作物種植模式對土壤微生物和農田有害生物的影響

摘 要：隨著我國社會經濟水平的不斷提高，各地正開展大規模的農業生產活動。為了找到適合我國實際需求的農業生產模式，需要深入研究不同作物種植模式對土壤微生物和農田有害生物的影響。本研究對作物連作模式、作物輪作模式以及作物覆蓋模式對土壤微生物和農田有害生物的影響進行了詳細分析，旨在探討如何優化農業生產方式以提高農作物產量和質量。

關鍵詞：作物種植模式；土壤微生物；農田有害生物；土壤養分；土壤結構

中圖分類號：S154.3 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）06–00-03

隨著農業的不斷進步，作物種植模式在農田管理中扮演著關鍵角色，直接影響著土壤生態系統的健康和農田產量的穩定性[1]。不同的作物種植方式對土壤中的微生物和有害生物產生不同的影響，因此深入研究這一問題對制定科學的農田管理策略至關重要。

1 作物連作模式對土壤微生物和農田有害生物的影響

1.1 土壤微生物多樣性下降

在現代農業實踐中，作物連作模式被廣泛應用。然而，這種持續耕作方式可能會對土壤微生物群落和農田中的有害生物生態平衡造成深遠影響。長期作物連作將同一植物種類連續種植，使其根系分泌物在土壤中逐漸積累。這些分泌物含有各種有機酸、激素等化學成分，不僅改變了土壤的化學性質，還會對土壤微生物的生態環境產生深刻影響，可能使土壤微生物數量和種類發生變化[2]。隨著根系分泌物的積累，土壤微生物群落結構也發生變化。某些微生物可能會受到抑制，尤其是對這些化學物質敏感的微生物。同時，適應這些分泌物的微生物可能會增加，這種群落結構的改變不僅會導致土壤微生物多樣性的下降，還使整個土壤生態系統更加脆弱，容易受到外界環境的侵襲[3]。

有益微生物在土壤中扮演著重要的生態角色，如固氮和溶磷。然而，在長期連作模式下，由于根系分泌物的累積和土壤微生物群落結構的變化，這些有益微生物的數量可能會減少，從而削弱它們對植物生長的積極作用。這種微生物多樣性的下降和有益微生物的減少可能會破壞土壤生態平衡，增加土壤中病原體和有害生物滋生繁殖的風險。

1.2 有害生物累積

作物的有害生物問題一直是農業生產所面臨的重要挑戰。連續種植同一作物很容易培養特定的害蟲和病原體，并在土壤中逐漸積累，為病害的暴發和傳播創造了理想條件。在這種連續種植的背景下，相同的作物成為害蟲和病原體的理想棲息地。

由于害蟲和病原體對特定寄主的選擇性，它們更傾向于在這種環境中繁殖和尋找食物。害蟲通過感知植物的化學物質或植物本身的氣味等方式進行定位，從而在連作區域聚集。在連作模式下，有害生物通過選擇性寄主定位機制逐漸積累，這不僅增強了它們在土壤中的適應性，也提高了它們找到并侵襲喜歡的寄主植物的可能性，導致病害蔓延和加劇。

此外，有害生物的累積對土壤生態系統產生諸多負面影響，提高了病害暴發的風險。由于害蟲和病原體在土壤中大量繁殖，它們更容易找到并侵襲喜歡的寄主植物，引發病害的暴發[4]。大量存在的有害生物可能干擾土壤微生物群落，直接或間接與土壤中的微生物相互作用，擾亂土壤的生態平衡，可能減少有益微生物，削弱土壤的自然抵抗力。連續種植同一作物還會導致土壤中某些養分的過度消耗。隨著時間的推移，土壤中的氮被大量消耗，而其他養分如磷和鉀則得不到充分補充，導致土壤養分不平衡。這種不均衡狀態會帶來養分過剩或缺乏，嚴重威脅著土壤肥力和作物生長[5]。

1.3 平衡土壤養分

土壤養分平衡是農業生產的關鍵，尤其是當不同作物對養分需求差異顯著時。通過輪作模式，農業生產者可以精細控制土壤中各種養分的分布，實現更均衡的養分供應，從而提高土壤整體肥力[6]。不同作物在生長過程中對氮、磷、鉀等關鍵養分有著不同的需求，輪作模式的應用正是為了有序調整土壤養分供應，保持養分相對平衡。

作物在生長周期中吸收和利用土壤養分的方式各異，科學規劃輪作方案，有利于合理安排作物順序，互相補充養分，防止養分過度損耗，實現養分均衡分布。這種平衡狀態有助于提高土壤肥力，維護土壤生態平衡。通過作物輪作，引入不同類型的作物，使土壤獲得更全面的養分供應。例如，一個季度可能需要大量氮肥，而在下一個季度通過引入對磷和鉀需求大的作物實現養分的多元補充，增加土壤中各類養分的含量，為作物提供更適宜的生長環境，進而提高作物產量和質量[7]。

同時，科學、合理的輪作模式有助于維持土壤養分的平衡狀態，增強土壤整體肥力。養分平衡不僅包括氮、磷、鉀等主要元素，還涉及微量元素和有機質等。通過輪作模式，有機質得到有效積累，改善土壤結構，增強保水保肥能力。

在實際生產中，農業生產者需要綜合考慮不同作物的特性、生長需求和養分吸收能力，制定科學、合理的輪作規劃，深入了解土壤性質和作物生態需求，精準實現土壤養分平衡。借助科技支持，如現代化土壤檢測和實時數據分析，農業生產者能更準確地評估土壤養分含量和分布，為有效輪作提供有力支持。

2 作物覆蓋模式對土壤微生物和農田有害生物的影響

2.1 改善土壤結構

作物覆蓋模式是農業可持續性的關鍵組成部分，對土壤微生物和有害生物產生深遠影響。作物殘留物覆蓋作為這一模式的核心，不僅在改善土壤結構、減少水土流失方面至關重要，還對土壤微生物群落和有害生物的生態平衡產生積極調控效果[8]。

作物殘留物覆蓋在改善土壤結構方面扮演著關鍵角色。覆蓋物形成的保護層有效減少了水流對土壤表面的侵蝕，顯著減緩了水土流失速度，保持了土壤結構完整性，增強了土壤肥力。此外，覆蓋物的存在可增加土壤的有機質含量，其中富含的碳、氮等元素通過自然分解逐漸滲入土壤，提高土壤有機質水平。有機質的積累對土壤結構和水分保持至關重要，使土壤更為疏松、透氣[9]。

常見的覆蓋物，如秸稈、玉米秸稈等植物殘留物具有良好的保水性能，為土壤微生物的生長奠定了良好基礎。此外，作物覆蓋能減緩土壤溫度，抑制土壤水分蒸發速率，保持土壤濕度，為土壤微生物提供更適宜的生存環境。農業生產者可通過調整覆蓋物類型和厚度，以滿足不同地區和作物的需求。科學、合理的作物覆蓋模式有助于實現農業的可持續發展，提高土壤整體質量和改善農田生態環境[10]。

2.2 調節土壤溫度和濕度

在現代農業生產中，作物覆蓋不僅起到了調節土壤溫度和濕度的重要作用，而且通過選擇合適的覆蓋物和厚度，農業生產者可以有效管理土壤溫濕度環境，為土壤微生物提供理想的生存條件，從而促進農田生態系統平衡和可持續發展。覆蓋物就像保護層，可降低土壤水分蒸發速率。水分是土壤微生物生存和繁殖的關鍵因素，快速的水分蒸發可能導致土壤干旱，影響微生物的正常活動。通過減緩水分蒸發速度，覆蓋物有效地保持了土壤水分，維持了穩定的濕度環境，為土壤微生物提供了適宜的生存環境，促進了微生物的繁殖和生態功能的正常發揮。

除了調節土壤水分，作物覆蓋還通過調節土壤溫度為微生物創造了適宜的生存環境。在高溫季節，覆蓋物可以降低土壤溫度，減緩熱量散失，防止土壤過熱。在寒冷季節，覆蓋物有助于保溫，防止土壤過度冷卻，這種溫度調節對微生物的活動至關重要。微生物活動的最適溫度范圍通常很窄，適宜的溫度有助于微生物正常代謝活動。通過作物覆蓋的溫度調節，農業生產者能夠為土壤微生物提供相對穩定的溫度環境，提高微生物的多樣性。

為了充分發揮作物覆蓋的調控作用，農業生產者應選擇適宜的覆蓋物和厚度，并根據生長周期、氣候和土壤類型等因素合理調整厚度以滿足不同季節的需求。覆蓋物的效果受多種因素的影響，農業生產者應定期檢查和調整覆蓋物，確保持續發揮保濕和保溫作用。

2.3 抑制雜草生長

作物覆蓋模式展現了獨特而全面的抑制雜草生長效果。通過引入各種類型的覆蓋物，作物覆蓋模式可以實現多層次、多角度的遮擋效果。這些覆蓋物包括有機物質如秸稈、玉米秸稈，也有無機材料如塑料薄膜，這樣的多樣選擇不僅適用于不同地區和季節，還能更好地適應農田環境的多變性。

作物覆蓋模式通過調整土壤溫濕度，影響了雜草的生長節律。特定的溫濕度條件下，雜草才能獲得最適宜的生長環境。作物覆蓋模式通過阻斷陽光、調整土壤溫度，使得雜草難以適應原有的生存環境。這種調控作用不僅限制了雜草的生長時間，也減緩了雜草的擴散速度，為農田整體管理提供更大的可控性。

此外，作物覆蓋模式還在影響雜草競爭優勢方面發揮顯著作用。不同類型的覆蓋物對土壤養分釋放和影響存在差異。通過巧妙選擇和搭配這些覆蓋物，可以實現對雜草的有選擇性競爭，促使一些有益的生物如微生物、蚯蚓等在覆蓋物下活動更為活躍，有助于形成更加健康的土壤生態系統。

綜上所述，作物覆蓋模式不僅依賴于遮擋效果，還借助對土壤環境的綜合調控，通過多種方式綜合作用，形成了一種高效、生態友好的雜草管理方式。這不僅提高了農田產量，還為農業生產的可持續性發展提供了有力支持。

2.4 影響有害生物活動

引入作物覆蓋模式深刻地改變了土壤生態系統中有害生物的活動和繁殖方式。這種模式的覆蓋物選擇和管理措施在農田中發揮了多方面的作用，涉及有害生物的生態位、繁殖周期和環境適應性等方面，實現了對害蟲的精細調控。覆蓋物的引入對有害生物的生長環境產生了深遠影響，改變了它們通常依賴的生境條件，使其難以找到適宜的繁殖環境，從而延緩了它們的生命周期。這種影響是多種因素相互作用的結果，包括作物覆蓋模式、土壤特性等因素。

靈活選擇不同類型的覆蓋物是調控有害生物的關鍵，可以有針對性地減輕害蟲對作物的危害。合理搭配不同種類的覆蓋物可以干擾有害生物之間的競爭關系，影響害蟲的競爭優勢，減輕了它們對農田的直接損害，有助于保持農田生態系統的穩定性。

作物覆蓋模式的應用不僅對有害生物具有調控作用，還對可能引發農作物病害的微生物傳播途徑起到一定調控效果。通過控制土壤表面的塵土揚起，有效減緩了病原微生物的傳播速度，為作物的健康生長提供了保障。

因此，作物覆蓋模式不僅是一種對抗有害生物的方法，更是一種綜合調控害蟲和病原微生物的智能化策略。未來深入研究和推廣作物覆蓋模式將為農業可持續發展提供有力支持，使農業生產更環保、高效、健康。

2.5 促進有益生物活動

引入作物覆蓋模式不僅僅是為了控制有害生物，還為有益生物創造了豐富的生態環境。這種模式不僅提供了多樣性有益生物的獨特棲息地和食物來源，還促進了農田生態系統中豐富的生物多樣性。

捕食性昆蟲在這種生態系統中扮演著重要角色，適宜的覆蓋物為它們提供了理想的巢穴和藏身之所，促使它們在農田中建立巢穴并繁殖后代，維持了天敵與害蟲之間的生態平衡。例如，一些草本植物和秸稈可為蜜蜂等授粉昆蟲提供豐富的花粉和花蜜，成為它們的理想覓食場所。

此外，覆蓋物的分解過程還為土壤中的有益生物提供了豐富的有機質，促進了蚯蚓及其他微生物的活動，有助于改善土壤質地和結構。作物覆蓋模式也為有益的蜘蛛、寄生性昆蟲等提供了適宜的棲息地，幫助維持整體農田生態平衡，減少對農業化學藥物的依賴，從而保護環境。因此，作物覆蓋模式不僅僅是防治有害生物的技術手段，更是為農田打造豐富多樣的生態環境，實現農業生產和自然生態的和諧共生。在未來的農業可持續發展中，應更加注重作物覆蓋模式的精細設計和管理，最大限度地促進有益生物的活動，實現農業高效生產和環境健康共贏。

3 結束語

作物種植模式對土壤微生物和農田有害生物的影響是一個復雜而至關重要的議題。在農田管理實踐中，選擇適宜的種植模式對維護土壤生態平衡、提高農田產量和降低病害發生風險至關重要。對作物連作模式、作物輪作模式和作物覆蓋模式等不同農業生產模式進行深入分析，為制定科學、合理的農田管理策略提供堅實的理論支持。為了更好地提高農業生產的產量和質量，今后需要進一步深入研究不同氣候、土壤類型和作物種類對這些模式影響的差異，以便更好地指導實際生產中的農田管理實踐。

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收稿日期：2024-03-23

作者簡介：王芬（1984—），女，山西運城人，講師，主要從事農業應用微生物研究。