王喜枝，姚麗娟，王艷麗，武社梅，李本銀，王立河*，田春麗，賈云超(.河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院,河南 中牟 45450; .中牟縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村工作委員會(huì),河南 中牟 45450; .河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物營(yíng)養(yǎng)與資源環(huán)境研究所,河南 鄭州 45000)

不同連作年限對(duì)大蒜根際土壤養(yǎng)分含量、微生物數(shù)量及酶活性的影響

王喜枝1，姚麗娟1，王艷麗2，武社梅2，李本銀3，王立河1*，田春麗1，賈云超1
(1.河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院,河南 中牟 451450; 2.中牟縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村工作委員會(huì),河南 中牟 451450; 3.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物營(yíng)養(yǎng)與資源環(huán)境研究所,河南 鄭州 450002)

為進(jìn)一步明確大蒜連作障礙形成的原因，研究了連作0(對(duì)照)、10、20、30 a大蒜根際土壤養(yǎng)分含量、土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明，隨著連作年限的增加，大蒜鱗莖產(chǎn)量顯著下降，與對(duì)照相比，連作10、20、30 a鱗莖產(chǎn)量分別下降22.74%、26.48%、27.16%；大蒜根際土壤pH值呈上升趨勢(shì)，土壤有機(jī)質(zhì)含量呈增加趨勢(shì)，整體上土壤全氮、全磷、有效鉀、堿解氮、有效鋅含量呈下降趨勢(shì)；土壤微生物數(shù)量呈先下降(0～20 a)后上升(30 a)趨勢(shì)，且差異達(dá)極顯著水平；土壤酶活性呈先降后升趨勢(shì)，土壤脲酶和過氧化氫酶活性以連作20 a最低，堿性磷酸酶活性以10 a最低。相關(guān)性分析表明，整體上土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性與土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效鉀含量呈正相關(guān)，而與土壤pH值、有機(jī)質(zhì)和緩效鉀含量呈負(fù)相關(guān)；過氧化氫酶、堿性磷酸酶和脲酶活性與所測(cè)微生物數(shù)量(除真菌外)皆呈正相關(guān)，其中過氧化氫酶活性與放線菌數(shù)量相關(guān)性達(dá)顯著水平，脲酶活性與固氮菌數(shù)量呈極顯著正相關(guān)。綜上，大蒜長(zhǎng)期連作后，大蒜鱗莖產(chǎn)量降低，土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，土壤pH值上升，土壤養(yǎng)分失衡；連作20 a大蒜根際土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性達(dá)到最低水平，而連作30 a土壤微生物數(shù)量和酶活性回升，但微生物結(jié)構(gòu)并沒有顯著改變。

大蒜； 連作； 土壤微生物； 土壤酶活性； 土壤養(yǎng)分

中國(guó)是全球最主要的大蒜生產(chǎn)、消費(fèi)和出口國(guó)，也是世界上最清潔、質(zhì)量最穩(wěn)定的大蒜供應(yīng)商。其中，素有“蒜鄉(xiāng)”之稱的河南省中牟縣是全國(guó)聞名的大蒜生產(chǎn)基地，大蒜出口合格率高達(dá)94%，出口量占全國(guó)總量的70%以上，打出了“中牟大白蒜”品牌，帶動(dòng)了中牟經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展。然而，隨著世界范圍內(nèi)對(duì)大蒜需求量的逐年增加，加之經(jīng)濟(jì)效益的驅(qū)動(dòng)，大蒜種植面積迅速擴(kuò)大，大蒜主產(chǎn)區(qū)的連作現(xiàn)象日益嚴(yán)重，中牟大蒜已普遍連作30 a以上，導(dǎo)致該作物病害增加、產(chǎn)量及品質(zhì)下降[1]。大蒜連作已成為一個(gè)廣泛存在、危害嚴(yán)重、亟待解決的生產(chǎn)性問題。

連作障礙的形成是多種因素作用的結(jié)果[2]，而土壤微生態(tài)環(huán)境的好壞直接影響到植物的生長(zhǎng)。土壤微生物數(shù)量及土壤酶活性是土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)[3-4]，同一種作物長(zhǎng)期連作，必然造成土壤理化性質(zhì)發(fā)生變化[5-13]。研究表明[5-21]，作物連作會(huì)改變土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性，影響土壤pH值，打破土壤養(yǎng)分平衡，改變土壤理化性質(zhì)。連作對(duì)大蒜根際土壤養(yǎng)分含量、土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性的影響雖然也有相關(guān)研究[14,19]，但研究還不夠深入，尤其是大蒜連作土壤養(yǎng)分含量與酶活性和微生物數(shù)量的相關(guān)分析至今未見報(bào)道。鑒于此，立足于中牟大蒜生產(chǎn)基地，研究了連作0(對(duì)照)、10、20、30 a大蒜根際土壤養(yǎng)分含量、土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性的變化及其相關(guān)性，旨在進(jìn)一步明確大蒜連作障礙形成的原因，以期為防治和減輕大蒜連作障礙提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料和設(shè)計(jì)

供試大蒜品種：中牟大白蒜，市售。供試土壤：不同連作年限土樣于2011年9月取自大蒜主產(chǎn)區(qū)中牟縣官渡鎮(zhèn)水潰村，經(jīng)調(diào)查后選擇土壤類型一致，田間管理相同，大蒜—玉米輪作分別為10、20、30 a大蒜地各3塊，以鄰近的小麥—玉米輪作超過5 a的地塊為對(duì)照(0 a)，試驗(yàn)地塊的玉米收獲后秸稈全部還田。土壤類型為潮土，質(zhì)地為輕壤，是中牟縣有代表性的大蒜種植土質(zhì)，用棋盤式布點(diǎn)法采集 0～20 cm 耕層土壤樣品，將相同連作年限不同地塊的土壤樣品混勻。供試肥料：復(fù)混肥20-15-15；氮肥為尿素[CO(NH2)2，含N 46%]，市售。

為保證試驗(yàn)環(huán)境及管理一致，于2011年10月—2014年6月在河南省農(nóng)業(yè)高新科技園區(qū)網(wǎng)室采用盆栽方式進(jìn)行。種植大蒜所用塑料盆上、下口徑和高度分別為25 cm、17 cm和20 cm。每盆裝5 kg干土(測(cè)土壤含水量進(jìn)行濕土和干土的換算)，種植大蒜4株。各處理統(tǒng)一管理，盆栽施肥量按當(dāng)?shù)剞r(nóng)民大田常規(guī)施肥量的3倍施用，每盆基施復(fù)混肥(20-15-15)5 g，在返青期和抽苔期分別追施尿素3 g。每個(gè)處理8盆，重復(fù)3次，隨機(jī)排列。

1.2 采樣

抽苔期(4月中下旬)采集大蒜根際土壤(每個(gè)處理隨機(jī)選取3盆，去除表土，取0～20 cm土層中的根系，輕輕抖動(dòng)出根際土壤，混勻，用滅菌的塑料袋包扎密封)，一部分用于土壤微生物數(shù)量的測(cè)定，一部分風(fēng)干，過1 mm孔篩，用于測(cè)定土壤酶活性。收獲期(5月下旬)采集大蒜根際土壤測(cè)定土壤理化性質(zhì)，每處理隨機(jī)取10盆測(cè)定大蒜鱗莖產(chǎn)量。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 大蒜鱗莖產(chǎn)量 收獲時(shí)，將每盆大蒜所產(chǎn)鱗莖風(fēng)干后稱質(zhì)量計(jì)為產(chǎn)量。

1.3.2 土壤養(yǎng)分含量 土壤pH值用電位法測(cè)定，有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定，全氮含量用蒸餾法測(cè)定，全磷含量用碳酸鈉熔融—鉬銻抗比色法測(cè)定，全鉀含量用氫氧化鈉熔融—火焰光度法測(cè)定，堿解氮含量用擴(kuò)散法測(cè)定，有效磷含量用Olsen法測(cè)定，緩效鉀含量用熱硝酸浸提—火焰光度法測(cè)定，有效鉀含量用火焰光度法測(cè)定，有效鉬含量用草酸—草酸銨浸提—極譜法測(cè)定，有效鋅含量用DTPA浸提—原子吸收分光光度法測(cè)定，有效硼含量用沸水浸提—姜黃素分光光法測(cè)定。

1.3.3 土壤微生物數(shù)量和生理類群 土壤中細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量及生理類群均采用稀釋平板計(jì)數(shù)法測(cè)定。細(xì)菌的分離計(jì)數(shù)用牛肉膏—蛋白胨培養(yǎng)基，真菌的分離計(jì)數(shù)用馬丁氏培養(yǎng)基(1 000 mL培養(yǎng)基中加1%鏈霉素3 mL)，放線菌用改良高氏一號(hào)培養(yǎng)基(每300 mL培養(yǎng)基中加3%重鉻酸鉀1 mL)，氨化細(xì)菌用蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基，固氮菌用阿須貝無氮培養(yǎng)基。微生物計(jì)數(shù)的基本單位為cfu/g。按照公式[22]計(jì)算微生物數(shù)量，每克樣品的菌數(shù)=同一個(gè)稀釋度幾次重復(fù)的菌落平均數(shù)×5×稀釋倍數(shù)。

1.3.4 土壤酶活性 參照文獻(xiàn)[23]的方法分別測(cè)定土壤中脲酶、過氧化氫酶及堿性磷酸酶活性。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003和DPS v7.05版統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 連作對(duì)大蒜鱗莖產(chǎn)量的影響

由表1可知，與對(duì)照相比，隨著連作年限的增加，大蒜鱗莖產(chǎn)量顯著下降，10、20、30 a鱗莖產(chǎn)量分別下降22.74%、26.48%、27.16%。其中以0～20 a降幅較大，而連作30 a大蒜鱗莖產(chǎn)量雖低于20 a，但差異不顯著。由此可知，長(zhǎng)期連作會(huì)導(dǎo)致大蒜鱗莖產(chǎn)量下降。

表1 連作對(duì)大蒜鱗莖產(chǎn)量的影響

注：同行不同大小寫字母分別表示處理間差異達(dá)0.01和0.05顯著水平,表2同。

2.2 連作對(duì)大蒜根際土壤養(yǎng)分含量的影響

由表2可知，中牟縣土壤呈堿性，且隨著連作年限的增加而上升，這可能是產(chǎn)生大蒜連作障礙的原因之一；各處理土壤有機(jī)質(zhì)含量不高且隨著連作年限的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，這可能與當(dāng)?shù)赜衩捉斩掃€田有關(guān)。

土壤全量養(yǎng)分決定了土壤養(yǎng)分供應(yīng)容量，能為作物當(dāng)季吸收利用的則主要是速效性養(yǎng)分。由表2可知，各連作年限土壤全氮含量皆低于對(duì)照，其中以20 a含量最低且達(dá)極顯著水平，隨著連作年限的增加土壤全磷含量逐漸降低，各連作年限全鉀含量與對(duì)照相比差異不顯著，說明隨著連作年限的增加，大蒜根際土壤氮、磷的總量處于消耗狀態(tài)，而總鉀量相對(duì)穩(wěn)定；土壤堿解氮含量皆極顯著低于對(duì)照，說明連作導(dǎo)致土壤堿解氮含量降低；土壤有效磷含量隨連作年限增加呈現(xiàn)出先上升后下降而后又上升的趨勢(shì)，其中以連作10 a有效磷含量最高；土壤有效鉀含量皆極顯著低于對(duì)照，說明連作會(huì)導(dǎo)致土壤有效鉀含量降低；土壤緩效鉀含量隨連作年限的增加呈現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)，但整體上，土壤緩效鉀含量皆高于對(duì)照。

各連作年限土壤有效鋅含量皆低于對(duì)照，隨連作年限的增加呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，其中以連作20 a含量最低,且達(dá)顯著水平，其變化趨勢(shì)與土壤全氮含量變化一致；土壤有效硼含量隨連作年限的增加呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，但整體上，土壤有效硼含量皆高于對(duì)照，但連作20 a與連作10 a、連作30 a與連作20 a土壤有效硼含量差異均未達(dá)顯著水平，而連作30 a與連作10 a土壤有效硼含量差異達(dá)顯著水平；土壤有效鉬含量皆顯著高于對(duì)照，其中連作30 a土壤有效鉬含量差異達(dá)極顯著水平。說明隨著大蒜連作年限的增加，當(dāng)?shù)赝寥烙行т\、有效硼處于消耗狀態(tài)，而土壤有效鉬處于積累狀態(tài)。

依據(jù)全國(guó)土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(6級(jí)制)，不同連作年限的土壤有機(jī)質(zhì)含量處于低等水平(4級(jí))，土壤全氮含量處于中等(3級(jí))或低等水平(4級(jí)，連作20 a的土壤)，土壤全磷含量處于低等(4級(jí))或極低水平(5級(jí)，連作30 a的土壤)，土壤全鉀含量處于中等水平，說明土壤全量養(yǎng)分的儲(chǔ)存量不足；各處理土壤有效態(tài)氮、磷、鉀含量皆處于高等(2級(jí))以上水平，說明當(dāng)?shù)剞r(nóng)民非常重視氮、磷、鉀肥的施用；各處理有效鋅含量處于高等(2級(jí))水平，有效硼含量處于中低(3級(jí)或4級(jí))水平，有效鉬含量處于極低(低于5級(jí))水平。

表2 連作對(duì)大蒜根際土壤養(yǎng)分含量的影響

2.3 連作對(duì)大蒜根際土壤微生物數(shù)量的影響

土壤微生物是土壤中活的有機(jī)體，是最活躍的土壤肥力因子之一。由表3可知，除土壤真菌和氨化細(xì)菌外，不同連作年限大蒜根際土壤微生物數(shù)量皆極顯著低于對(duì)照(0 a)，隨著連作年限的增加大蒜根際土壤微生物數(shù)量皆呈先下降(0～20 a)后上升(30 a)的趨勢(shì)。大蒜連作0～20 a根際土壤細(xì)菌數(shù)量顯著下降，連作超過20 a時(shí)土壤細(xì)菌數(shù)量則呈上升趨勢(shì)，但連作30 a細(xì)菌數(shù)量依舊顯著低于對(duì)照；大蒜根際土壤放線菌數(shù)量變化趨勢(shì)同細(xì)菌；真菌數(shù)量隨連作年限的增加變化與細(xì)菌相同，呈先下降后上升的趨勢(shì)，但其降低幅度卻低于細(xì)菌和放線菌，如20 a細(xì)菌數(shù)量與對(duì)照相比降低86.27%，放線菌數(shù)量降低77.24%，真菌數(shù)量卻僅降低47.29%，而連作達(dá)30 a時(shí)其數(shù)量卻高于對(duì)照；大蒜根際土壤微生物總數(shù)變化趨勢(shì)同細(xì)菌。此外，細(xì)菌與真菌的數(shù)量之比隨連作年限的增加呈先極顯著下降(0～20 a)而后上升(30 a)的趨勢(shì)，但連作30 a比值依舊遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于對(duì)照；放線菌與真菌的數(shù)量比隨連作年限的增加而下降。這說明大蒜連作會(huì)破壞土壤微生物菌群平衡，導(dǎo)致土壤病原菌積累，土壤病害發(fā)生嚴(yán)重，進(jìn)而影響大蒜生長(zhǎng)發(fā)育。大蒜根際土壤氨化細(xì)菌、固氮菌隨連作年限變化趨勢(shì)同細(xì)菌，皆呈現(xiàn)出先極顯著降低后極顯著升高的趨勢(shì)。

表3 連作對(duì)大蒜根際土壤微生物數(shù)量的影響

注：B/F表示細(xì)菌數(shù)和真菌數(shù)的比值，A/F表示放線菌數(shù)和真菌數(shù)的比值;同列不同大、小寫字母分別表示處理間差異達(dá)0.01、0.05顯著水平，表4同。

2.4 連作對(duì)大蒜根際土壤酶活性的影響

不同連作年限對(duì)大蒜根際土壤酶活性的影響結(jié)果見表4，結(jié)果表明，不同連作年限的土壤酶活性皆極顯著低于對(duì)照，隨著連作年限的增加呈先下降后上升的趨勢(shì)。其中，土壤過氧化氫酶和土壤脲酶活性以連作20 a最低，堿性磷酸酶活性以連作10 a最低。因此，連作會(huì)降低土壤無機(jī)磷含量，減緩?fù)寥烙袡C(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化速度，增加過氧化氫對(duì)植物的毒害作用等，從而影響土壤養(yǎng)分的有效性，形成連作障礙，導(dǎo)致大蒜產(chǎn)量下降。

表4 連作對(duì)大蒜根際土壤酶活性的影響 mg/g

2.5 連作大蒜根際土壤養(yǎng)分與土壤酶活性和微生物數(shù)量的相關(guān)分析

土壤微生物數(shù)量及土壤酶活性在土壤養(yǎng)分的循環(huán)轉(zhuǎn)化中發(fā)揮重要作用。由表5可知，大蒜根際土壤細(xì)菌數(shù)量和微生物總量與土壤堿解氮含量分別呈顯著和極顯著正相關(guān)；放線菌數(shù)量與全鉀和堿解氮含量分別呈顯著和極顯著正相關(guān)，而與有效硼含量呈顯著負(fù)相關(guān)；固氮菌數(shù)量與全氮、有效鋅含量分別呈顯著、極顯著正相關(guān)，而與土壤pH值、有機(jī)質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)。

過氧化氫酶活性與土壤堿解氮、有效鉀含量呈顯著正相關(guān)，而與土壤pH值呈顯著負(fù)相關(guān)，與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；堿性磷酸酶活性與全鉀含量呈極顯著正相關(guān)，而與土壤緩效鉀和有效硼含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；土壤脲酶活性與全氮、全磷含量呈顯著正相關(guān)，與有效鋅含量呈極顯著正相關(guān)，而與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與土壤pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)。

由此可見，微生物數(shù)量及酶活性的高低會(huì)影響到土壤養(yǎng)分含量，值得注意的是除真菌外，土壤pH值與土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性皆呈負(fù)相關(guān)，這說明土壤pH值升高會(huì)影響土壤微生物環(huán)境和土壤酶活性，對(duì)土壤養(yǎng)分的循環(huán)轉(zhuǎn)化不利。

土壤微生物是土壤酶的一個(gè)重要來源，因此大蒜根際土壤酶活性與土壤微生物數(shù)量應(yīng)當(dāng)存在一定的聯(lián)系。進(jìn)一步相關(guān)性分析表明，除過氧化氫酶和脲酶活性與真菌數(shù)量呈負(fù)相關(guān)外，3種土壤酶活性與所測(cè)微生物數(shù)量皆呈正相關(guān)，其中過氧化氫酶活性與放線菌數(shù)量相關(guān)性達(dá)顯著水平(相關(guān)系數(shù)為0.927)，脲酶活性與固氮菌數(shù)量呈極顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)為0.997)。

表5 不同連作年限大蒜根際土壤養(yǎng)分含量與酶活性和微生物數(shù)量的相關(guān)系數(shù)

注：*、**分別表示相關(guān)性達(dá)顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)水平。

3 結(jié)論與討論

3.1 連作條件下大蒜根際土壤養(yǎng)分含量的變化

本研究表明，中牟土壤呈堿性，土壤pH值處于8.28～8.39，總體趨勢(shì)是隨連作年限的增加呈上升趨勢(shì)，這與陳緒蘭等[24]、劉建國(guó)等[9]、孫權(quán)等[12]的研究結(jié)果相同，但與陳慧等[5]、鄧陽春等[6]、高亞娟等[8]的結(jié)論不一致，表明土壤pH值受多種因素的影響。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，土壤pH值與土壤微生物數(shù)量(除真菌外)和土壤酶活性皆呈負(fù)相關(guān)，甚至達(dá)到顯著水平，這說明土壤pH值的改變是產(chǎn)生大蒜連作障礙的原因之一，在大蒜生產(chǎn)實(shí)際中，可以依據(jù)不同地域連作條件下土壤pH值變化特征，通過調(diào)節(jié)pH值的方式，如施用腐植酸、石膏等在一定程度上防治大蒜連作障礙。

大蒜根際土壤全氮、全磷、有效鉀、堿解氮含量隨著大蒜連作年限的增加整體呈下降趨勢(shì)，這一研究結(jié)果與大多數(shù)人的研究結(jié)果相同[9,12,14]；土壤有效鋅含量變化趨勢(shì)與土壤全氮含量變化一致，說明土壤全氮含量對(duì)土壤鋅有效性的影響比較明顯，這與劉合滿等[25]的研究結(jié)果比較一致；隨著連作年限的增加，土壤有效硼含量和有機(jī)質(zhì)含量的變化趨勢(shì)與黃建風(fēng)[26]研究結(jié)果相同，但長(zhǎng)期連作仍導(dǎo)致土壤有效硼的大量消耗；盧麗萍等[27]的研究表明，土壤有效鉬含量隨著土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤pH值的升高而增加，而本試驗(yàn)中連作20 a土壤有效鉬含量的數(shù)據(jù)不符合此規(guī)律，有待于進(jìn)一步研究。雖然連作土壤有機(jī)質(zhì)、有效硼、有效鉬含量整體有所增加，但各處理有機(jī)質(zhì)含量皆處于低等水平，有效硼含量處于中低水平，有效鉬處于極低水平。因此，在大蒜種植中，除應(yīng)補(bǔ)充氮、磷、鉀肥外，還應(yīng)注意施用有機(jī)肥和微肥。

3.2 連作條件下大蒜根際土壤微生物數(shù)量和酶活性的變化

大多研究表明，隨著作物連作年限的增加，作物根際土壤細(xì)菌、放線菌數(shù)量下降，真菌數(shù)量增加，土壤酶活性降低[5,8,11,16-18]。而本試驗(yàn)表明，隨著大蒜連作年限的增加，土壤微生物數(shù)量呈先下降(0～20 a)后上升(30 a)趨勢(shì)；土壤酶活性呈先下降后上升趨勢(shì)，土壤脲酶和過氧化氫酶活性以連作20 a最低，堿性磷酸酶活性以10 a最低，這一研究結(jié)果與劉軍等[28]、劉建國(guó)等[9]的研究成果較為一致。劉軍等[28]研究表明，隨著棉花連作年限增加，秸稈還田連作模式下真菌數(shù)量持續(xù)增加，細(xì)菌和微生物總量在連作5～20 a逐漸下降，25 a后又上升，棉花秸稈還田能夠增加土壤微生物數(shù)量，改善棉田土壤微生物種群結(jié)構(gòu)；劉建國(guó)等[9]研究表明，棉花長(zhǎng)期連作和秸稈還田后，土壤物理性狀改善，棉花連作5～10 a，土壤酶活性較低，連作障礙較明顯，連作10 a以上土壤酶活性上升。

本研究表明，玉米秸稈還田大蒜連作模式下土壤有機(jī)質(zhì)含量逐漸增加，土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性呈先下降后上升趨勢(shì)。中牟大蒜普遍連作30 a以上，結(jié)合秸稈還田技術(shù)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步改善大蒜根際土壤環(huán)境，增加土壤有益菌和微生物總量，如施用微生物肥、有機(jī)肥、微生物菌劑等。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在政府的大力支持下，中牟縣當(dāng)?shù)亻L(zhǎng)期實(shí)行玉米秸稈全部還田，本試驗(yàn)大蒜根際土壤微生物數(shù)量與土壤酶活性的研究結(jié)果可能與此項(xiàng)措施有關(guān)。

3.3 大蒜連作土壤養(yǎng)分與酶活性和微生物數(shù)量的相關(guān)性

土壤養(yǎng)分的循環(huán)轉(zhuǎn)化有賴于土壤微生物和土壤酶的催化，越來越多的研究表明，土壤養(yǎng)分含量與土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性存在著密切的聯(lián)系[3,12,19-20]。本試驗(yàn)表明，隨著連作年限的增加，土壤全氮、全鉀、堿解氮、有效鋅等養(yǎng)分含量皆表現(xiàn)出先降低后略上升的趨勢(shì)，這一變化趨勢(shì)與土壤微生物數(shù)量和酶活性的變化趨勢(shì)相同；整體上土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性均與土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效鉀含量呈正相關(guān)，與土壤pH值、有機(jī)質(zhì)和緩效鉀含量呈負(fù)相關(guān)；土壤固氮菌數(shù)量和脲酶活性與土壤全氮、有效鋅含量分別呈顯著、極顯著正相關(guān)，土壤細(xì)菌、放線菌、微生物總量和過氧化氫酶活性與土壤堿解氮含量呈顯著或極顯著正相關(guān)。因此，緩解大蒜連作障礙除應(yīng)補(bǔ)充土壤養(yǎng)分外，還應(yīng)增加土壤有益菌數(shù)量和土壤酶活性。

綜上，隨著連作年限的增加，大蒜鱗莖產(chǎn)量降低，土壤pH值上升，土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，土壤養(yǎng)分失衡；連作20 a大蒜根際土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性達(dá)到最低水平，而連作30 a雖然土壤微生物數(shù)量和酶活性增加，但微生物結(jié)構(gòu)沒有顯著改變。因此，在大蒜的生產(chǎn)中應(yīng)避免連作，注意合理倒茬，對(duì)于長(zhǎng)期連作的大蒜主產(chǎn)區(qū)，可以通過調(diào)節(jié)土壤pH值(如施用腐植酸等)，增加土壤養(yǎng)分含量，施用微生物肥、有機(jī)肥、微生物菌劑等方式防治大蒜連作障礙，以提高大蒜產(chǎn)量。

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Effects of Continuous Cropping for Different Years on Garlic Rhizosphere Soil Nutrients Contents,Microorganisms Number and Enzyme Activities

WANG Xizhi1,YAO Lijuan1,WANG Yanli2,WU Shemei2,LI Benyin3,WANG Lihe1*,TIAN Chunli1,JIA Yunchao1
(1.Henan Vocational College of Agriculture,Zhongmu 451450,China; 2.Agriculture Rural Work Committee of Zhongmu County,Zhongmu 451450,China; 3.Institute of Plant Nutrition,Resource and Environment,Henan Academy of Agricultural Sciences,Zhengzhou 450002,China)

With the rhizosphere soils in which garlic was grown for 0(control),10,20,30 years as research object,the changes of soils nutrients，soil microflora quantity and enzyme activities were studied to reveal the mechanism of garlic continuous cropping obstacle.The results showed that with the increasing of continuous cropping years,garlic bulb yield dropped significantly,compared with the control,the bulb production fell by 22.74%,26.48%,27.16% in 10,20,30 years of continuous cropping.Soil pH value and organic content enhanced significantly,total nitrogen,total phosphorus,rapidly-available potassium,alkaline hydrolysis nitrogen and effective zinc contents declined.The number of soil microorganisms decreased in 0—20 years and increased in 20—30 years,and the difference reached significant level.Soil enzyme activity tended to firstly decrease and then increase,soil urease and catalase activities were the lowest in 20 years of continuous cropping,and alkaline phosphatase activity was the lowest in 10 years of continuous cropping.Correlation analysis showed that both soil microbial quantity and soil enzyme activity were positively correlated with total nitrogen,total phosphorus,total potassium,alkaline hydrolysis nitrogen and rapidly-available potassium contents,but negatively correlated with soil pH value,organic matter and slowly-available potassium contents;except fungi,catalase,urease and alkaline phosphatase activities were positively correlated with the test microorganisms.Catalase activity showed significant correlation with actinomycetes number at 0.05 level,and urease activity showed significant positive correlation with azotobacter number at 0.01 level.The results above demonstrated that after long-term continuous cropping,bulb yield of garlic reduced,soil organic matter content and soil pH value increased,and soil nutrient got imbalanced;the microorganism quantity and enzyme activity of garlic rhizosphere soil reached the lowest level in 20 years of continuous cropping,and increased in continuous cropping for 30 years,but the microbial structure did not change significantly.

garlic; continuous cropping; soil microbe; soil enzyme activities; soil nutrient

2016-04-20

河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(13B210065)

王喜枝(1967-)，女，河南武陟人，副教授，本科,主要從事土壤與植物營(yíng)養(yǎng)方面的研究。 E-mail:623764334@qq.com

*通訊作者：王立河(1967-)，男，河南唐河人,教授,本科,主要從事土壤與植物營(yíng)養(yǎng)方面的研究。 E-mail:wlhwww2002@aliyun.com

S154.2

A

1004-3268(2016)09-0058-07