连作对大蒜土壤养分、微生物结构和酶活的影响

发布时间:2022-06-21
近年来,山东省大蒜(AlliumsativumL.)产品畅销国内外,其品质优良,极大地促进了我国大蒜产业的发展。但是由于土地面积的限制,大蒜主产区的农民不得不在同一片土地上连续种植,引发了一系列的连作问题,如土壤病害严重,大蒜生长情况差等,严重影响了大蒜生产和农民的收益。农民不得不施用大量的农药或土壤消毒剂,不仅成本投入大幅上升,而且威胁大蒜品质安全。
连作对大蒜土壤养分、微生物结构和酶活的影响
连作是限制许多作物生产的主要因素之一,其可能导致土壤病虫害加剧、作物生长缓慢,长期连作还可能导致产量和品质下降,轻则减产,重则绝收,已成为许多作物生产急需解决的问题。连作造成的易发病土壤称为致病型土壤。在引起连作障碍的因素中,土壤中的微生物是最重要的障碍因子。土壤酶是土壤生物活性的重要指标,参与了土壤有机质的分解和转化。其中土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性之间的关系及总体活性对评价土壤肥力水平有重要意义。越来越多的证据表明,经济作物土壤的抑病/致病性能与土体微生物区系密切相关。吕卫光等通过盆栽和田间研究表明,长期黄瓜连作使土壤微生物群落结构发生改变,土壤微生物由细菌占主导优势向真菌占优势转变,线虫密度高达4.38条/g土,土传病虫害加重。对马铃薯连作土壤中微生物区系研究表明,占细菌总数24%~36%的Acidobacteria与土传病原菌Fusarium的数量之间高度负相关,Acidobacteria数量越低,土壤致病性越强。因此,目前认为土壤微生物变化与连作障碍关系最为密切。
随着大蒜连作年限的增加,植株的叶面积、株高等都呈现出先增长后降低的趋势,大蒜产量下降。通过对长期大蒜连作根际微生物的研究,发现长期大蒜连作时土壤中微生物的群落结构发生改变,细菌数量降低,而真菌数量增加。长期连作土壤中功能微生物的数量发生改变,如硝化细菌、氨化细菌和芳香族化合物降解菌等类群也随连作年限的增加而急剧下降。土壤中原有微生物群落结构的失调,导致土壤中物质和养分的循环发生改变,进而导致大蒜无法正常补给元素,生长发育受阻。另外,长期连作的大蒜土壤中,有害微生物的数量增多,使大蒜受到病害感染病害的几率增大。但是微生物群落到底发生了怎样的变化,这些变化的形成机制是什么,都还不明确。
随着大蒜连作年限的增加,土壤pH呈现上升的趋势,表明长期连作可能导致土壤碱性增加。相关性分析表明土壤pH与土壤中的有益微生物数量、酶含量等呈显著相关关系,说明土壤pH的改变可能影响土壤微生物区系的成分,从而导致大蒜连作障碍。土壤中速效钾、铵态氮,硝态氮以及有机质的含量随着大蒜连作时间的增长逐渐降低,大蒜长期连作使得土壤中养分含量降低,在大蒜种植过程中要注意肥料的合理施用。
土壤微生物是土壤生态环境的重要组成成分,参与地上和地下物质的交换和转化,在土壤矿物质、养分转化和循环中起重要作用。作物栽培方式影响土壤微生物群落结构组成和功能。研究中,大蒜连作5年和10年降低了土壤中细菌和放线菌的数量,而增加了真菌的数量。连作破坏微生物群落的平衡,降低了土壤中有益细菌和放线菌的种类和数量,提高有害真菌的数量,减弱了土壤养分的有效性,进而导致营养矿物质含量的降低。与连作相比,套作可以通过缓解土壤pH的变化从而提高土壤中酶活性,增加土壤中速效养分含量,维持土壤生态平衡,从而减弱连作给土壤微生物带来的伤害。通过测定连续套作大蒜和番茄的土壤中可培养微生物数量发现,番茄、大蒜套作使土壤中细菌和真菌数量降低,同时使土壤中真菌的数量升高,并且可以促进作物的生长。大蒜和当归间作也发现了相似的结论。因此,在大蒜的生产过程中可以和其它作物套作,以改善土壤中微生物的群落结构。
酶在土壤养分循环转化中起着举足轻重的作用。越来越多的研究表明,土壤酶活与土壤养分含量存在着密切的联系。研究表明,长期大蒜连作使得土壤中过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶的含量降低,说明长期大蒜连作降低土壤中酶的水平,从而阻碍了土壤中养分的循环和转化。研究发现在长期连作的土壤中使用生物有机肥后,土壤中蔗糖酶、脲酶的活性显著提高。因此,在长期种植大蒜的田地中施用有机肥等可以缓解大蒜连作障碍。
通过对大蒜主产区大蒜连作的土壤进行研究发现,随着大蒜连作年限的增加,土壤pH值升高,土壤养分含量失衡,大蒜产量降低;同时长期连作还使得土壤中微生物群落结构发生改变,土壤由“细菌型”转变为“真菌型”,并使得土壤酶活降低,影响土壤中物质和养分的转化。
因此,在大蒜生产过程中应避免长期连作,注意种、养结合,同时要注意合理的间作和套作。对于在长期连作的大蒜主产区可以通过施用生物有机肥等方式缓解大蒜连作,提高大蒜的产量和品质。
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参考文献:
【1】李奉国, 马龙传, 孔 勇, 孔 磊, 李冠喜, 周 晶。连作对大蒜土壤养分、微生物结构和酶活的影响