連作西瓜的根際土壤酶活性和微生物多樣性

孫正國(guó)

(南通農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 江蘇 南通 226007)

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連作西瓜的根際土壤酶活性和微生物多樣性

孫正國(guó)

(南通農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 江蘇 南通 226007)

以山東大鵬西瓜基地0，3，9，15 a的西瓜根和根際土壤為研究對(duì)象，采用野外調(diào)查和實(shí)驗(yàn)室分析方法分析連作對(duì)西瓜根際土壤酶活性和微生物多樣性的影響。結(jié)果表明：隨著連作年限的增加，土壤有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀含量遞減，連作第15年有機(jī)質(zhì)及有效氮磷鉀含量最低。在同一生長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，連作年限越長(zhǎng)，西瓜根系活躍吸收面積和總吸收面積最低，根際土壤酶活性呈現(xiàn)先遞增后下降的趨勢(shì)，并且根際土壤酶活力幼苗期<抽蔓期<結(jié)果期。在連作前期土壤中可培養(yǎng)微生物代謝活力遞增，連作后期微生物代謝活力遞減，且連作越久土壤中微生物群落多樣性降低，均勻度先增加后降低。相關(guān)性分析表明，土壤中過(guò)氧化氫酶(p<0.05)、磷酸酶(p<0.05)、蔗糖酶(p<0.01)、速效磷(p<0.05)、速效鉀(p<0.05)與真菌具有正相關(guān)性；脲酶與細(xì)菌正相關(guān)(p<0.01)，與堿解氮負(fù)相關(guān)(p<0.01)；過(guò)氧化氫酶(p<0.05)、堿解氮(p<0.01)與放線菌具有顯著正相關(guān)。綜上所述，連作0～9 a，土壤微生物代謝活力和酶活性增強(qiáng)，養(yǎng)分流失較??；連作9 a后，土壤養(yǎng)分流失嚴(yán)重，土壤酶活性和微生物代謝活力顯著降低，產(chǎn)生連作障礙，說(shuō)明減少連作年限可使西瓜優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)并且可持續(xù)發(fā)展，反之影響西瓜正常生長(zhǎng)生產(chǎn)，損害經(jīng)濟(jì)效益。

連作; 西瓜; 土壤養(yǎng)分; 土壤酶活; 根際微生物

西瓜(Citrulluslanatus)是深受廣大消費(fèi)者喜愛的水果，也是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物。一方面，受社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人們?cè)耘嗔?xí)慣以及農(nóng)村土地聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制的影響，致使輪作難以實(shí)施；另一方面，在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)下，受耕地的限制級(jí)生產(chǎn)栽培結(jié)構(gòu)的約束，大棚西瓜連作栽培面積不斷擴(kuò)大，栽培種類單一，造成的各種障礙已成為生產(chǎn)上亟待解決的一大難題[1-2]。連作障礙的形成及加劇的原因是復(fù)雜多樣的，不是由單一因素引起，而是相互關(guān)聯(lián)又相互影響的，是植物—土壤系統(tǒng)內(nèi)多種因子綜合作用的結(jié)果[3-4]。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于辣椒[5-6]、番茄[7-9]、黃瓜[10-11]等大棚蔬菜連作障礙的產(chǎn)生及調(diào)控方面的研究較多，而西瓜作為一種忌連作但又生產(chǎn)需求大的作物，尤其在大棚種植條件下，其連作障礙的發(fā)生嚴(yán)重影響了西瓜生理生長(zhǎng)及產(chǎn)出。有少量關(guān)于連作對(duì)西瓜生長(zhǎng)影響的研究報(bào)道顯示，多年連作會(huì)引起西瓜種植地土壤質(zhì)量下降，影響土壤微生物結(jié)構(gòu)、數(shù)量和種類以及土壤酶活等土壤生態(tài)環(huán)境[12-15]，但西瓜對(duì)不同連作年限響應(yīng)的時(shí)空變化，尤其是根系活力的變化、對(duì)土壤微生物群落特征描述以及解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的報(bào)道較少。

為了更系統(tǒng)地找出連作障礙造成西瓜減產(chǎn)的緣由以及更好地解決這一現(xiàn)狀，本文在前人的研究基礎(chǔ)上更加深入地研究西瓜不同生長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)不同連作年限西瓜根系活力、根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)以及土壤酶活性與養(yǎng)分等變化，并分析土壤養(yǎng)分、土壤酶活力以及土壤微生物群落之間的相關(guān)性。以期揭示短時(shí)連作與長(zhǎng)時(shí)連作的利弊，探明連作對(duì)西瓜根生理生長(zhǎng)、根際微生態(tài)環(huán)境以及西瓜連作障礙形成機(jī)制，進(jìn)一步為西瓜優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)及可持續(xù)發(fā)展提供可靠的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及樣地設(shè)置

試驗(yàn)所選西瓜品種為京欣2號(hào)(2001年通過(guò)北京市農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，2002年通過(guò)全國(guó)農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，京審瓜2001002，國(guó)審菜2002047)。試驗(yàn)樣地選在享有“西瓜之鄉(xiāng)”美譽(yù)的山東省濟(jì)寧市泗水縣大鵬西瓜基地，地理位置為東經(jīng)117°32′3″，北緯36°31′6″。分別選取管理模式相似的未連作、3 a連作、9 a連作以及15 a連作的西瓜種植大棚為試驗(yàn)樣地。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 根際土壤養(yǎng)分特性及酶活的測(cè)定 2013年每月中旬采集4個(gè)西瓜種植大棚西瓜根際土壤(每個(gè)大鵬隨機(jī)選取6個(gè)重復(fù)采樣點(diǎn))，樣品袋保存，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用1 mm網(wǎng)篩去除土壤雜質(zhì)，再分別用20，80目網(wǎng)篩篩選土壤以備后續(xù)試驗(yàn)。土壤有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定采用重鉻酸鉀氧化外加熱法，土壤全氮用凱氏定氮法，土壤全磷用NaOH熔融—鉬銻抗比色法，有效磷采用NaOH-H3BO3浸提—鉬銻抗比色法測(cè)定，堿解氮采用NaOH-H3BO3法測(cè)定，速效鉀采用氫氧化鈉熔融—火焰光度法測(cè)定[16-20]。

過(guò)氧化氫酶活性測(cè)定：采用高錳酸鉀容量法[21-25]測(cè)定，其活性以1 g土壤的0.1 mol/L 1/5 KMnO4毫升數(shù)表示。

磷酸酶活性測(cè)定：采用磷酸苯二鈉比色法[21-25]測(cè)定，其活性以1 g土壤的酚毫克數(shù)表示。

蔗糖酶活性測(cè)定：采用3,5—二硝基水楊酸比色法[21-25]測(cè)定，其活性以1 g土壤中還原糖含量表示。

1.2.2 根系活力測(cè)定 分別于西瓜生育的幼苗期(育苗3周后)、抽蔓期(開花一周后)和結(jié)果期(成熟掛果)根系上隨機(jī)剪取主根段、次生根及須根上3點(diǎn)少量根，共6個(gè)重復(fù)，液氮保存。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)參考改進(jìn)的甲基藍(lán)比色光電比色法[26-27]測(cè)定西瓜根系活力。計(jì)算公式如下：

(1)

式中：W——根系活躍吸收面積(%)；S1——根系活躍吸收面積(m2)；S2——根系總的吸收面積(m2)。

1.2.3 根際微生物群落特征 微生物數(shù)目：土壤中微生物培養(yǎng)采用涂布平板法，先用研缽輕磨土樣，于超凈工作臺(tái)內(nèi)稱量1 g土壤，融入5 ml滅菌的0.1 mol/L生理鹽水中，在恒溫培養(yǎng)箱中37℃環(huán)境下，175 r/min震蕩培養(yǎng)20 min，然后對(duì)土壤懸浮液進(jìn)行梯度稀釋，吸取稀釋的土壤懸浮液200 μl均勻涂布到LB固體培養(yǎng)基平板上(每組3個(gè)重復(fù))，37℃恒溫培養(yǎng)2～3 d后計(jì)算菌落數(shù)目，每克土壤微生物數(shù)計(jì)算公式[28]如下：

N=10ns

(2)

式中：N——微生物數(shù)目(g)；n——菌落平均數(shù)；s——稀釋倍數(shù)。

群落功能及多樣性：土壤微生物群落功能通過(guò)BIOLOG法[29-30]測(cè)定微生物代謝能力，取10 g烘干土壤，加入90 ml無(wú)菌的0.145 mol/L NaCl溶液，搖床震蕩30 min，樣品稀釋1 000倍，用BIOLOG排槍取100 μl接種于ECO板上，初次讀數(shù)后，于25℃恒溫培養(yǎng)，每隔12 h于波長(zhǎng)590 nm的BIOLOG儀器上讀數(shù)，共培養(yǎng)240 h[30]。微生物總體群落功能活性用平均顏色變化率AWCD值來(lái)表征，計(jì)算公式如下：

(3)

Pi=(Ci-R)/∑(Ci-R)

(4)

式中：Ci——每個(gè)有培養(yǎng)基孔的光密度值；R——對(duì)照組孔的光密度值；n——培養(yǎng)基數(shù)據(jù)(BIOLOG ECO Plate，n=31)；pi——第i個(gè)有培養(yǎng)基的孔與對(duì)照組孔的光度值差和整個(gè)平板光密度總差的比值。

微生物群落功能多樣性采用Shannon-Wiener指數(shù)(H′)和均勻度指數(shù)(E)來(lái)描述，計(jì)算公式如下：

(5)

Pi=Ni/N

(6)

(7)

式中：H′——實(shí)際觀察的物種多樣性指數(shù)；Pi——表示第i類物種數(shù)目占總數(shù)目的百分比；Ni，N——種i的個(gè)體數(shù)和所有物種個(gè)體數(shù)；S——群落中的總物種數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 16.0數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，運(yùn)用最小顯著差數(shù)法(LSD)進(jìn)行顯著性分析，用OriginPro 8.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 根際土壤養(yǎng)分比較

根際土壤中有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀含量能直觀反映土壤營(yíng)養(yǎng)生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣，試驗(yàn)檢測(cè)了連作0，3，9，15 a西瓜根際土壤營(yíng)養(yǎng)狀況。如表1所示，連作0～3 a內(nèi)根際土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和全磷含量差異不顯著(p>0.05)，連作3 a以上，土壤養(yǎng)分變化顯著，營(yíng)養(yǎng)減少；而隨著連作年限的增加，不同連作年份的西瓜根際土壤中速效磷、速效鉀和堿解氮差異極顯著(p<0.05)，呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，連作時(shí)間越長(zhǎng)，土壤養(yǎng)分流失嚴(yán)重，營(yíng)養(yǎng)狀況下降。

表1 根際土壤養(yǎng)分

注：CK，CP3，CP9，CP15分別表示對(duì)照組、連作3 a、連作9 a和連作15 a，不同小寫字母表示在0.05水平上顯著差異。

2.2 西瓜根系活力測(cè)定

為了研究連作對(duì)西瓜生理生長(zhǎng)的影響，分別檢測(cè)了西瓜3個(gè)不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期根系活力狀況。如圖1所示，連作時(shí)間越長(zhǎng)，根系總吸收面積降低，而根系活躍吸收面積降低更為顯著，說(shuō)明西瓜的根系活力為CK>CP3>CP9>CP15，長(zhǎng)期連作顯著減弱了西瓜根系活力，其對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收效率降低，從而影響西瓜生長(zhǎng)生產(chǎn)。無(wú)論短時(shí)連作還是長(zhǎng)期連作，西瓜根系活力具有先減弱后增強(qiáng)的趨勢(shì)，在抽蔓期根系活力最低，因結(jié)果期需要大量的養(yǎng)分，根系活力的增強(qiáng)，從而對(duì)養(yǎng)分的吸收效率增大。

2.3 根際土壤酶活性

過(guò)氧化氫酶能催化分解土壤中累積的過(guò)氧化物，減輕過(guò)氧化物對(duì)作物的毒害作用，它還與土壤有機(jī)質(zhì)含量密切相關(guān)，脲酶能直接參與土壤中有機(jī)氮的轉(zhuǎn)化，磷酸酶能促進(jìn)土壤中有機(jī)磷化合物或無(wú)機(jī)磷酸鹽轉(zhuǎn)化為作物能利用的無(wú)機(jī)磷，蔗糖酶活性強(qiáng)弱反映土壤肥力水平，對(duì)增加土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有重要作用。由圖2可知，在西瓜生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，西瓜對(duì)土壤中養(yǎng)分需求增強(qiáng)，土壤中與營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)化有關(guān)的過(guò)氧化氫酶、脲酶、磷酸酶及蔗糖酶含量遞增，而長(zhǎng)期的連作降低了土壤酶活，在連作0～9 a，土壤中酶活性逐漸增強(qiáng)，而9～15 a及15 a以上，土壤中酶活性顯著降低，總體都呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢(shì)。說(shuō)明土壤中酶活性與西瓜自身生長(zhǎng)發(fā)育營(yíng)養(yǎng)需求具有相關(guān)性，短期的連作能在一定程度上增強(qiáng)土壤酶活性，改變土壤理化營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，而隨著連作年限的增加，這種趨勢(shì)逐漸減緩甚至減弱，土壤酶活也顯著降低。

注：CK，CP3，CP9，CP15分別表示對(duì)照組、連作3 a、連作9 a和連作15 a，下圖同。

圖1 根系總吸收面積和活躍吸收面積

圖2 西瓜根際土壤酶活性

2.4 根際微生物群落特征

碳源平均顏色變化率AWCD值表示微生物利用單一碳源的能力，可作為微生物群落整體代謝活性的一個(gè)重要指標(biāo)。如圖3所示，不同連作年限的土壤可培養(yǎng)微生物群落在前72 h，碳源利用緩慢，代謝活性上升平緩，72～192 h內(nèi)微生物代謝活力呈指數(shù)增長(zhǎng)，192 h后增長(zhǎng)較為緩慢。而隨著連作年限增加，土壤中微生物代謝活力呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢(shì)，CP9代謝活力最大，CP3代謝活力大于CK，連作9～15 a土壤微生物代謝活力降低。如圖4所示，分析不同連作年限土壤微生物群落多樣性發(fā)現(xiàn)，隨著連作年限增加，土壤微生物群落多樣性逐漸降低，長(zhǎng)期的連作使西瓜根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，均勻度有所增加，土壤微生物種類單一化，不利于養(yǎng)分的循環(huán)轉(zhuǎn)化以及土壤微生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定。

2.5 土壤養(yǎng)分、酶活性與微生物相關(guān)性

根際土壤酶來(lái)源于植物根系及其殘?bào)w、土壤動(dòng)物及其遺骸和各種微生物的分泌活動(dòng)，其中微生物的分泌活動(dòng)是酶的主要來(lái)源之一，因此土壤酶活性與根際土壤微生物群落特性密切相關(guān)。由土壤養(yǎng)分、土壤酶活性與土壤中主要微生物類群(真菌、細(xì)菌和放線菌)相關(guān)性分析可知(表2)，土壤中過(guò)氧化氫酶、磷酸酶、速效磷和速效鉀與土壤真菌呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.723 7，0.832 1，0.740 7，0.719 8；蔗糖酶與土壤中真菌呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.991 6；土壤中脲酶與土壤細(xì)菌呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.863 2；而堿解氮與土壤細(xì)菌呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.930 1；土壤中過(guò)氧化氫酶與土壤放線菌呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.710 2；堿解氮與放線菌呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.990 3。

圖3 根際土壤可培養(yǎng)微生物代謝活性

圖4 土壤微生物均勻度指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)

表2 土壤養(yǎng)分、酶活性與微生物相關(guān)性

注：*表示在0.05水平上顯著差異，**表示在0.01水平上極顯著差異。

3 討論與結(jié)論

土壤是陸生作物生產(chǎn)生活的基質(zhì)，它為作物提供所必須的養(yǎng)分和水分，也是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量交換的重要場(chǎng)所，土壤養(yǎng)分的質(zhì)量直接影響作物的生長(zhǎng)[31-33]。本研究分別測(cè)定不同連作年限的西瓜根際土壤養(yǎng)分，發(fā)現(xiàn)在連作前幾年西瓜根際土壤養(yǎng)分變化不明顯，隨著連作年限的延長(zhǎng)，西瓜根系土壤有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)元素失衡，這與趙萌等[34]的研究結(jié)果類似。而后土壤養(yǎng)分逐漸向表層聚集，造成表土層板結(jié)，改變土質(zhì)結(jié)構(gòu)，理化性質(zhì)惡化，加速消耗某些營(yíng)養(yǎng)元素，使養(yǎng)分流失，進(jìn)而影響西瓜根系對(duì)土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的吸收減少，影響西瓜正常的生長(zhǎng)發(fā)育。

根系活力對(duì)西瓜的生長(zhǎng)、產(chǎn)量形成以及土壤中養(yǎng)分利用率具有重要的意義[35]，根的生長(zhǎng)情況和活力水平直接影響作物地上部分的營(yíng)養(yǎng)狀況及生長(zhǎng)生產(chǎn)。本研究深入研究了不同連作年限內(nèi)西瓜幼苗期、抽蔓期和成熟期根系活力(圖1)。不同時(shí)期內(nèi)西瓜根系活力呈現(xiàn)先降低后增高的趨勢(shì)，這與成熟期掛果需要大量營(yíng)養(yǎng)有關(guān)；在同一生長(zhǎng)期內(nèi)，隨著連作年限的增加，西瓜根系活力顯著降低，根系活力的降低導(dǎo)致植物對(duì)養(yǎng)分和水分的吸收，從而影響西瓜優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)。

土壤酶活性是反映生物化學(xué)過(guò)程的重要指標(biāo)，土壤中的過(guò)氧化氫酶等在一定程度上消除過(guò)氧化物類的累積[36-38]，本研究選取過(guò)氧化氫酶、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶為參考指標(biāo)，0～9 a短期連作，4種酶活性都有所增強(qiáng)；連作9～15 a土壤中酶活性開始逐漸降低，說(shuō)明連作15 a發(fā)生連作障礙，土壤酶活性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，這與趙萌等[34]研究相似。本研究也深入比較分析西瓜不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期土壤酶活性，發(fā)現(xiàn)隨著西瓜的生長(zhǎng)土壤酶活性逐漸增高，結(jié)果期達(dá)到最大，說(shuō)明土壤酶活性與作物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)息息相關(guān)。

微生物群落在土壤微生態(tài)中發(fā)揮著重要的作用，在物質(zhì)轉(zhuǎn)化中具有特定的功能[4,39-40]。本研究中短期連作(0～9 a)促使土壤中微生物代謝活性增強(qiáng)，而在9～15 a的連作后期，土壤中營(yíng)養(yǎng)狀況惡化，養(yǎng)分肥力流失嚴(yán)重，土壤中微生物代謝活性逐漸減弱。另一方面，長(zhǎng)期連作也顯著減弱了土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)，使群落多樣性降低，微生物數(shù)量減少，微生物種類也偏單一化。這也驗(yàn)證了連作前期顯著增強(qiáng)土壤酶活性，連作后期障礙顯著減弱土壤酶活性的趨勢(shì)。通過(guò)研究不同連作年限對(duì)西瓜根系活力、根際微生物及土壤酶活性的影響表明，隨著連作年限增加西瓜根系活力逐漸降低，影響根系對(duì)土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，另一方面長(zhǎng)期連作導(dǎo)致土壤中有毒物質(zhì)增多，土壤理化性質(zhì)改變，土壤酶活性發(fā)生改變，從而減弱了土壤中土壤微生物群落的多樣性，這與趙萌[34]、馬云華[40]、李春格[41]等的研究相似。土壤中微生物的生長(zhǎng)發(fā)育經(jīng)常受到來(lái)自各方面因素的干擾，如土壤的理化性狀，土壤的肥力水平等[41]，本文對(duì)土壤微生物、養(yǎng)分及土壤酶活性3者相關(guān)性分析表明，土壤養(yǎng)分、土壤中酶活性與土壤中微生物存在顯著相關(guān)性，這表明西瓜的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)需要土壤養(yǎng)分、根系良好生長(zhǎng)、土壤酶活性以及土壤微生物3者協(xié)調(diào)互作，這也為西瓜優(yōu)質(zhì)栽培提供一定的科學(xué)依據(jù)，短時(shí)連作能很好地提高土壤微生物及土壤酶活性，改變土壤養(yǎng)分構(gòu)成，促成根系對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)的吸收，使西瓜生長(zhǎng)發(fā)育良好，形成可持續(xù)發(fā)展。反之，一味的連作會(huì)減弱并危害土壤一些特性，影響西瓜正常生理生長(zhǎng)。雖然本文研究了與連作西瓜息息相關(guān)的地下部分生理生態(tài)變化，但更應(yīng)該關(guān)注與生產(chǎn)實(shí)際相關(guān)的地上部分的生理生長(zhǎng)過(guò)程，這是本研究未來(lái)所要研究的方向。

總之，作物的生長(zhǎng)生產(chǎn)受到多方面的限制，大量種植易適應(yīng)且具有較高經(jīng)濟(jì)效益的農(nóng)作物采用連作，有利于充分利用地理、氣候等自然資源[42]。然而長(zhǎng)期的連作往往會(huì)造成多種生產(chǎn)上的弊害，例如加重有專一性病原微生物以及寄生性、伴生性害蟲的滋生繁殖，也在一定程度上影響土壤理化性質(zhì)，改變土質(zhì)結(jié)構(gòu)，加速消耗某些營(yíng)養(yǎng)元素，致使養(yǎng)分流失。連作還使土壤中不斷積累某些有毒的根系分泌物引起連作作物自身“中毒”等。所以為克服連作引起的弊害，建議應(yīng)將連作年限控制在9 a以下為宜，也可實(shí)行(水旱輪作)或在復(fù)種輪作中輪換不耐連作的作物，擴(kuò)大耐連作的作物在輪作中的比重或適當(dāng)延長(zhǎng)其在輪作周期中的連作年數(shù)，增施復(fù)合化肥，改善土壤特性結(jié)構(gòu)等。這樣更能有效地保護(hù)和改善連作種植區(qū)土壤的微生態(tài)環(huán)境，更利于農(nóng)作物的可持續(xù)發(fā)展。

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Soil Enzyme Activity and Microbial Diversity in Rhizosphere of Continuous Watermelon Cropping

SUN Zhengguo

(NantongAgriculturalCollege,Nantong,Jiangsu226007,China)

In order to improve the cultivation quality and provide reference for the high yield and excellent quantity and sustainable development of watermelon, the roots and rhizosphere soils with watermelone growths of 0, 3, 9 and 15 years which were marked as CK, CP3, CP9and CP15were collected in Dapeng watermelon base in Shandong Province. Root activity, soil nutrients, soil enzyme activity and rhizosphere microorganisms were measured, and correlation analysis between them was carried out. It turned out that soil organic matter and the contents of nitrogen, phosphorus and potassium were decreasing and nutrients were losing with the duration of continuous cropping, the lowest was found in fifteen year of continuous cropping. At the same growth period, active absorption area and total absorption area of watermelon roots reduced respectively in long term continuous cropping. Rhizosphere soil enzyme activity showed a trend with the increase at first and decline later, and the activity was high in thefruiting period. Soil culturable microbial metabolic activity increased at the early stage of the continuous cropping, microbial metabolic activity reduced at the late stage, and the longer continuous cropping was, the less soil microbial community diversity was, evenness increased at first and reduced later. Correlation analysis showed that the soil catalase (p<0.05), phosphatase (p<0.05), sucrase (p<0.01) and available phosphorus (p<0.05), and available potassium (p<0.05) had the positive correlation with the fungus. Urease had a positive correlation with the bacteria (p<0.01), was negatively related to the alkali solution nitrogen (p<0.01); catalase (p<0.05), alkali solution nitrogen (p<0.01) and actinomycetes had significant positive correlation. To sum up, a few years before continuous cropping, microbal metabolisms and enzyme activity had increased, continuous cropping obstacles did not occur. After 9 years, soil nutrient loss was serious, microbal metabolisms and enzyme activity significantly reduced, continuous cropping obstacles occurred. Reducing the time of continuous cropping could improve high yield and excellent quantity and sustainable development of watermelon, conversely affected the growth of watermelon, and lowered the economic benefits.

continuous cropping; watermelon; soil nutrients; soil enzyme activity; rhizoshpere microorganisms

2014-11-17

2014-12-10

孫正國(guó)(1966—),男,江蘇南通人,副教授,主要從事農(nóng)業(yè)生態(tài)研究。E-mail:zhengguosun@163.com

S154.3

1005-3409(2015)05-0046-06