竹蓀連作對土壤微生物區系及酶活性的影響

陳宇熹，呂楊蘭，常穎萃，雷美玲，吳藝嵐，葉 舟*

（1.福建農林大學植物保護學院，福建 福州 350002；2.福建省林業科學研究院，福建 福州 350012）

竹蓀連作對土壤微生物區系及酶活性的影響

陳宇熹1，呂楊蘭1，常穎萃2，雷美玲1，吳藝嵐1，葉 舟1*

（1.福建農林大學植物保護學院，福建 福州 350002；2.福建省林業科學研究院，福建 福州 350012）

以新地、連作地栽培竹蓀，采集土壤樣品，分別測定土壤微生物區系變化及土壤酶活性。結果表明：種植年限增加，細菌、放線菌和真菌菌量都有增加，細菌增幅不顯著，放線菌、真菌差異達極顯著水平。土壤中好氧性纖維素分解菌、厭氧性自生固氮菌、反硝化細菌、亞硝酸細菌、氨化細菌分別增加了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%。連作竹蓀的土壤對脲酶、過氧化氫酶具有促進作用，分別增加了84.23%、17.14%，而對多酚氧化酶、蛋白酶則呈抑制作用。結論為竹蓀連作會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，是我國稀有食用菌[1]。近年來，福建、湖南、貴州等省的竹蓀栽培發展很快，栽培規模擴大，產量不斷提高，竹蓀栽培已經成為當地農民重要的經濟來源和特色產業。目前，竹蓀產業發展遇到“連作障礙”問題的困擾，在種植過程中，竹蓀種植區域及其相鄰田塊，第二年再種植竹蓀產量會大幅下降，產區農戶無法進行二次連作生產。“竹蓀連作障礙”使當地農民經濟收入造成巨大損失，已經成為亟待解決的問題。

對不同作物連作障礙的研究發現，土壤微生物區系變化和群落結構的破壞，病原拮抗菌減少，病原微生物數量增加，是作物連作障礙從而影響質量、產量的主要因素之一[2-7]。土壤酶活力是衡量土壤肥力的重要指標。夏品華等研究認為，太子參連作使土壤養分、酶活性、微生物等發生變化，其根系微生態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，水稻超高產栽培模式通過改善土壤微生物數量和活性，從而提高水稻產量[9]。還有研究認為，黃瓜連作會破壞根部微生物種群生態平衡，使其多樣性水平降低[10-13]。目前，從土壤微生物學特性變化解析竹蓀連作障礙機制的研究少有報道。

2 材料與方法

2.1 田間試驗設計[14]

在福建省南平市順昌縣大歷鄉竹蓀生產地，試驗地塊采用已種植竹蓀一年和未種植竹蓀的兩個相鄰地塊。未種植竹蓀地塊分設試驗對照區和試驗區Ⅰ，已種植竹蓀1年地塊設為試驗區Ⅱ（連作地塊），對照、試驗區均長10 m、寬3 m，面積30 m2。1月于試驗Ⅰ、Ⅱ地塊下菌塊進行竹蓀栽培，對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點取樣法采集土壤0.5 kg（深度0～15 cm），分別將5點土壤樣混合均勻，封無菌袋保存。

2.3 測定方法

2.3.1 土壤微生物數量的測定

微生物培養采用稀釋涂抹平板法[15]。細菌、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基、高氏Ⅰ號培養基和PDA培養基上培養，3次重復，分別于2 d、5 d和5 d后開始計數。

微生物數量用cfu·g-1（每克樣品的菌落數）表示。

2.3.2 土壤微生物類群的測定

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、反硝化細菌、亞硝酸細菌、氨化細菌均采用崔戰利等方法計算活菌數[16]。

2.3.3 土壤酶活性的測定

采用比色法對脲酶、過氧化物酶、多酚氧化酶、蛋白酶進行測定，高錳酸鉀滴定法測定過氧化氫酶活性。脲酶用苯酚鈉比色法，過氧化物酶用磷酸比色法，多酚氧化酶用紫色沒食子酸比色法，蛋白酶用Folin-Ciocslteu法測定。

2.4 數據處理與分析

采用DPS數據處理系統(V7.05)進行統計分析。

3 結果與分析

3.1 竹蓀不同種植年限土壤微生物數量的變化

由表1可以看出，試驗土壤中細菌所占比重最大，試驗區Ⅰ與對照區土壤細菌總量沒有明顯差異，但連作地塊細菌總量比對照地增加32.7%，達到差異極顯著水平；連作地塊放線菌數量比試驗區Ⅰ土壤增加了105%，而試驗區Ⅰ與對照區比較數量有所下降但變化不明顯；真菌數量變化趨勢與細菌相同，連作地塊真菌數量約為試驗區Ⅰ的2.5倍，均與對照達差異極顯著水平。由此可見，真菌、放線菌對連作反應較為敏感，而細菌反應滯后，竹蓀種植會導致土壤微生物數量增加。本試驗采樣時間為5月下旬，已近竹蓀出菇高峰期，檢測土壤真菌總量包含了竹蓀菌，此時試驗區Ⅰ竹蓀長勢優于連作地塊，可見連作地塊土壤真菌總量中竹蓀菌以外的真菌增量較大，而試驗區Ⅰ土壤真菌總量中竹蓀菌以外的真菌增量較小。該現象表明，連作土壤環境的改變對竹蓀菌具顯著的不利影響，而對土壤其他真菌具有促生作用。

表1 竹蓀連作土壤可培養微生物數量變化

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、反硝化細菌、亞硝酸細菌、氨化細菌數量均有增加。與試驗區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、反硝化細菌菌、亞硝酸細菌數量差異達極顯著，分別是試驗區Ⅰ的3.7、17.5、4.2和1.4倍，氨化細菌無顯著差異；而厭氧性纖維素分解菌、好氧性自生固氮菌數量變化趨勢與其他類群不同，變化趨勢為試驗區Ⅰ＞連作地塊＞對照區，試驗區Ⅰ分別比對照增加1.9倍和16倍，達差異極顯著，是連作地塊的約2倍和11倍。試驗結果表明，連作土壤對好氧性纖維素分解菌、厭氧性自生固氮菌、反硝化細菌、亞硝酸細菌、氨化細菌等微生物生理類群有促進作用，對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、過氧化氫酶的活性隨種植年限的增加而增強。其中連作地塊脲酶、過氧化氫酶活性分別比試驗區Ⅰ土壤增加了84.2%和17.1%，達極顯著水平。多酚氧化酶、蛋白酶的活性變化與脲酶、過氧化氫酶的變化趨勢相反，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區Ⅰ減少14.7%和5.8%，達顯著水平。試驗結果顯示，試驗區Ⅰ、連作地塊相比對照地塊中過氧化物酶活性均變化不大。結果表明，隨種植年限增加，竹蓀連作對土壤脲酶、過氧化氫酶活性具有促進作用，對多酚氧化酶、蛋白酶活性具有抑制作用。

4 結論與討論

為掌握竹蓀連作障礙的微生物學變化規律，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特別突出，有別于其他發生連作障礙的作物，新地一次栽培后，土壤物質組成已產生明顯的變化，并顯著影響竹蓀的生產。

通常情況下，土壤中三大微生物類群的數量關系是細菌＞放線菌＞真菌[8,17]，試驗結果表明，竹蓀連作使土壤從細菌型向真菌型轉化，與李春格等（連作大豆）和李瓊芳（麥冬）的研究結論一致[18,19]。連作在一定程度上導致了微生物種群失衡，是造成竹蓀種植障礙的重要因素。結合土壤中相關酶的活性，間接分析土壤肥力的演變趨勢[20]。連作土壤中好氧性纖維素分解菌、氨化細菌、厭氧性自生固氮菌數量的增加，可能會使氮素營養的轉化加快；反硝化細菌的大量增加可能會造成氮素損失，酶活變化機制尚不明確。通過研究竹蓀栽培土壤中的微生物數量、類群以及土壤酶活性變化規律，對于闡明竹蓀栽培中連作障礙發生的微生物學機制具有重要的意義。

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

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1005-2690（2017）12-0136-03

S154.37

B

福建省自然科學基金項目（2011J01077）、福建省高校產學合作科技重大項目（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：生物農藥。

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

2017-11-16）