣性，由圖3-E和F可知，SC6和SC9的土壤樣品細(xì)菌和真菌均明顯地聚為一類，而后與SC3聚為一大類，而SC1土樣細(xì)菌和真菌都是單獨成一支，說明連作1年土壤細(xì)菌和真菌屬群落結(jié)構(gòu)與其他處理存在差異。

2.4 長期連作對菜心產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

長期連作在一定程度上影響了菜心的生長發(fā)育，由圖4 可知，隨著連作年限的增加，菜心的薹長、薹粗、地上部干鮮重、根干鮮重和菜心產(chǎn)量均呈下降趨勢。與對照相比，SC3、SC6、SC9 薹長分別顯著降低了17%、25%和39%，薹粗分別顯著降低了5%、10%和18%；而地上部鮮重和根干重僅在SC9 較對照顯著下降，分別下降了22%和28%，SC6 和SC9 根鮮重均較對照顯著下降，分別降低了15%和41%，SC3、SC6和SC9地上部干重均較對照顯著下降，分別降低了10%、14%和26%；菜心產(chǎn)量隨連作年限的增加而呈下降趨勢，在連作9 年時降至最低，SC3、SC6 和SC9 產(chǎn)量較對照分別顯著下降了4.75%、7.57%和22.97%。長期連作對菜心品質(zhì)的影響如圖4-F所示，隨著連作年限的增加，菜心可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、維生素C（vitamin C，Vc）含量均呈下降趨勢，但僅SC9 較對照顯著下降，分別降低了20%、22%和27%；而硝酸鹽含量隨著連作年限的增加呈現(xiàn)增加趨勢。

圖4 不同連作年限菜心農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及品質(zhì)的變化Fig.4 Changes in agronomic traits，yield and quality of vegetable hearts at different continuous cropping years

2.5 菜心連作土壤微生物群落與環(huán)境因子的相關(guān)性分析

基于土壤微生物群落及環(huán)境因子的變化，進(jìn)一步對二者的關(guān)系進(jìn)行了相關(guān)性分析。分別選擇門水平上細(xì)菌和真菌豐度變化較大的5 個群落與土壤環(huán)境因子進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明（圖5），全磷、有效磷、速效鉀含量及蔗糖酶和脲酶活性對綠灣菌門群落變化產(chǎn)生了極顯著影響，全磷、有效磷、速效鉀含量及蔗糖酶、脲酶和堿性磷酸酶活性對酸桿菌門和硝化螺旋菌門群落影響極顯著，速效鉀含量及蔗糖酶、脲酶和堿性磷酸酶活性對藍(lán)細(xì)菌門群落影響極顯著，全磷和有效磷含量對藍(lán)細(xì)菌門群落影響顯著，EC 和全氮含量對球囊菌門群落影響極顯著，脲酶活性對油壺菌門群落影響極顯著，pH 值、全磷、有效磷、速效鉀含量及蔗糖酶、脲酶和堿性磷酸酶活性對擔(dān)子菌門群落影響極顯著，全氮含量及過氧化氫酶和纖維素酶活性對擔(dān)子菌門群落影響顯著，速效鉀含量及蔗糖酶和脲酶活性對被孢霉門群落影響極顯著，全磷、有效磷含量和堿性磷酸酶活性對被孢霉門群落影響顯著。

圖5 門水平上微生物與環(huán)境因子相關(guān)性分析Fig.5 Correlation analysis of microorganisms and environmental factors at the gate level

3 討論

長期連作會導(dǎo)致土壤養(yǎng)分失衡，土壤酶活性紊亂，土壤微生物多樣性降低，從而降低作物產(chǎn)量和品質(zhì)［25-26］。研究表明，長期連作會使土壤土體變緊實，透氣性減弱［27-28］。本研究中，隨著連作年限的增加，菜心土壤容重升高，改變了土體結(jié)構(gòu)。針對這一情況，可采用深耕的方式打破犁底層以提高土壤透氣性。前人研究表明，全磷、有效磷和有效氮含量均隨著西瓜連作年限的增加而逐漸降低［29］，本研究也得到了相似的結(jié)果，這可能與菜心對肥料的吸收特性有關(guān)。土壤pH 值與土壤中微生物群落變化密切相關(guān)［30］，本研究顯示，隨著連作年限的增加，菜心土壤pH 值逐漸下降，說明連作導(dǎo)致菜心土壤酸化。土壤鹽含量是表征土壤鹽漬化的一個重要指標(biāo)，土壤含鹽量和電導(dǎo)率之間存在正相關(guān)性［31-32］，在本研究中，土壤電導(dǎo)率隨著連作年限的增加呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，這可能是由于寧夏地區(qū)蒸發(fā)量較大，長期連作導(dǎo)致鹽分富集，生產(chǎn)中可采取灌水洗鹽排鹽的方式緩解。焦?jié)櫚驳龋?3］對馬鈴薯連作土壤研究發(fā)現(xiàn)，隨著連作年限的增加，土壤有效磷含量呈顯著下降趨勢，本研究也得到了相似結(jié)論。此外，本研究發(fā)現(xiàn)，土壤總有機(jī)碳含量隨連作年限的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，這與楊衛(wèi)君等［34］對連作棉田的研究結(jié)果一致。速效鉀含量隨著連作年限的增加呈現(xiàn)顯著上升趨勢，與王爽等［35］在黃瓜連作土壤中得出的結(jié)論一致，這可能是長期過量施鉀肥導(dǎo)致的鉀素積累。

土壤酶活性是評價土壤生物活性的重要指標(biāo)［36-37］，直接影響土壤有機(jī)質(zhì)的礦化和營養(yǎng)成分形態(tài)的轉(zhuǎn)化［38-39］。土壤脲酶能促進(jìn)尿素的水解，其活性與土壤堿解氮含量呈正相關(guān)［7，40］，在本研究中，也得到了相同的結(jié)論，即：土壤脲酶活性與堿解氮含量均隨連作年限的增加呈先上升后下降趨勢，且均在連作3 年時達(dá)到最大值。磷酸酶是土壤中的主要水解酶類之一，蔗糖酶和纖維素酶參與土壤有機(jī)碳生物循環(huán)［41］。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著連作年限的增加，土壤蔗糖酶、堿性磷酸酶和纖維素酶活性均呈現(xiàn)下降趨勢，從而降低了營養(yǎng)元素的有效性，主要表現(xiàn)為速效磷和總有機(jī)碳含量降低等。過氧化氫酶能夠消除H2O2的危害［3］，本研究中，隨著菜心連作年限的增加，土壤過氧化氫酶活性顯著下降，表明連作后菜心土壤可能積累了更多有害物質(zhì)，加重了土壤連作障礙。

土壤微生物多樣性是評價土壤生態(tài)功能的重要指標(biāo)［42］。在本研究中，隨著菜心連作年限的增加，其根際土壤細(xì)菌群落Shannon 指數(shù)先升高后降低，而真菌群落Shannon 指數(shù)則先下降后上升，與前人在西瓜連作研究中得到的結(jié)論相似［43］。土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變化會導(dǎo)致土壤中有益微生物減少，致病微生物增多，這種不平衡的微生態(tài)系統(tǒng)會進(jìn)一步加重連作障礙［44］。長期連作降低了土壤中有益微生物的豐度，而病害的潛在病原體微生物豐度升高。多年連作茶園土壤中被孢霉屬（Mortierella Coem. 1863）等優(yōu)勢菌屬豐度下降；花生連作土壤中，梭狀芽孢桿菌屬（Clostridium）和芽孢桿菌屬（Bacillus Cohn）豐度增加［45-48］。這種現(xiàn)象在菜心連作中也同樣存在，在門水平上，菜心連作顯著增加了根際土壤中變形菌門、綠灣菌門、油壺菌門和擔(dān)子菌門的相對豐度，而硝化螺旋菌門和子囊菌門相對豐度則呈下降趨勢，這與Chen等［49］的研究結(jié)果類似。屬水平物種組成熱圖分析表明連作改變了菜心根際土壤微生物群落組成，李瑩等［50］在辣椒連作土壤中也得到了相似的結(jié)論。

連作改變了土壤環(huán)境，進(jìn)而影響了作物生長發(fā)育［40］。在本研究中，隨著連作年限增加，菜心薹長、薹粗、地上部干鮮重和根干鮮重及產(chǎn)量均整體顯著下降，與前人研究結(jié)果相似［3，33］。徐小軍等［51］研究發(fā)現(xiàn)，連作會導(dǎo)致甜瓜含糖量下降，口感變差，本研究同樣發(fā)現(xiàn)，當(dāng)連作年限達(dá)到9年時，菜心品質(zhì)顯著變劣。土壤生態(tài)系統(tǒng)由生物群落和理化變量之間復(fù)雜的相互作用組成，這些變量都對土壤的整體質(zhì)量有貢獻(xiàn)［52］。李玉嬌等［53］在黃瓜連作土壤研究中發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)變化與土壤有機(jī)碳、速效磷、有機(jī)質(zhì)和速效鉀含量變化密切相關(guān)。本研究得到了類似結(jié)論，即：土壤環(huán)境因子和微生物之間存在明顯互作關(guān)系，全磷、有效磷、速效鉀含量及蔗糖酶、脲酶和堿性磷酸酶活性對酸桿菌門和硝化螺旋菌門群落影響極顯著，EC 和全氮含量對球囊菌門群落影響極顯著。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，長期連作導(dǎo)致菜心根際土壤容重、電導(dǎo)率、全氮、速效鉀含量升高，而土壤pH值、總有機(jī)碳、全磷、有效磷、堿解氮含量均有不同程度的下降；土壤脲酶活性升高，而蔗糖酶、纖維素酶、堿性磷酸酶、過氧化氫酶活性均顯著降低；細(xì)菌與真菌群落豐富度下降，群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。此外，長期連作使菜心根際土壤環(huán)境發(fā)生變化，這些環(huán)境因子的綜合作用導(dǎo)致菜心產(chǎn)量下降、品質(zhì)變劣。