馬鈴薯連作栽培技術對土壤微生物多樣性的影響

陳冬輝

近年來，馬鈴薯種植已成為農民增收的關鍵措施，其種植規模不斷增加，但馬鈴薯病蟲害的發生幾率也顯著增加，植株出現長勢弱、矮化以及葉片皺縮等，甚至出現全株枯死。因此，滎陽市相關部門進行了深入調查研究，分析了馬鈴薯種性退化的具體原因，采用了科學的連作栽培方法，提高了土壤微生物的多樣性及肥力，為以后馬鈴薯的種植工作提供了更多的借鑒依據，促進了馬鈴薯產業種植的健康穩定發展。

一、試驗材料與方法

（一）試驗材料

本次試驗在固定的鄉鎮進行，當地年平均氣溫為9 ℃，年降水量在600 mm左右，黃土屬于當地土壤的主要構成部分。試驗分析馬鈴薯連作栽培后，土壤微生物多樣性的變化情況。

（二）試驗設計

本次試驗從2008年開始，在不同連作時間地塊中種植隴薯3號，其中連作0年為對照組，連作2年、5年及10年為觀察組。馬鈴薯的種植行間距為35 cm×40 cm。試驗開始至結束，每塊地的連作年限不同，其他條件均相同。2018年馬鈴薯盛花時期，取其根部底層5 cm以下的土壤，分為兩份進行鑒定檢驗。其中，一份分析土壤微生物，另一份分析鑒定土壤AM真菌。利用平板計數法分析土壤中微生物，并采用高氏1號培養基與PDA培養基培養放線菌、真菌以及細菌等。利用Biolog Eco板測定土壤微生物的多樣性，利用某種屬孢子數與土壤AM真菌孢子數的比值計算土壤中的AM真菌，之后收集數據制作表格，進行方差與多元化分析。

二、結果

（一）馬鈴薯連作栽培對土壤微生物群落的影響

由表1可知，連作0年的馬鈴薯，土壤中的菌落群數較多，在連作10年后，土壤中微生物群落與細菌種類均明顯減少，總量也出現下降趨勢。與連作0年相比，連作5年與連作10年土壤中的細菌與微生物數量明顯下降，但兩者之間的差異并不明顯。由此可知，隨著馬鈴薯連作時間的延長，根際土壤環境較為單一，真菌與放線菌易被積累，數量逐漸增多。而放線菌與真菌的增加會產生大量抑制細菌與微生物生長的物質，從而降低細菌與微生物的數量。

（二）馬鈴薯連作栽培AM真菌多樣性變化情況

由表2可知，隨著連作年限的增加，AM真菌出現頻率呈現先上升后下降的趨勢，在連作5年后達到最大值。球囊霉多樣性方面，連作5年效果最好，其次為連作2年、連作10年，且其他菌屬的規律也類似于球囊霉。由此可以看出，隨著連作年限的增加，真菌的多樣性會逐漸減弱，真菌優勢種群的變化會直接影響土壤微生物群落的結構。

三、討論

（一）馬鈴薯連作對土壤微生物菌群的影響

在不同的連作年限下，馬鈴薯種植土壤中的微生物多樣性存在較大差異，且連作會降低土壤細菌的多樣性，提高真菌的多樣性。在相同的連作年限中，相較馬鈴薯播種前，成熟期馬鈴薯根部土壤中的細菌與真菌多樣性會出現一定程度的降低，這主要因為馬鈴薯生長期間，根系會分泌不利于微生物生長的物質，降低了其菌落的多樣性。

連作后，馬鈴薯土壤中的細菌比例也會發生較大改變，其中芽孢桿菌等有益菌群會不斷減少，降低了土壤的肥力。如枯草芽孢桿菌的減少，會導致土壤中存在大量的酚酸類化合物;球形芽孢桿菌的減少會降低土壤的固氮效應。這些細菌的減少也會導致羅爾斯等馬鈴薯致病細菌的增多，增大了馬鈴薯患病的幾率。分析發現，連作10年馬鈴薯的地塊中，放線菌中梭菌比例上升，土壤中有益菌群的數量不斷減少，潛在病原菌不斷增加，破壞了馬鈴薯根系細菌群的基本功能。在本次試驗中，并未檢測出馬鈴薯的致病真菌，可能因為檢測庫中的數據并不完善，不能全面反饋檢測結果。因此，在此后的研究中還應進一步分析真菌遺傳多樣性的方法，加大研究力度。

（二）馬鈴薯連作的障礙原因

土壤肥力、自毒作用以及微生物生長環境的惡化均會導致馬鈴薯出現連作障礙問題，本次試驗地的土壤肥力較高，雖然連作多年馬鈴薯，但肥力基本未受影響。因此，馬鈴薯生長于肥力較強的土壤環境中，其存在較高的全氮與有機質，在連作栽培模式下，土壤肥力的減弱屬于漸進過程，整個研究期間可以滿足馬鈴薯的基本生長需求。

通過研究發現，馬鈴薯的連作栽培會改變土壤中的微生物群落，降低了有益菌的比例，增加了致病細菌的比例，導致微生物的生長環境不斷惡化。通過試驗數據可知，雖然正茬種植馬鈴薯與連作栽培并未表現出明顯差異，但隨著土壤環境的不斷惡化，微生物多樣性會逐漸減少，此后馬鈴薯的生長狀況會越來越差。除此之外，雖然長期連作栽培馬鈴薯可以導致土壤中出現潛在的致病細菌群，但馬鈴薯病蟲害發生并不嚴重，主要因為其受植物、微生物、氣候以及土壤等多方面因素的影響，單一的因素改變無法針對此試驗現象作出合理解釋，還有待此后進一步加大研究力度。

馬鈴薯的持續連作會影響土壤中放線菌與真菌的數量，會導致碳源微生物種群的減少，影響真菌群落中AM菌落的多樣性，從而改變了優勢種群的結構。由此得出，長期連作栽培會改變馬鈴薯根部土壤微生物的生態環境，導致群落結構的改變，甚至發生功能失調的問題。