作物種植模式對土壤微生物和農(nóng)田有害生物的影響

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟水平的不斷提高，各地正開展大規(guī)模的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動。為了找到適合我國實際需求的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，需要深入研究不同作物種植模式對土壤微生物和農(nóng)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(nóng)田有害生物的影響進行了詳細分析，旨在探討如何優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式以提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量。

關鍵詞：作物種植模式；土壤微生物；農(nóng)田有害生物；土壤養(yǎng)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(nóng)業(yè)的不斷進步，作物種植模式在農(nóng)田管理中扮演著關鍵角色，直接影響著土壤生態(tài)系統(tǒng)的健康和農(nóng)田產(chǎn)量的穩(wěn)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(chǎn)生不同的影響，因此深入研究這一問題對制定科學的農(nóng)田管理策略至關重要。

1 作物連作模式對土壤微生物和農(nóng)田有害生物的影響

1.1 土壤微生物多樣性下降

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)實踐中，作物連作模式被廣泛應用。然而，這種持續(xù)耕作方式可能會對土壤微生物群落和農(nóng)田中的有害生物生態(tài)平衡造成深遠影響。長期作物連作將同一植物種類連續(xù)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(zhì)，還會對土壤微生物的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生深刻影響，可能使土壤微生物數(shù)量和種類發(fā)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(fā)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(zhì)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(tài)系統(tǒng)更加脆弱，容易受到外界環(huán)境的侵襲[3]。

有益微生物在土壤中扮演著重要的生態(tài)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(shù)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(tài)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)所面臨的重要挑戰(zhàn)。連續(xù)種植同一作物很容易培養(yǎng)特定的害蟲和病原體，并在土壤中逐漸積累，為病害的暴發(fā)和傳播創(chuàng)造了理想條件。在這種連續(xù)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(huán)境中繁殖和尋找食物。害蟲通過感知植物的化學物質(zhì)或植物本身的氣味等方式進行定位，從而在連作區(qū)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(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生諸多負面影響，提高了病害暴發(fā)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(fā)病害的暴發(fā)[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(tài)平衡，可能減少有益微生物，削弱土壤的自然抵抗力。連續(xù)種植同一作物還會導致土壤中某些養(yǎng)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(yǎng)分如磷和鉀則得不到充分補充，導致土壤養(yǎng)分不平衡。這種不均衡狀態(tài)會帶來養(yǎng)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(yǎng)分

土壤養(yǎng)分平衡是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關鍵，尤其是當不同作物對養(yǎng)分需求差異顯著時。通過輪作模式，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者可以精細控制土壤中各種養(yǎng)分的分布，實現(xiàn)更均衡的養(yǎng)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(yǎng)分有著不同的需求，輪作模式的應用正是為了有序調(diào)整土壤養(yǎng)分供應，保持養(yǎng)分相對平衡。

作物在生長周期中吸收和利用土壤養(yǎng)分的方式各異，科學規(guī)劃輪作方案，有利于合理安排作物順序，互相補充養(yǎng)分，防止養(yǎng)分過度損耗，實現(xiàn)養(yǎng)分均衡分布。這種平衡狀態(tài)有助于提高土壤肥力，維護土壤生態(tài)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(yǎng)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(xiàn)養(yǎng)分的多元補充，增加土壤中各類養(yǎng)分的含量，為作物提供更適宜的生長環(huán)境，進而提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量[7]。

同時，科學、合理的輪作模式有助于維持土壤養(yǎng)分的平衡狀態(tài)，增強土壤整體肥力。養(yǎng)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(zhì)等。通過輪作模式，有機質(zhì)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(chǎn)中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者需要綜合考慮不同作物的特性、生長需求和養(yǎng)分吸收能力，制定科學、合理的輪作規(guī)劃，深入了解土壤性質(zhì)和作物生態(tài)需求，精準實現(xiàn)土壤養(yǎng)分平衡。借助科技支持，如現(xiàn)代化土壤檢測和實時數(shù)據(jù)分析，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者能更準確地評估土壤養(yǎng)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(nóng)田有害生物的影響

2.1 改善土壤結構

作物覆蓋模式是農(nóng)業(yè)可持續(xù)性的關鍵組成部分，對土壤微生物和有害生物產(chǎn)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(tài)平衡產(chǎn)生積極調(diào)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(zhì)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(zhì)水平。有機質(zhì)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(fā)速率，保持土壤濕度，為土壤微生物提供更適宜的生存環(huán)境。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者可通過調(diào)整覆蓋物類型和厚度，以滿足不同地區(qū)和作物的需求。科學、合理的作物覆蓋模式有助于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，提高土壤整體質(zhì)量和改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境[10]。

2.2 調(diào)節(jié)土壤溫度和濕度

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，作物覆蓋不僅起到了調(diào)節(jié)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)者可以有效管理土壤溫濕度環(huán)境，為土壤微生物提供理想的生存條件，從而促進農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)平衡和可持續(xù)發(fā)展。覆蓋物就像保護層，可降低土壤水分蒸發(fā)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(fā)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(fā)速度，覆蓋物有效地保持了土壤水分，維持了穩(wěn)定的濕度環(huán)境，為土壤微生物提供了適宜的生存環(huán)境，促進了微生物的繁殖和生態(tài)功能的正常發(fā)揮。

除了調(diào)節(jié)土壤水分，作物覆蓋還通過調(diào)節(jié)土壤溫度為微生物創(chuàng)造了適宜的生存環(huán)境。在高溫季節(jié)，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(jié)，覆蓋物有助于保溫，防止土壤過度冷卻，這種溫度調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者能夠為土壤微生物提供相對穩(wěn)定的溫度環(huán)境，提高微生物的多樣性。

為了充分發(fā)揮作物覆蓋的調(diào)控作用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者應選擇適宜的覆蓋物和厚度，并根據(jù)生長周期、氣候和土壤類型等因素合理調(diào)整厚度以滿足不同季節(jié)的需求。覆蓋物的效果受多種因素的影響，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者應定期檢查和調(diào)整覆蓋物，確保持續(xù)發(fā)揮保濕和保溫作用。

2.3 抑制雜草生長

作物覆蓋模式展現(xiàn)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(xiàn)多層次、多角度的遮擋效果。這些覆蓋物包括有機物質(zhì)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(qū)和季節(jié)，還能更好地適應農(nóng)田環(huán)境的多變性。

作物覆蓋模式通過調(diào)整土壤溫濕度，影響了雜草的生長節(jié)律。特定的溫濕度條件下，雜草才能獲得最適宜的生長環(huán)境。作物覆蓋模式通過阻斷陽光、調(diào)整土壤溫度，使得雜草難以適應原有的生存環(huán)境。這種調(diào)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(nóng)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(yōu)勢方面發(fā)揮顯著作用。不同類型的覆蓋物對土壤養(yǎng)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(xiàn)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(tài)系統(tǒng)。

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(huán)境的綜合調(diào)控，通過多種方式綜合作用，形成了一種高效、生態(tài)友好的雜草管理方式。這不僅提高了農(nóng)田產(chǎn)量，還為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性發(fā)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(tài)系統(tǒng)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(nóng)田中發(fā)揮了多方面的作用，涉及有害生物的生態(tài)位、繁殖周期和環(huán)境適應性等方面，實現(xiàn)了對害蟲的精細調(diào)控。覆蓋物的引入對有害生物的生長環(huán)境產(chǎn)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(huán)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(diào)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(yōu)勢，減輕了它們對農(nóng)田的直接損害，有助于保持農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

作物覆蓋模式的應用不僅對有害生物具有調(diào)控作用，還對可能引發(fā)農(nóng)作物病害的微生物傳播途徑起到一定調(diào)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(diào)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(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供有力支持，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更環(huán)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(chuàng)造了豐富的生態(tài)環(huán)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(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中豐富的生物多樣性。

捕食性昆蟲在這種生態(tài)系統(tǒng)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(nóng)田中建立巢穴并繁殖后代，維持了天敵與害蟲之間的生態(tài)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(zhì)，促進了蚯蚓及其他微生物的活動，有助于改善土壤質(zhì)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(nóng)田生態(tài)平衡，減少對農(nóng)業(yè)化學藥物的依賴，從而保護環(huán)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(nóng)田打造豐富多樣的生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和自然生態(tài)的和諧共生。在未來的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)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(xiàn)農(nóng)業(yè)高效生產(chǎn)和環(huán)境健康共贏。

3 結束語

作物種植模式對土壤微生物和農(nóng)田有害生物的影響是一個復雜而至關重要的議題。在農(nóng)田管理實踐中，選擇適宜的種植模式對維護土壤生態(tài)平衡、提高農(nóng)田產(chǎn)量和降低病害發(fā)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式進行深入分析，為制定科學、合理的農(nóng)田管理策略提供堅實的理論支持。為了更好地提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)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(chǎn)中的農(nóng)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(nóng)業(yè)應用微生物研究。