張愛加 ， 周明明 ， 林文雄*

(1福建農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所， 福州 350002； 2莆田市生物工程研究所， 福建莆田 351100)

不同種植模式對甘蔗根際土壤生物學(xué)特性的影響

張愛加1, 2， 周明明1， 林文雄1*

(1福建農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所， 福州 350002； 2莆田市生物工程研究所， 福建莆田 351100)

甘蔗多年單一化的宿根栽培導(dǎo)致甘蔗產(chǎn)量下降，而套種豆科作物能較明顯地提高宿根蔗產(chǎn)量。本研究以“贛蔗18”的新植栽培、 宿根栽培和宿根/大豆套種栽培的甘蔗根際土壤為對象，結(jié)合土壤微生物區(qū)系、 土壤酶活性，甘蔗基本農(nóng)藝性狀及其產(chǎn)量、 質(zhì)量指標(biāo)，揭示宿根蔗套種大豆的增產(chǎn)機制及生物學(xué)意義。結(jié)果表明，不同種植模式下甘蔗蔗糖含量基本一致，但宿根蔗套種大豆由于莖徑粗大而較宿根連作表現(xiàn)出明顯的產(chǎn)量優(yōu)勢。不同栽培模式下甘蔗根際土壤酶活性有顯著差異，套種明顯提高了宿根蔗根際土壤酶活性，尤其是與碳、 氮、 磷循環(huán)相關(guān)的蔗糖酶、 脲酶、 酸性磷酸單酯酶。不同栽培模式下甘蔗根際土壤微生物總量有顯著性差異，單一宿根連作甘蔗根際土壤微生物總量和細(xì)菌/真菌比例降低，而宿根蔗套種大豆根際土壤微生物總量和細(xì)菌/真菌比例提高，使甘蔗根際土壤微生物從“真菌型”向“細(xì)菌型”轉(zhuǎn)變?？傊?，單一的宿根連作可導(dǎo)致根際土壤總微生物量及酶活性下降，引起土壤微生物介導(dǎo)的營養(yǎng)循環(huán)受阻，從而使甘蔗產(chǎn)量下降，而宿根蔗套種大豆模式對根際土壤微生物區(qū)系具有明顯的改善作用，宿根蔗具有明顯的產(chǎn)量優(yōu)勢。

宿根蔗； 套種； 微生物區(qū)系； 磷脂脂肪酸； 土壤酶活性

Abstract: Ratooning cane monoculture leads to yield decline, but ratooning cane intercropped with legume crops increases the yields. The rhizosphere soils of “Ganzhe 18” newly planted sugarcane, ratooning sugarcane and its intercropping with soybean were used to study the alteration of the microflora and soil enzyme activities, and as well as some agronomic traits indexes. The sugar contents of the canes show no significant difference in different cultivation modes. However, owing to the larger diameter of ratooning cane, the ratooning cane intercropped with soybean has high yield. Furthermore, the soil enzyme activities in the rhizosphere soils under different cultivation modes are significantly different. The intercropping practice increases the enzyme activities, especially the activities of three soil enzymes involved in the cycles of carbon, nitrogen, and phosphorus, i.e., invertase, urease and phosphomonoesterase. The microbial biomass and the ratio of bacteria/fungi are decreased under the ratooning cane monoculture mode but recovered under the intercropping ratooning cane with soybean, suggesting a shift from fungal type to bacterial type in the compositions of microbial communities between two systems. The ratooning practice declines the total microbial biomass and the soil enzyme activities, suggesting that the nutrient cycles mediated by microbes in ratooning cane soil are blocked and thus decreased the yield of sugarcane, whereas, the intercropping mode has a significant improvement on soil microflora, which increases the yield of sugarcane.

Keywords: ratoon sugarcane; intercropping; microflora; phospholipid fatty acid(PLFA); soil enzyme activity

甘蔗(SaccharumofficenarumL.)是能進行多年宿根栽培的禾本科作物，也是我國重要的制糖原料，其種植區(qū)域主要分布在南方的廣西、 云南、 廣東、 海南、 福建和臺灣等省區(qū)，常年種植面積占我國糖料作物面積的 85%以上，產(chǎn)糖量占食糖總產(chǎn)的 90%以上，甘蔗已成為蔗區(qū)農(nóng)民脫貧致富和該區(qū)農(nóng)業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)[1]。

宿根連作栽培(consecutive monoculture)是種植甘蔗通常采用的模式，具有省種省工、 節(jié)省成本、 提高效益之效果。但是甘蔗長期宿根連作會導(dǎo)致其生長不良，病蟲害嚴(yán)重，影響作物產(chǎn)量與質(zhì)量，即連作障礙。如何克服或消減作物因宿根(ratooning cultivation)或連作栽培(consecutive monoculture)而導(dǎo)致的連作障礙問題(monculture problems)已成為國內(nèi)外同行關(guān)注的焦點之一[2-4]。朱有勇及其同事[5]通過利用不同水稻品種(地方和雜交品種)的混合間栽模式來控制稻瘟病的實踐表明，采取不同品種間的混栽或間作種植方式，可以增加有害生物和寄主的多樣化，使任何一種有害生物都達不到大規(guī)模流行的條件，從而達到有效持續(xù)控制病蟲害、 大大減少農(nóng)藥和化肥的使用量、 改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、 提高水稻單位面積的產(chǎn)量和品質(zhì)的目的。李隆等[6]研究還表明，在高氮低磷處理條件下，禾本科作物玉米套種豆科作物蠶豆對雙方均有利，經(jīng) 4年的試驗觀察，玉米和蠶豆分別比其單作增產(chǎn) 46%和 23%。這是因為套種的蠶豆不僅能夠增強固氮能力而促進自身生長發(fā)育，還可以通過其根系與玉米根系的互作關(guān)系，分泌一些有機酸和質(zhì)子酸化根際環(huán)境，從而提高土壤磷營養(yǎng)有效性及其含量，促進玉米生長發(fā)育而增產(chǎn)。 Fang等[7]的研究結(jié)果還表明，玉米與大豆間套作存在一種有趣的臨近植物根系識別(neighbor recognition behavior)及協(xié)調(diào)磷營養(yǎng)狀態(tài)(coordinating phosphorus status)的行為，因此合理的作物品種選擇與科學(xué)搭配是創(chuàng)造理想作物群落結(jié)構(gòu)、 提高生物多樣性、 改善生物關(guān)系、 提高系統(tǒng)生產(chǎn)力的關(guān)鍵[6-7]。

長期的生產(chǎn)實踐表明，春植蔗間套作豆科作物是一種比較理想的種植模式，因為豆科作物一般較矮生，早生，根系分布較窄，所需礦質(zhì)營養(yǎng)不同于甘蔗，且有根瘤菌固定空氣中的游離氮和較多的莖葉可壓青作肥，有利于甘蔗生長，春植蔗生長前期，植株矮小，一般在 7月才封行，互相蔭蔽的影響不大[8]，陳懷珠等[9]研究表明，適應(yīng)性好的早熟春大豆間作甘蔗，甘蔗的分蘗數(shù)雖比單作栽培減少 27.6%，但有效莖較單作高了 5.7%，經(jīng)多年多次試驗示范，增產(chǎn)效果明顯。然而，對于宿根蔗套種大豆增產(chǎn)增收機制研究，目前多集中在土壤酶活性及其肥力變化、 作物營養(yǎng)狀況等方面，但對其根際土壤微生物多樣性的影響研究較少。實際上，土壤微生物是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，充當(dāng)土壤中一個強大的動力資源庫，在植物殘體降解、 腐殖質(zhì)形成及土壤肥力形成，植物養(yǎng)分轉(zhuǎn)化與循環(huán)中扮演著十分重要的角色[10-14]。前人研究表明，作物合理間套種可以通過增加土壤微生物多樣性，建立對土傳病原菌的有益拮抗種群，改善生物關(guān)系，促進營養(yǎng)循環(huán)，提高系統(tǒng)機能，使作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)[15-16]，然而，有關(guān)宿根蔗套種大豆對這方面的影響研究鮮見報道。據(jù)此，本研究從不同栽培模式甘蔗根際土壤微生物組成及其變化規(guī)律以及土壤酶活性及其動態(tài)特征出發(fā)，分析不同種植模式對甘蔗根際土壤微生物的影響，以期為闡明宿根蔗套種大豆的生物學(xué)意義與增產(chǎn)機理提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計與材料

根際土壤采集方法為： 將植株根部完整挖出，抖掉與根系松散結(jié)合的土壤，收集與根系緊密結(jié)合的土壤作為根際土壤。樣品采集時間為 2011年 9月 15日，為甘蔗拔節(jié)伸長期，每小區(qū)按 5點隨機取樣，混合樣品，并過 2 mm篩以除去植物根系殘體，新鮮的土樣立即用于土壤酶活性和磷脂脂肪酸的測定，每個樣品重復(fù) 3次。

1.2 研究方法

土壤基本理化性質(zhì)采用常規(guī)分析法測定。用電位測定法測定土壤 pH值，水壤比為 2.5 ∶1；有機質(zhì)用重鉻酸鉀容量法；速效氮用堿解擴散—硼酸吸收法；速效磷用鉬銻抗比色法；速效鉀用火焰光度法測定。

多酚氧化酶和過氧化物酶活性測定方法參照Yu等[17]的方法，以 1%焦性沒食子酸為底物，測定 2h 后1 g干土中紫色沒食子素的含量，兩種酶活性單位均以[gallnut μg/(g·h)]表示。蔗糖酶活性測定參照Wang等[18]的方法，以 8%蔗糖為底物， 測定24h 后1 g干土中葡萄糖的含量，蔗糖酶活性單位以[glucose μg/(g·d)]表示。脲酶活性測定參照Wang等[18]的方法，以 10%尿素為底物，測定24h 后1 g干土中氨基氮的含量，脲酶活性單位以[NH4-N μg/(g·d)]表示。酸性磷酸單酯酶活性測定方法參照Carine等[19]，以 50 mmoL四水對硝基苯磷酸二鈉為底物，測定單位時間內(nèi)1 g干土生成對硝基苯酚的含量，酸性磷酸單酯酶活性單位以[p-Np μg/(g·h)]表示。

微生物特征性脂肪酸有： 細(xì)菌標(biāo)記性脂肪酸(如12 ∶0，14 ∶0，a16 ∶0，18 ∶0， cy17 ∶0，cy19 ∶0等)[20-25]；真菌標(biāo)記性脂肪酸(18 ∶1ω9c，18 ∶2ω，18 ∶3ω等特征脂肪酸)[20, 26-27]；放線菌標(biāo)志性脂肪酸(10Me17 ∶0，10Me18 ∶0)[20, 28]；原生動物標(biāo)記性脂肪酸(20 ∶4ω等)[29]。

磷脂脂肪酸含量的標(biāo)定與計算 土壤中某磷脂脂肪酸質(zhì)量的計算公式為 Cx=(Mi/Ai)×Ax/M，式中： M為土壤質(zhì)量(g)； Ax為該磷脂脂肪酸甲酯 GC圖譜上的積分面積； Mi為內(nèi)標(biāo)磷脂脂肪酸甲酯的質(zhì)量(μg)； Ai為內(nèi)標(biāo)磷脂脂肪酸甲酯在 GC圖譜上的積分面積，最后統(tǒng)一換算成摩爾質(zhì)量(nmol/g)。

蔗糖糖分含量測定使用折光錘度計，從測定單莖重的甘蔗中隨機選取 10株，每株樣品分上、 中、 下三段進行甘蔗錘度測定，計算平均錘度，含糖量計算公式為： 甘蔗蔗糖分(%)=錘度(%)×1.0825-7.703。

甘蔗產(chǎn)量計算公式： 1)單莖重(kg)=莖徑2×(株高-30)×0.7854/1000 ； 2)理論產(chǎn)量(kg/hm2)=單莖重(kg)×有效莖數(shù)(No./hm2)。

試驗數(shù)據(jù)采用方差分析及主成份分析，分析軟件為 EXCEL，DPS v7.05和SPSS 11.5。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培模式下甘蔗農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量和質(zhì)量

甘蔗農(nóng)藝性狀調(diào)查結(jié)果表明，3種栽培模式下甘蔗株高相當(dāng)， NP栽培模式下甘蔗有效莖數(shù)最高， IS栽培模式最低，但 IS栽培模式下甘蔗莖徑明顯高于 RS和 NP。不同栽培模式下甘蔗產(chǎn)量質(zhì)量調(diào)查結(jié)果表明，3種處理下甘蔗糖分含量基本一致，但 IS較 RS表現(xiàn)出明顯的產(chǎn)量優(yōu)勢(表 1)。

2.2不同栽培模式下甘蔗根際土壤理化性質(zhì)分析

從表2 可以看出，3種栽培模式甘蔗根際土壤pH與CK相差不大，均呈酸性； 3種栽培模式甘蔗根際土壤有機質(zhì)含量比CK低，達顯著差異水平，但3種栽培模式之間差異不顯著；3種栽培模式的堿解氮含量與CK差異均不顯著；速效磷含量均高于CK，達顯著差異水平，但3種模式之間差異不顯著；速效鉀含量呈IS>RS>NP>CK，RS與IS差異達顯著水平，IS與NP差異達顯著水平，而NP與CK差異不顯著。

表1 不同栽培模式下甘蔗的農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量

注(Note)： NP—新植蔗Newly planted cane; RS— 一年宿根蔗1st-year ratoon cane; IS— 一年宿根蔗套種大豆1st-year ratoon cane intercropped with soybean. 大豆產(chǎn)量指帶豆莢的鮮毛豆產(chǎn)量 The soybean yield refers to the yield of fresh soybean with pod. 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示不同栽培模式間差異達5%顯著水平Values followed by different letters in a column are significant different among cultivation modes at the 5% level.

表2 不同栽培模式下甘蔗根際土壤基本理化性質(zhì)

注(Note)： NP—新植蔗Newly planted cane; RS— 一年宿根蔗1st-year ratoon cane; IS— 一年宿根蔗套種大豆1st-year ratoon cane intercropped with soybean.同列數(shù)據(jù)后不同字母表示不同栽培模式間差異達5%顯著水平Values followed by different letters in a column are significant different among cultivation modes at the 5% level.

2.3 不同栽培模式下甘蔗根際土壤酶活性分析

蔗糖酶、 脲酶、 磷酸單酯酶分別參與碳、 氮、 磷循環(huán)，過氧化物酶、 多酚氧化酶與環(huán)境脅迫相關(guān)。NP栽培模式下甘蔗根際土壤多酚氧化酶、 過氧化物酶、 蔗糖酶、 脲酶、 酸性磷酸單酯酶活性分別為 148.95 μg/(g·h)、 315.22 μg/(g·h)、 2676.71 μg/(g·d)、 185.23 μg/(g·d)、 57.28 μg/(g·h)； IS栽培模式分別為147.46 μg/(g·h)、 279.17 μg/(g·h)、 2656.47 μg/(g·d)、 353.20 μg/(g·d)、65.55 μg/(g·h)；RS栽培模式下分別為110.67 μg/(g·h)、 237.12 μg/(g·h)、 1414.73 μg/(g·d)、 159.86 μg/(g·d)、 38.22 μg/(g·h)(圖 1)。 IS栽培模式下甘蔗根際土壤多酚氧化酶、 過氧化物酶、 蔗糖酶、 脲酶、 酸性磷酸單酯酶活性分別是 RS的 1.33倍、 1.17倍、 1.88倍、 2.21倍、 1.71倍，且達到 NP栽培模式的酶活性水平。統(tǒng)計分析結(jié)果表明，除多酚氧化酶差異不顯著外，其余4種酶活性均表現(xiàn)出顯著差異。由此可見，套種明顯提高了宿根蔗根際土壤酶活性，尤其是與碳、 氮、 磷循環(huán)相關(guān)的蔗糖酶、 脲酶、 酸性磷酸單酯酶，使宿根蔗根際土壤酶活性趨于向高活性方向轉(zhuǎn)化。

2.4不同栽培模式下甘蔗根際土壤微生物多樣性的PLFA分析

經(jīng) GC-MS測定，共鑒定出 26種脂肪酸，其中有 20種微生物標(biāo)記性脂肪酸(表3)。由表 3、 表 4可以看出，不同栽培模式下甘蔗根際土壤微生物總量表現(xiàn)出不同的變化趨勢。方差分析表明，不同栽培模式下甘蔗根際土壤微生物總量有顯著性差異。 NP栽培模式下，甘蔗根際土壤微生物總量最高，IS次之，RS最低?？梢?，宿根蔗栽培會使甘蔗根際土壤微生物總量降低，但套種模式使其較明顯增加。

圖1 不同栽培模式下甘蔗根際土壤酶活性Fig.1 The enzyme activities in sugarcane rhizosphere soils under different cultivation modes{注(Note)： NP—新植蔗Newly planted cane; RS— 一年宿根蔗1st-year ratoon cane; IS— 一年宿根蔗套種大豆1st-year ratoon cane intercropped with soybean. 1—多酚氧化酶Polyphenol oxidase[gallnut μg/(g·h)]; 2—過氧化物酶Peroxidase[gallnut μg/(g·h)]; 3—蔗糖酶Invertase[glucose μg/(g·d)]; 4—脲酶urease[NH4-N μg/(g·d)]; 5—酸性磷酸單酯酶Acid phosphomonoesterase[p-Np μg/(g·h)]. 柱上不同字母表示不同栽培模式間差異達5%顯著水平Different letters above the bars are significant different among cultivation modes at the 5% level.}

PLFA生物標(biāo)記 PLFAsbiomarker 新植甘蔗NP宿根甘蔗RS宿根甘蔗/大豆IS12∶02.94±0.23b2.69±0.18b4.20±0.09a14∶011.54±1.64a9.45±1.20a11.23±1.41aa14∶028.28±0.34a6.80±0.04c11.91±0.23b15∶03.09±0.07c18.77±0.03b23.99±0.04a16∶013.26±0.26b10.15±0.68c14.77±0.18a16∶1ω747.71±0.19a31.36±0.21c33.52±1.36b16∶1ω98.53±0.00a2.70±0.04b2.85±0.24ba16∶025.06±0.09b18.61±0.15c31.30±0.87acy17∶05.52±0.06b4.49±0.10c6.96±0.06a18∶033.52±1.36a25.94±1.82b29.39±1.48b18∶1ω7c1.60±0.04b1.51±0.04c3.70±0.09acy19∶013.14±0.05a8.83±0.09b13.10±0.63a20∶047.65±0.23a31.47±0.11b33.20±1.75b20∶1ω9c7.76±0.48a3.94±0.03b4.19±0.67b10Me17∶02.31±0.28a1.49±0.03b1.67±0.04b10Me18∶06.55±0.35a3.64±0.22c4.35±0.10b18∶1ω9c84.41±1.28a59.32±1.29c79.14±1.67b18∶3ω32.45±0.12a1.25±0.05c1.62±0.06b18∶2ω639.84±0.98b42.08±0.90a39.97±0.63ab20∶4ω68.69±0.03b6.11±0.12c9.47±0.04a

注(Note)： NP—新植蔗Newly planted cane; RS— 一年宿根蔗1st-year ratoon cane; IS— 一年宿根蔗套種大豆1st-year ratoon cane intercropped with soybean. i、 a、 cy和Me分別表示異丙基、 反異丙基、 環(huán)丙基和甲基分支脂肪酸；ω表示雙鍵的位置(甲基端起); c、 t分別表示順式及反式脂肪酸i, a, cy and Me refer to iso-，anteiso-，cyclopropyl and methyl branching fatty acids, respectively; ω refers to the position of double bonds(from the methyl end); c and t refer to the cis-configuration and trans-configuration, respectively. 同行數(shù)據(jù)后不同字母表示每種磷脂脂肪酸在不同處理間差異達5%顯著水平Values followed by different letters in a row are significant different among treatments at the 5% level.

3種供試土壤的 20種微生物標(biāo)記性脂肪酸的主成份分析結(jié)果表明， NP栽培模式位于主成份 1的正端，主成份 2的負(fù)端； RS位于主成份 1的負(fù)端，主成份 2的負(fù)端；IS位于主成份 1的負(fù)端，主成份 2的正端(圖 2)，同時對主成份1的得分系數(shù)進行方差分析顯示，主成份1的得分系數(shù)差異顯著，可見主成份 1、 主成份 2能夠區(qū)分不同栽培模式下甘蔗根際土壤微生物群落特征，分別解釋變量方差的62.12%、 37.88%，且3種不同栽培模式下甘蔗根際土壤微生物群落特征差異顯著，其中 NP和 IS栽培模式下的土壤有較相似的微生物群落結(jié)構(gòu)。

表4 估算不同栽培模式下甘蔗根際土壤微生物量(nmol/g)

注(Note)： NP—新植蔗Newly planted cane; RS— 一年宿根蔗1st-year ratoon cane; IS— 一年宿根蔗套種大豆1st-year ratoon cane intercropped with soybean.同行數(shù)據(jù)后不同字母表示不同處理間差異達5%顯著水平Values followed by different letters in a row are significant differences among treatments at the 5% level.

圖2 不同栽培模式下甘蔗根際土壤微生物標(biāo)記性磷脂脂肪酸的主成份分析Fig.2 Analysis of microbial PLFAs principal components in sugarcane rhizosphere soils under different cultivation modes

由表4還可以看出，3種栽培模式下土壤中細(xì)菌、 真菌、 放線菌、 原生動物的生物量均有顯著性差異。 NP、 RS、 IS栽培模式下土壤中細(xì)菌/真菌比例分別為 1.68、 1.49、 1.67， NP和IS的細(xì)菌/真菌比例相當(dāng)， RS最低。說明單一化宿根栽培會導(dǎo)致甘蔗根際土壤微生物中細(xì)菌/真菌比例降低，但宿根蔗/大豆套作可以提高甘蔗根際土壤中的細(xì)菌/真菌比例，達到新植蔗土壤的水平。相應(yīng)的3種栽培模式下的土壤中放線菌總生物量占微生物總量的比例分別為2.48%、 1.92%、 1.78%，原生動物分別為 2.43%、 2.29%、 2.81%， IS栽培模式下土壤放線菌比例較 RS、 NP偏低，但原生動物比例明顯高于 RS和 NP。

3 討論與結(jié)論

綜上所述，在不同栽培模式下，甘蔗有效莖數(shù)、 莖徑呈現(xiàn)出顯著性差異。在新植蔗條件下，甘蔗有效莖數(shù)最高，產(chǎn)量也最高，但宿根連作栽培下，甘蔗有效莖數(shù)、 莖徑均明顯降低，產(chǎn)量顯著下降，但宿根蔗套種大豆栽培模式下，宿根甘蔗可通過增加其莖粗而增加產(chǎn)量，使其與新植蔗產(chǎn)量持平，且額外增收大豆(鮮毛豆) 5550 kg/hm2。究其原因，主要與不同栽培模式下甘蔗根際微生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)出顯著性差異有關(guān)。對供試土壤的 20種微生物標(biāo)記性脂肪酸進行主成份分析表明，不同栽培處理對甘蔗根際土壤微生物群落特征有顯著影響。單一化宿根連作栽培導(dǎo)致甘蔗根際土壤細(xì)菌/真菌比例降低，即 RSNP>RS的變化趨勢。放線菌數(shù)量的比例也呈現(xiàn)出 NP>RS。故推測甘蔗宿根連作導(dǎo)致其根際土壤微生物量顯著下降，微生態(tài)結(jié)構(gòu)失衡，土壤酶活性下降，最終影響宿根甘蔗生長發(fā)育，使其有效莖數(shù)明顯減少和莖徑變細(xì)，產(chǎn)量顯著降低，這一結(jié)果與前人研究結(jié)論一致[30-32]。宿根單一連作下，與碳、 氮、 磷循環(huán)相關(guān)的三種酶活性均顯著下降，說明宿根蔗根際土壤營養(yǎng)循環(huán)受阻， T. Green等[21]研究表明，土壤營養(yǎng)(碳，氮，磷)下降會導(dǎo)致其微生物脂肪酸合成速率下降，進而使根際土壤微生物總量下降，而土壤微生物量作為土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的媒介和一種不穩(wěn)定的植物營養(yǎng)庫，其變化會導(dǎo)致土壤營養(yǎng)循環(huán)速率及營養(yǎng)庫大小的改變[18, 33]?？梢?，宿根單一連作會導(dǎo)致其根際土壤微生物介導(dǎo)的營養(yǎng)循環(huán)受阻，甘蔗產(chǎn)量下降。而宿根蔗套種大豆使根際土壤微生物總量回升，有益于土壤營養(yǎng)循環(huán)的恢復(fù)，宿根蔗套種大豆的土壤細(xì)菌/真菌比例比單一宿根蔗栽培模式下的土壤細(xì)菌/真菌比例高，即IS>RS，宿根蔗套種大豆后細(xì)菌/真菌比例回升，意味著有利于細(xì)菌的生長，使根際土壤微生物類型從低肥的“真菌型”向高肥的“細(xì)菌型”轉(zhuǎn)變，從而使宿根蔗套種大豆栽培模式表現(xiàn)出明顯的產(chǎn)量優(yōu)勢。 Latz等[15]的研究結(jié)果也表明，增加植物種類和功能多樣性可以顯著提高抵抗植物病原菌的土壤有益細(xì)菌數(shù)量，從而減少病害，提高產(chǎn)量。 Roscher 等[16]也提出增加植物多樣性對于增加土壤微生物多樣性、 促進土壤生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)循環(huán)、 改善生物關(guān)系有重要意義。因此，宿根蔗套種大豆對宿根蔗根際土壤微生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)起到一定的作用，特別是對于提高土壤微生物多樣性、 改善其群落結(jié)構(gòu)與功能、 促進宿根蔗根際土壤朝著新植蔗健康土壤方向轉(zhuǎn)化、 消減甘蔗宿根連作障礙的不良影響、 增強作物抗性、 提高作物產(chǎn)量有重要意義。

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Effectsofdifferentcultivationpatternsonmicroorganismofsoilrhizosphereinsugarcanefields

ZHANG Ai-jia1, 2, ZHOU Ming-ming1, LIN Wen-xiong1 *

(1InstituteofAgroecology,FujianAgricultureandForestUniversity,Fuzhou350002,China; 2InstituteofBioengineeringofPutianCity,Putian,Fujian351100,China)

2013-05-10接受日期2013-06-29

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃“973計劃”(2012CB126309) 項目資助。

張愛加(1965—)，男，莆田城廂人，博士研究生，主要從事作物生理生態(tài)學(xué)研究。E-mail: zaj333@sohu.com 周明明與第一作者同等貢獻。E-mail: mmzhou0609.163.com * 通信作者 E-mail: wenxiong181@163.com

S566.1；S154

A

1008-505X(2013)06-1525-08