間混作下小麥根際土壤微生物數(shù)量對產(chǎn)量的影響

殷建軍，郭慶瑞

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高寒區(qū)作物研究所，山西大同 037008）

土壤是植物賴以生存的場所，也是微生物生存棲息之地。植物的產(chǎn)量與土壤微生物的含量密切相關(guān)。土壤中微生物主要是細(xì)菌，真菌和放線菌。細(xì)菌和真菌主要分布于土壤表層，而放線菌生長于耕作層土壤中。根際是微生物生活特別旺盛的地方[1-3]。旺盛根際微生物的代謝加強有機質(zhì)的分解，促進(jìn)植物營養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化，是植物營養(yǎng)元素循環(huán)的推動者。土壤有效氮的產(chǎn)生和反硝化作用造成的氮素?fù)p失主要取決于微生物的活動，而微生物固氮又是土壤氮素的主要來源之一，其他營養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化也和微生物關(guān)系密切[4-5]。因此，從當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)市場經(jīng)濟需求出發(fā)，強化土壤微生物過程的研究，也是十分迫切的。

1 材料和方法

1.1 供試作物及品種

供試作物有小麥、苜蓿、豌豆、油菜。小麥品種為晉春15號，苜蓿品種為紫花白，豌豆品種為中豌2號，油菜品種為高油6號。

1.2 試驗地點及條件

試驗田設(shè)在山西大同東王莊試驗地進(jìn)行，試驗地土壤肥力中等，土壤中壤，0～45 cm耕層土壤全氮含量0.190%～0.208%，全磷量0.028%～0.033%，有機質(zhì)1.30%～1.40%。盆栽試驗所用土壤為地表1.5 m以下的生土，生土的養(yǎng)分含量分別為堿解氮11.05 mg/kg，有效磷4.88 mg/kg，速效鉀35.28 mg/kg，有機質(zhì)為0.1%。

1.3 試驗方法

1.3.1 小麥混播盆栽試驗 采用高30 cm，直徑25 cm的瓷花盆種植，每盆裝生土20 kg，拌復(fù)合肥（含N18%，P46%）。設(shè)3個混播處理，小麥單播為對照，3次重復(fù)，完全隨機排列，處理分別為：小麥混播豌豆、小麥混播苜蓿、小麥混播油菜、小麥單播，各處理設(shè)施肥和不施肥兩個亞處理。每盆出苗后留小麥及混播作物各10株，在苗期取出小麥5株進(jìn)行形態(tài)指標(biāo)測定、根際微生物數(shù)量的測定。

1.3.2 小麥間作大田試驗 試驗設(shè)3個處理，小麥單作為對照，每個處理3次重復(fù)，完全隨機排列，處理分別為小麥間作豌豆、小麥間作油菜、小麥間作苜蓿，小麥單作。對小麥不同生育期進(jìn)行形態(tài)調(diào)查和測定不同間作下微生物及微生物量的變化。

1.3.3 作物根際微生物數(shù)量測定方法 微生物數(shù)量分析采用常規(guī)稀釋平板法，細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基28～30℃培養(yǎng)2 d計數(shù)；真菌采用馬丁培養(yǎng)基+孟加拉紅+硫酸鏈霉素培養(yǎng)基23～25℃培養(yǎng)4 d計數(shù)；放線菌采用改良高于1號培養(yǎng)基+重鉻酸鉀培養(yǎng)基28～30℃7 d計數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 盆栽混播豆科、十字花科作物對小麥苗期根際微生物數(shù)量的影響

由表1可見，對于細(xì)菌數(shù)量，小麥混播施肥與不施肥之間差異顯著。其中，混播油菜施肥＞混播豌豆施肥＞混播紫花苜蓿施肥＞小麥單作施肥，各處理差異顯著?；觳ネ愣共皇┓剩净觳ビ筒瞬皇┓剩净觳プ匣ㄜ俎２皇┓剩拘←渾巫鞑皇┓??；觳ビ筒瞬皇┓逝c混播豌豆不施肥差異不顯著，其他處理差異顯著。對于真菌數(shù)量，小麥混播油菜施肥與不施肥差異不顯著，其他施肥與不施肥處理差異顯著。施肥處理中混播油菜施肥＞混播豌豆施肥＞混播紫花苜蓿施肥，各處理差異顯著。不施肥處理混播油菜＞混播豌豆＞混播苜蓿＞小麥單作，各處理之間差異顯著。對于放線菌數(shù)量，混播豌豆施肥與不施肥差異顯著，其他施肥與不施肥處理差異不顯著，施肥處理混播豌豆＞混播油菜＞混播苜蓿＞小麥單作，其中混播苜蓿與小麥單作差異不顯著，不施肥處理混播豌豆＞混播油菜＞混播苜蓿＞小麥單作，其中混播苜蓿與小麥單作差異不顯著?？偽⑸飻?shù)量施肥與不施肥各處理間差異顯著，其中施肥處理混播油菜＞混播豌豆＞混播苜蓿＞小麥單作，各處理差異顯著。不施肥處理混播油菜＞混播豌豆＞混播苜蓿＞小麥單作，各處理差異顯著。得出結(jié)論：不論小麥與苜蓿、油菜、豌豆混播都較單作小麥有利土壤三大微生物種群的繁衍增加。所有施肥都較不施肥處理更有利于微生物數(shù)量增長。3種微生物中，細(xì)菌對增施肥料敏感性更大，因而增施肥對提高細(xì)菌量作用更大。

表1 盆栽混播豆科、十字花科作物對小麥苗期根際微生物數(shù)量的影響

2.2 小麥與豆科、十字花科作物間作對微生物數(shù)量及小麥產(chǎn)量的影響

2.2.1 大田小麥與苜蓿、豌豆、油菜間作對小麥根際微生物數(shù)量的影響 由表2可見，細(xì)菌數(shù)量各處理與單作差異顯著，其中小麥間作油菜數(shù)量最高，為60.00×107個/g。真菌數(shù)量各處理與單作差異顯著，其中小麥間作油菜和小麥間作苜蓿數(shù)量最高，分別為8.89×103個/g和 8.88×103個/g。放線菌數(shù)量各處理與單作差異顯著，其中小麥間作油菜數(shù)量最高，為605.56×105個/g?？偽⑸飻?shù)量：小麥間作油菜數(shù)量最高，為605.56×106個/g?？偨Y(jié)，不論小麥與苜蓿、油菜、豌豆間作都較單作小麥有利土壤三大微生物種群數(shù)量的繁衍增加，而且以間作油菜對微生物數(shù)量增加最大。

2.2.2 不同間作對小麥產(chǎn)量構(gòu)成的影響 由表3可見，小麥間作苜蓿、豌豆、油菜與小麥單作相比，對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均有不同程度的影響，對株高影響不顯著。其中對產(chǎn)量影響最為顯著，小麥間作油菜、苜蓿產(chǎn)量分別為9607.5 kg/hm2和9562.5 kg/hm2，與單作相比差異顯著。小麥間作豌豆小麥的千粒重為68.49 g，明顯高于單作，差異極顯著。小麥間作油菜穗數(shù)為194萬穗/hm2，與單作相比差異顯著。因此，在間作試驗中小麥與油菜的間作較之與豌豆、苜蓿間作更有利于促進(jìn)小麥產(chǎn)量提高。

表2 大田小麥與苜蓿、豌豆、油菜間作對小麥根際微生物數(shù)量的影響

表3 不同間作對小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

施肥可明顯促進(jìn)根系生長，從而也提高了微生物數(shù)量的增加。小麥與苜蓿、豌豆、油菜間混作條件下，都可促進(jìn)小麥根際微生物數(shù)量的增長，對細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量的增加都明顯高于小麥單作；在間作試驗中小麥與油菜的間作較之與豌豆、苜蓿間作更有利于促進(jìn)小麥產(chǎn)量的提高。

3.2 討論

土壤微生物是土壤中有機質(zhì)和礦物養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的最重要的參與者，它們的數(shù)量和質(zhì)量直接決定了土壤有機質(zhì)分解、腐殖質(zhì)形成的作用周期，并主導(dǎo)了土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)過程，對作物產(chǎn)量的變化具有決定性作用。本研究表明，小麥與其他作物間作更有利于其產(chǎn)量的增加，產(chǎn)量總體表現(xiàn)為小麥間作油菜＞小麥間作苜蓿＞小麥間作豌豆＞小麥單作。同時，不同間套種植模式會影響根際土壤微生物的數(shù)量與多樣性[6-8]，這與本試驗結(jié)果基本一致。歸根結(jié)底，其增產(chǎn)機理可能是因為土壤—植物—微生物體系，有利于改善植株根系的土壤微環(huán)境，使周圍的濕度、酸堿度和團(tuán)粒結(jié)構(gòu)等更適于小麥根系的生長，增強了對水分和養(yǎng)分的吸收，使小麥、油菜、苜蓿等作物的根系活力和根系質(zhì)量增加，并使微生物數(shù)量得到提高，最終增強作物對肥料氮的吸收利用效率。

對作物與根際土壤細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量的研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量和間作作物有密切關(guān)系。本研究中，三大微生物種群中以細(xì)菌數(shù)量最多，放線菌次之，真菌最少，總微生物數(shù)量表現(xiàn)為小麥間作油菜＞小麥間作苜蓿＞小麥間作豌豆＞小麥單作，各處理間差異顯著。這可能是因為在“小麥—其他作物”間作體系中，作物地上部植株與地下部土壤微生物之間存在互作效應(yīng)，一方面，地上部植株對地下部土壤生物多樣性的形成有重要影響；另一方面，地下部微生物數(shù)量和群落多樣性的增加又可以調(diào)控土壤氮素的轉(zhuǎn)化過程，從而改善作物對土壤中氮素的吸收，確保地上部作物生長良好和產(chǎn)量增加。

參考文獻(xiàn)：

［1］郭瑞英，何文壽，王菊蘭.小麥氮素營養(yǎng)研究的進(jìn)展［J］.作物雜志，2003（5）：7-10.

［2］肖 凱，張樹華，鄒定輝.不同形態(tài)氮素營養(yǎng)對小麥光合作用及硝酸還原酶和谷氨酰胺合成酶的影響［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2003，14（9）：1529-1532.

［3］陳 巍，羅金葵，姜慧梅，等.不同形態(tài)氮素比例對不同小白菜品種生物量和硝酸鹽含量的影響［J］.土壤學(xué)報，2004，41（3）：420-425.

［4］孫傳范，戴廷波，曹衛(wèi)星.不同施氮水平下增銨營養(yǎng)對小麥生長和氮素利用的影響［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2003，9（1）：33-38.

［5］戴延波，曹衛(wèi)星，荊 奇.氮形態(tài)對不同小麥基因型氮素吸收和光合作用的影響［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2001，12（6）：849-852.

［6］章家恩，高愛霞，徐華勤，等.玉米/花生間作對土壤微生物和土壤養(yǎng)分狀況的影響［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2009，20（7）：1597-1602.

［7］王 瑛，孟亞利，陳兵林，等.麥棉套作棉花根際非根際土壤微生物和土壤養(yǎng) ［J］. 生態(tài)學(xué)報，2006，26（10）：3485-3490.

［8］劉均霞，陸引罡，遠(yuǎn)紅偉，等.玉米、大豆間作對根際土壤微生物數(shù)量和酶活性的影響［J］.貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（2）：60-61.