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    竹蓀連作對(duì)土壤微生物區(qū)系及酶活性的影響

    2017-12-29 06:00:52陳宇熹呂楊蘭常穎萃雷美玲吳藝嵐
    種子科技 2017年12期
    關(guān)鍵詞:竹蓀試驗(yàn)區(qū)真菌

    陳宇熹,呂楊蘭,常穎萃,雷美玲,吳藝嵐,葉 舟*

    (1.福建農(nóng)林大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院,福建 福州 350002;2.福建省林業(yè)科學(xué)研究院,福建 福州 350012)

    竹蓀連作對(duì)土壤微生物區(qū)系及酶活性的影響

    陳宇熹1,呂楊蘭1,常穎萃2,雷美玲1,吳藝嵐1,葉 舟1*

    (1.福建農(nóng)林大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院,福建 福州 350002;2.福建省林業(yè)科學(xué)研究院,福建 福州 350012)

    以新地、連作地栽培竹蓀,采集土壤樣品,分別測(cè)定土壤微生物區(qū)系變化及土壤酶活性。結(jié)果表明:種植年限增加,細(xì)菌、放線菌和真菌菌量都有增加,細(xì)菌增幅不顯著,放線菌、真菌差異達(dá)極顯著水平。土壤中好氧性纖維素分解菌、厭氧性自生固氮菌、反硝化細(xì)菌、亞硝酸細(xì)菌、氨化細(xì)菌分別增加了2.70、16.53、3.20、0.35、0.11倍,而厭氧性纖維素分解菌、好氧性自生固氮菌分別減少了49.55%、91.05%。連作竹蓀的土壤對(duì)脲酶、過(guò)氧化氫酶具有促進(jìn)作用,分別增加了84.23%、17.14%,而對(duì)多酚氧化酶、蛋白酶則呈抑制作用。結(jié)論為竹蓀連作會(huì)破壞土壤微生物種群平衡。

    竹蓀;連作障礙;土壤微生物;土壤酶活性

    1 引言

    竹蓀(Dictyophora Echinovolvata)屬真菌門、鬼筆目、鬼筆科,是我國(guó)稀有食用菌[1]。近年來(lái),福建、湖南、貴州等省的竹蓀栽培發(fā)展很快,栽培規(guī)模擴(kuò)大,產(chǎn)量不斷提高,竹蓀栽培已經(jīng)成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民重要的經(jīng)濟(jì)來(lái)源和特色產(chǎn)業(yè)。目前,竹蓀產(chǎn)業(yè)發(fā)展遇到“連作障礙”問(wèn)題的困擾,在種植過(guò)程中,竹蓀種植區(qū)域及其相鄰田塊,第二年再種植竹蓀產(chǎn)量會(huì)大幅下降,產(chǎn)區(qū)農(nóng)戶無(wú)法進(jìn)行二次連作生產(chǎn)?!爸裆p連作障礙”使當(dāng)?shù)剞r(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入造成巨大損失,已經(jīng)成為亟待解決的問(wèn)題。

    對(duì)不同作物連作障礙的研究發(fā)現(xiàn),土壤微生物區(qū)系變化和群落結(jié)構(gòu)的破壞,病原拮抗菌減少,病原微生物數(shù)量增加,是作物連作障礙從而影響質(zhì)量、產(chǎn)量的主要因素之一[2-7]。土壤酶活力是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)。夏品華等研究認(rèn)為,太子參連作使土壤養(yǎng)分、酶活性、微生物等發(fā)生變化,其根系微生態(tài)失衡可能是連作障礙的主要原因之一[8]。黃碧芳等的研究表明,水稻超高產(chǎn)栽培模式通過(guò)改善土壤微生物數(shù)量和活性,從而提高水稻產(chǎn)量[9]。還有研究認(rèn)為,黃瓜連作會(huì)破壞根部微生物種群生態(tài)平衡,使其多樣性水平降低[10-13]。目前,從土壤微生物學(xué)特性變化解析竹蓀連作障礙機(jī)制的研究少有報(bào)道。

    2 材料與方法

    2.1 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)[14]

    在福建省南平市順昌縣大歷鄉(xiāng)竹蓀生產(chǎn)地,試驗(yàn)地塊采用已種植竹蓀一年和未種植竹蓀的兩個(gè)相鄰地塊。未種植竹蓀地塊分設(shè)試驗(yàn)對(duì)照區(qū)和試驗(yàn)區(qū)Ⅰ,已種植竹蓀1年地塊設(shè)為試驗(yàn)區(qū)Ⅱ(連作地塊),對(duì)照、試驗(yàn)區(qū)均長(zhǎng)10 m、寬3 m,面積30 m2。1月于試驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ地塊下菌塊進(jìn)行竹蓀栽培,對(duì)照地塊不下竹蓀菌塊。

    2.2 土壤樣采集

    5月下旬,在各地塊5點(diǎn)取樣法采集土壤0.5 kg(深度0~15 cm),分別將5點(diǎn)土壤樣混合均勻,封無(wú)菌袋保存。

    2.3 測(cè)定方法

    2.3.1 土壤微生物數(shù)量的測(cè)定

    微生物培養(yǎng)采用稀釋涂抹平板法[15]。細(xì)菌、放線菌和真菌各取稀釋度懸液200 μL分別于牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、高氏Ⅰ號(hào)培養(yǎng)基和PDA培養(yǎng)基上培養(yǎng),3次重復(fù),分別于2 d、5 d和5 d后開(kāi)始計(jì)數(shù)。

    微生物數(shù)量用cfu·g-1(每克樣品的菌落數(shù))表示。

    2.3.2 土壤微生物類群的測(cè)定

    厭氧性纖維素分解菌、好氧性纖維素分解菌、好氧性自生固氮菌、厭氧性自生固氮菌、反硝化細(xì)菌、亞硝酸細(xì)菌、氨化細(xì)菌均采用崔戰(zhàn)利等方法計(jì)算活菌數(shù)[16]。

    2.3.3 土壤酶活性的測(cè)定

    采用比色法對(duì)脲酶、過(guò)氧化物酶、多酚氧化酶、蛋白酶進(jìn)行測(cè)定,高錳酸鉀滴定法測(cè)定過(guò)氧化氫酶活性。脲酶用苯酚鈉比色法,過(guò)氧化物酶用磷酸比色法,多酚氧化酶用紫色沒(méi)食子酸比色法,蛋白酶用Folin-Ciocslteu法測(cè)定。

    2.4 數(shù)據(jù)處理與分析

    采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(V7.05)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

    3 結(jié)果與分析

    3.1 竹蓀不同種植年限土壤微生物數(shù)量的變化

    由表1可以看出,試驗(yàn)土壤中細(xì)菌所占比重最大,試驗(yàn)區(qū)Ⅰ與對(duì)照區(qū)土壤細(xì)菌總量沒(méi)有明顯差異,但連作地塊細(xì)菌總量比對(duì)照地增加32.7%,達(dá)到差異極顯著水平;連作地塊放線菌數(shù)量比試驗(yàn)區(qū)Ⅰ土壤增加了105%,而試驗(yàn)區(qū)Ⅰ與對(duì)照區(qū)比較數(shù)量有所下降但變化不明顯;真菌數(shù)量變化趨勢(shì)與細(xì)菌相同,連作地塊真菌數(shù)量約為試驗(yàn)區(qū)Ⅰ的2.5倍,均與對(duì)照達(dá)差異極顯著水平。由此可見(jiàn),真菌、放線菌對(duì)連作反應(yīng)較為敏感,而細(xì)菌反應(yīng)滯后,竹蓀種植會(huì)導(dǎo)致土壤微生物數(shù)量增加。本試驗(yàn)采樣時(shí)間為5月下旬,已近竹蓀出菇高峰期,檢測(cè)土壤真菌總量包含了竹蓀菌,此時(shí)試驗(yàn)區(qū)Ⅰ竹蓀長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)于連作地塊,可見(jiàn)連作地塊土壤真菌總量中竹蓀菌以外的真菌增量較大,而試驗(yàn)區(qū)Ⅰ土壤真菌總量中竹蓀菌以外的真菌增量較小。該現(xiàn)象表明,連作土壤環(huán)境的改變對(duì)竹蓀菌具顯著的不利影響,而對(duì)土壤其他真菌具有促生作用。

    表1 竹蓀連作土壤可培養(yǎng)微生物數(shù)量變化

    3.2 竹蓀不同種植年限土壤微生物類群的變化

    表2結(jié)果表明,連作土壤中好氧性纖維素分解菌、厭氧性自生固氮菌、反硝化細(xì)菌、亞硝酸細(xì)菌、氨化細(xì)菌數(shù)量均有增加。與試驗(yàn)區(qū)Ⅰ相比,連作地塊土壤好氧性纖維素分解菌、厭氧性自生固氮菌、反硝化細(xì)菌菌、亞硝酸細(xì)菌數(shù)量差異達(dá)極顯著,分別是試驗(yàn)區(qū)Ⅰ的3.7、17.5、4.2和1.4倍,氨化細(xì)菌無(wú)顯著差異;而厭氧性纖維素分解菌、好氧性自生固氮菌數(shù)量變化趨勢(shì)與其他類群不同,變化趨勢(shì)為試驗(yàn)區(qū)Ⅰ>連作地塊>對(duì)照區(qū),試驗(yàn)區(qū)Ⅰ分別比對(duì)照增加1.9倍和16倍,達(dá)差異極顯著,是連作地塊的約2倍和11倍。試驗(yàn)結(jié)果表明,連作土壤對(duì)好氧性纖維素分解菌、厭氧性自生固氮菌、反硝化細(xì)菌、亞硝酸細(xì)菌、氨化細(xì)菌等微生物生理類群有促進(jìn)作用,對(duì)厭氧性纖維素分解菌、好氧性自生固氮菌有一定的抑制作用。

    3.3 竹蓀不同種植年限土壤酶活性的變化

    由表3可以看出,不同土壤樣中,脲酶、過(guò)氧化氫酶的活性隨種植年限的增加而增強(qiáng)。其中連作地塊脲酶、過(guò)氧化氫酶活性分別比試驗(yàn)區(qū)Ⅰ土壤增加了84.2%和17.1%,達(dá)極顯著水平。多酚氧化酶、蛋白酶的活性變化與脲酶、過(guò)氧化氫酶的變化趨勢(shì)相反,隨種植年限增加活性減弱,其中連作地塊多酚氧化酶和蛋白酶的活性分別比試驗(yàn)區(qū)Ⅰ減少14.7%和5.8%,達(dá)顯著水平。試驗(yàn)結(jié)果顯示,試驗(yàn)區(qū)Ⅰ、連作地塊相比對(duì)照地塊中過(guò)氧化物酶活性均變化不大。結(jié)果表明,隨種植年限增加,竹蓀連作對(duì)土壤脲酶、過(guò)氧化氫酶活性具有促進(jìn)作用,對(duì)多酚氧化酶、蛋白酶活性具有抑制作用。

    4 結(jié)論與討論

    為掌握竹蓀連作障礙的微生物學(xué)變化規(guī)律,通常需要選擇不同種植年限(如1、3、5年等)不同程度連作障礙的栽培土壤作為研究材料。但由于竹蓀連作障礙的表現(xiàn)特別突出,有別于其他發(fā)生連作障礙的作物,新地一次栽培后,土壤物質(zhì)組成已產(chǎn)生明顯的變化,并顯著影響竹蓀的生產(chǎn)。

    通常情況下,土壤中三大微生物類群的數(shù)量關(guān)系是細(xì)菌>放線菌>真菌[8,17],試驗(yàn)結(jié)果表明,竹蓀連作使土壤從細(xì)菌型向真菌型轉(zhuǎn)化,與李春格等(連作大豆)和李瓊芳(麥冬)的研究結(jié)論一致[18,19]。連作在一定程度上導(dǎo)致了微生物種群失衡,是造成竹蓀種植障礙的重要因素。結(jié)合土壤中相關(guān)酶的活性,間接分析土壤肥力的演變趨勢(shì)[20]。連作土壤中好氧性纖維素分解菌、氨化細(xì)菌、厭氧性自生固氮菌數(shù)量的增加,可能會(huì)使氮素營(yíng)養(yǎng)的轉(zhuǎn)化加快;反硝化細(xì)菌的大量增加可能會(huì)造成氮素?fù)p失,酶活變化機(jī)制尚不明確。通過(guò)研究竹蓀栽培土壤中的微生物數(shù)量、類群以及土壤酶活性變化規(guī)律,對(duì)于闡明竹蓀栽培中連作障礙發(fā)生的微生物學(xué)機(jī)制具有重要的意義。

    表2 竹蓀連作土壤微生物類群變化

    表3 竹蓀連作土壤酶活性變化

    [1]常穎萃,蔣文靜,石妍,等.竹蓀不同生育期土壤微生物動(dòng)態(tài)變化[J].熱帶作物學(xué)報(bào),2013,34(7):1 228-1 231.

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    1005-2690(2017)12-0136-03

    S154.37

    B

    福建省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2011J01077)、福建省高校產(chǎn)學(xué)合作科技重大項(xiàng)目(2013N5001)資助。

    陳宇熹(1984-),女,漢族,山東壽光人,碩士研究生,助教,研究方向:生物農(nóng)藥。

    *通信作者:葉舟(1957-),男,漢族,教授,研究方向:天然產(chǎn)物化學(xué)研究。

    2017-11-16)

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