劉一倩易欣欣徐全明鐘連全

（1. 北京農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品有害微生物及農(nóng)殘安全檢測與控制北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 食品質(zhì)量與安全北京實(shí)驗(yàn)室，北京102206；2. 北京市昌平區(qū)種子管理站，北京 102200）

蔬菜種植對土壤微生物性狀的影響

劉一倩1易欣欣1徐全明2鐘連全2

（1. 北京農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品有害微生物及農(nóng)殘安全檢測與控制北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 食品質(zhì)量與安全北京實(shí)驗(yàn)室，北京102206；2. 北京市昌平區(qū)種子管理站，北京 102200）

土壤微生物作為土壤中活的有機(jī)體系，是衡量土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。隨著蔬菜消費(fèi)量的增加，我國蔬菜種植面積不斷擴(kuò)大，引起的問題不斷出現(xiàn)。通過綜述蔬菜種植各種因素對土壤中微生物數(shù)量等性狀的影響，以期為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供一定的參考依據(jù)。

蔬菜 土壤微生物 多樣性 菜地 微生物數(shù)量

隨著人們健康意識的加強(qiáng)，蔬菜消費(fèi)量日益增加，我國蔬菜播種面積達(dá)到11 524×107hm2，約占全國農(nóng)作物播種總面積的1/ 10，蔬菜總產(chǎn)量達(dá)4 124×108t。設(shè)施栽培面積也發(fā)展迅猛，中國現(xiàn)已成為世界上設(shè)施栽培面積最大的國家，預(yù)計(jì)到2031年，全國設(shè)施園藝栽培面積可增至2×106hm2以上。不科學(xué)的施肥與管理、種植結(jié)構(gòu)單一、多年連作等問題，會導(dǎo)致菜園土壤質(zhì)量退化，表現(xiàn)為土壤微生態(tài)失調(diào)、土壤養(yǎng)分失調(diào)、土壤生物多樣性下降、土傳病害嚴(yán)重、蔬菜產(chǎn)量降低、品質(zhì)變劣等不良現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅蔬菜生產(chǎn)的可持續(xù)性發(fā)展［1，2］。

土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分［3］，在維持生態(tài)系統(tǒng)整體服務(wù)功能方面發(fā)揮著重要作用，常被比喻為土壤C、N、S和P 等養(yǎng)分元素循環(huán)的“轉(zhuǎn)化器”、環(huán)境污染物的“凈化器”、陸地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的“調(diào)節(jié)器”。同時(shí)，土壤為微生物生長和繁殖提供良好的物理結(jié)構(gòu)與化學(xué)營養(yǎng)，是微生物最好的“天然棲息地”。土壤物質(zhì)組成、理化過程和微環(huán)境的高度異質(zhì)性，使土壤成為地球上“微生物多樣性”最豐富的環(huán)境。據(jù)估算，每克土壤中約含數(shù)萬種微生物，數(shù)量在100 億左右，其中僅有1%可進(jìn)行分離培養(yǎng)研究。微生物在土壤形成與發(fā)育、土壤結(jié)構(gòu)與肥力以及高等植物生長等方面起著重要作用，同時(shí)以其生命活動產(chǎn)物進(jìn)一步豐富土壤有機(jī)成分，與土壤中的礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)構(gòu)成特殊的無機(jī)-有機(jī)-生物復(fù)合體，對生態(tài)環(huán)境起著天然的過濾和凈化作用，成為

維系土壤生態(tài)系統(tǒng)功能穩(wěn)定的主導(dǎo)因子［4］。許多研究表明，土壤微生物性狀隨土壤質(zhì)量變化而變化，是土壤質(zhì)量變化最敏感的指標(biāo)［5，6］，也是土壤健康的決定性因素［7］。

蔬菜種植周期短，菜園土壤經(jīng)常翻耕，土壤疏松，施肥量大；經(jīng)常澆灌，水分養(yǎng)分充足，非常適宜土壤微生物的生長，因此土壤的微生物量大，微生物活性高。蔬菜的產(chǎn)量和質(zhì)量與國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民的生活密切相關(guān)。因此，尋求預(yù)報(bào)和評價(jià)菜園土壤質(zhì)量的方式方法［1］，尤其以菜園土壤微生物作為指標(biāo)反映菜園土壤質(zhì)量變化的研究成為近年來的研究熱點(diǎn)。本文簡要介紹蔬菜種植影響土壤微生物性狀的研究進(jìn)展。

1 研究菜地土壤微生物采用的指標(biāo)及方法

1.1 研究菜地土壤微生物主要采用的指標(biāo)

目前，對菜地土壤微生物的研究主要集中在土壤微生物總體數(shù)量或是細(xì)菌總數(shù)、放線菌總數(shù)、真菌總數(shù)、細(xì)菌與真菌比值等方面［8-15］，對細(xì)菌或真菌具體的種屬分類鑒別較少，涉及到物種、遺傳、結(jié)構(gòu)多樣性分析等方面，主要根據(jù)帶型展示微生物多樣性，進(jìn)行測序的條帶數(shù)量很少，或幾乎不進(jìn)行下一步的測序工作，因而更為具體的信息目前掌握較少［16-20］。劉瑋琦等［21］分析根結(jié)線蟲保護(hù)地土壤樣品細(xì)菌和放線菌發(fā)現(xiàn)，根結(jié)線蟲保護(hù)地土壤細(xì)菌種群主要包括變形細(xì)菌亞群，擬桿菌門，放線菌門等類群，其中能引起植物根癌病的根癌農(nóng)桿菌所占比例較大；放線菌種群大約83.4%的克隆屬于放線菌亞綱，放線菌亞目，包括微球菌亞目、小單胞菌亞目、丙酸桿菌亞目、棒狀桿菌亞目和鏈孢囊菌亞目等，其余為未分類放線菌種類。

微生物功能多樣性檢測主要集中在微生物群落對不同碳源的利用及相應(yīng)Shannon、Simpson等指數(shù)分析［1，12，22-27］；劉亞鋒等［28］采用不同類型的選擇培養(yǎng)基對土壤中的自生固氮菌、好氣性纖維素分解菌、硝化細(xì)菌和氨化細(xì)菌做了總數(shù)變化的檢測。此外，對碳源以外其他營養(yǎng)源的利用多樣性研究方面甚少。土壤酶類活性方面的研究較多，主要集中在脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶、多酚氧化酶、中性磷酸酶和纖維素酶等酶［10，12，14，16，22，28］。

1.2 研究菜地土壤微生物常用的方法

土壤質(zhì)量（Soilquality）是指維持生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和動植物健康，而不發(fā)生土壤退化及其他生態(tài)環(huán)境問題的能力。它是土壤的許多物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)，以及形成這些性質(zhì)的一些重要過程的綜合體。迄今為止，還沒有評價(jià)土壤質(zhì)量的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。微生物是土壤的重要組成部分，是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要分解者和消費(fèi)者，部分微生物還是生產(chǎn)者，也是土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化過程的主導(dǎo)者［29］。微生物在土壤中種類繁多，數(shù)量巨大，目前研究主要集中在物種多樣性、遺傳多樣性、結(jié)構(gòu)多樣性及功能多樣性等4個(gè)方面。它們對于指示微生物群落的穩(wěn)定性及維持土壤理化性質(zhì)，保持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面具有重要作用。所以，目前已經(jīng)有很多科研工作者投入到微生物多樣性研究中。但是，自然界中有85%-99%的微生物至今無法純培養(yǎng)。因此，采用純培養(yǎng)技術(shù)很可能會導(dǎo)致一些微生物不僅難以得到分析，而且造成微生物信息丟失的情況發(fā)生，這似乎成了微生物多樣性研究的瓶頸［30］。如何真正使其在土壤中的類型分布表現(xiàn)出來，一直是困擾著人們的難題。傳統(tǒng)的方法是采用培養(yǎng)基培養(yǎng)土壤中可被培養(yǎng)的微生物，并對之進(jìn)行分析，但是很難全面的評估出微生物的多樣性，不能深入的研究微生物的生態(tài)功能及動態(tài)變化過程。近年來，大量的分子生物學(xué)技術(shù)不斷地被應(yīng)用到微生物研究中，為土壤微生物的鑒定及多態(tài)性研究提供了更多更好的方法，如單鏈構(gòu)象多態(tài)性分析（Single strand conformation polymorphism，SSCP）、限制性片段長度多態(tài)性分析（Restrictionfragment length polymorphism，RFLP）、隨機(jī)擴(kuò)增DNA多態(tài)性分析（Ran-dom amplifiedpolymorphim DNA，RAPD）、擴(kuò)增片段長度多態(tài)性分析（Amplified restriction fragment polymorphism，AFLP）、16S rRNA基因克隆文庫、rDNA限制性酶切片段（Amplified ribosomal DNA restriction analysis，ARDRA）分析、變性梯度凝膠電泳（Denatured gradient gel electrophoresis，DGGE）、溫度梯度凝膠電泳（Temperature gradient gel electrophoresis，TGGE）、脂肪酸甲脂分析方法（Fatty acid methyl esters，F(xiàn)AMEs）等［31］；或使用群落水平碳源利用技術(shù)（Biolog-

ECO 測定方法）檢測微生物功能多樣性［1，22-27］。

穩(wěn)定性同位素示蹤以及基于高通量測序技術(shù)的宏基因組學(xué)研究方法目前已廣泛應(yīng)用于微生物生態(tài)學(xué)研究，這些最先進(jìn)的技術(shù)大多出現(xiàn)于2005年以后。穩(wěn)定性同位素示蹤技術(shù)應(yīng)用于土壤氮素轉(zhuǎn)化微生物學(xué)機(jī)制和土壤有機(jī)質(zhì)的周轉(zhuǎn)與肥力演變等方面；新一代高通量測序技術(shù)的發(fā)展，使植物根際微生物區(qū)系的研究進(jìn)展迅速。國內(nèi)學(xué)者及時(shí)采用新方法應(yīng)用于我國植物根際微生物區(qū)系研究，結(jié)合我國特有的集約化管理模式，開展了構(gòu)建和調(diào)控高生物肥力及抑病型根際土壤微生物區(qū)系工作。利用外源有益微生物與有機(jī)肥通過二次固體發(fā)酵制成的微生物有機(jī)肥，在調(diào)控根際微生物區(qū)系、促進(jìn)植物生長和健康的研究方面取得了顯著成果［32-34］，受到國際同行的重視［4］。

磷脂脂肪酸（PLFA）是活體微生物細(xì)胞膜的重要組分，不同類群的微生物可通過不同的生化途徑合成不同的PLFA。一些PLFA 可作為分析微生物量和微生物群落結(jié)構(gòu)變化的生物標(biāo)記 。在土壤微生物分析中越來越多地采用了PLFA 方法［35］。磷脂脂肪酸分析方法與其他方法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：檢測環(huán)境樣品微生物群落時(shí)，可避免培養(yǎng)體系的影響，直接有效地提供微生物群落的信息，適合跟蹤研究微生物群落的動態(tài)變化；對細(xì)胞生理活性無特殊要求，對樣品保存時(shí)間要求不高；相對容易且能快速處理大量樣品；脂肪酸成分不受質(zhì)粒損失或增加的影響，也幾乎不受有機(jī)體變化的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更為客觀、可靠［35-37］。但磷脂脂肪酸分析法在微生物多樣性的研究中也存在不足，雖然其應(yīng)用可以解決不可培養(yǎng)微生物的問題，但是現(xiàn)有的提取方法只能提取土壤當(dāng)中一部分磷脂脂肪酸，并不能代表土壤中所有的微生物。另外，磷脂脂肪酸的分析方法只能監(jiān)測微生物群落整體的變化，而無法針對某一個(gè)具體的種類微生物種群的變化進(jìn)行研究［37］。

2 影響土壤微生物數(shù)量和類別的因素

目前對土壤微生物數(shù)量和種類的分析主要集中在土壤中微生物的數(shù)量和細(xì)菌、放線菌、真菌的數(shù)量和之間的比值等幾個(gè)方面；土壤中微生物功能多樣性歸根結(jié)底還是土壤中微生物種類變化所致；土壤不同酶的活性，一部分是來源于土壤中的植物分泌，但大部分源于土壤中微生物本身酶的活性。因此，土壤中微生物數(shù)量和種類變化是土壤微生物性狀變化的主要原因，研究影響土壤微生物數(shù)量和類別的影響因素，有利于了解土壤微生物數(shù)量和類別的變化，通過這些變化可以考察土壤質(zhì)量的變化狀況。與土壤中微生物數(shù)量和種類性狀相關(guān)的因素主要有以下幾種。

2.1 土壤的固有結(jié)構(gòu)特質(zhì)

土壤是微生物的生活場所，土壤的水分狀況、通氣性、養(yǎng)分狀況尤其是有機(jī)質(zhì)含量直接影響著土壤微生物的種類及數(shù)量。全球土壤類型多種多樣，構(gòu)成復(fù)雜，理化特征各不相同，對土壤中微生物的數(shù)量和種類的影響亦不同，其中土壤有機(jī)質(zhì)的類型和含量對提供維持土壤各種功能所必需的能量、底物和生物多樣性至關(guān)重要［38］，受有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的影響，士壤有機(jī)碳與土壤微生物功能多樣性之間存在明顯的相關(guān)性［39-41］。高玉峰等［42］對土壤質(zhì)地和土壤真菌的研究結(jié)果表明，在土壤速效養(yǎng)分、有機(jī)肥、含水量、土壤質(zhì)地等土壤因子中，以有機(jī)肥含量對土壤真菌數(shù)量和種類的影響最大，相關(guān)系數(shù)分別為0.976 和0.960。而其他土壤因子與真菌數(shù)量和種類關(guān)系不大。

除有機(jī)質(zhì)外，黎寧等［1］對廣州白云區(qū)64 個(gè)菜園土壤樣本的研究表明，較低的堿解氮含量使土壤微生物碳、土壤基礎(chǔ)呼吸和呼吸商的值升高，過高的堿解氮則使呼吸商下降；過高的土壤有效磷降低微生物碳、氮和呼吸商。有效磷/堿解氮比值過高降低了土壤微生物碳、氮和碳氮比及土壤基礎(chǔ)呼吸。有效養(yǎng)分過高及養(yǎng)分比例不適當(dāng)對土壤微生物均存在不利影響。亦有研究顯示，土壤有效氮含量較多會使土壤中氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌的數(shù)量增加，尤其是反硝化細(xì)菌更為突出［43］。

2.2 蔬菜耕種及栽培方式

2.2.1 連作 設(shè)施用地的蔬菜栽培，連續(xù)種植的現(xiàn)象普遍存在，而蔬菜連作會出現(xiàn)產(chǎn)量下降，病害增加等問題。黎寧等［1］在廣州白云區(qū)采集64個(gè)不同種植年限的菜園土壤樣本，對其微生物生態(tài)特征進(jìn)行分析，結(jié)果表明，隨著菜園土壤種植年限的增加，

土壤細(xì)菌/真菌、放線菌/真菌有升高的趨勢，種植10 a左右菜園土壤的Shannon多樣性指數(shù)和BIOLOG ECO 板平均每孔吸光值（AWCD）最低，40 a土壤最高（細(xì)菌/真菌為3.35，放線菌/真菌為3.75，Shannon多樣性指數(shù)2.84），80 a以上土壤的微生物多樣性指標(biāo)有所降低（細(xì)菌/真菌為2.39，放線菌/真菌為1.93，Shannon多樣性指數(shù)2.77）。該研究采集的菜園土壤樣本在種植蔬菜的過程中并未顯示是同種蔬菜連作，在連續(xù)種植80年后菜園土壤碳源利用能力和微生物多樣性下降；細(xì)菌/真菌比值下降［1，26］。該研究結(jié)果表明蔬菜連續(xù)長時(shí)間種植會降低微生物中細(xì)菌比例，土壤質(zhì)量有所退化。而單英杰等［44］在浙東濱海平原的研究結(jié)果顯示，蔬菜在圍墾涂地的種植年限達(dá)到20年或以上就已經(jīng)出現(xiàn)種植的蔬菜發(fā)病早而重的現(xiàn)象，細(xì)菌和放線菌與真菌的比值呈下降趨勢；種植年限在8-10 年內(nèi)，蔬菜基本上沒有病害發(fā)生，生長旺盛，采收期延長，但是隨著連作蔬菜年限的增加，細(xì)菌、放線菌和真菌的含量均呈增加的趨勢。該研究還發(fā)現(xiàn)有害真菌的種類和數(shù)量隨著蔬菜連作年限的增加而增加，放線菌隨連作年限的增加其種類和數(shù)量減少。 土壤微生物數(shù)量和結(jié)構(gòu)的此類改變，使得蔬菜生長發(fā)育、品質(zhì)等也發(fā)生了變化［32］。蔬菜連續(xù)種植，即使是不同種類的蔬菜連作，隨著連作年限的延長，土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量大體呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，而真菌總體呈現(xiàn)增加的趨勢，尤其是其中有害真菌的數(shù)量。這些變化使得土壤的質(zhì)量下降，蔬菜發(fā)病率增加。

有人研究了同一種蔬菜連續(xù)種植后的土壤微生物發(fā)現(xiàn)，豇豆的根際土壤隨著豇豆連作年限的增加，土壤中細(xì)菌、放線菌數(shù)量變化不大，真菌數(shù)量有下降趨穩(wěn)的趨勢，僅僅連作3年，豇豆出現(xiàn)了發(fā)病增加的現(xiàn)象，發(fā)病土壤的細(xì)菌、放線菌的數(shù)量均比正常生長區(qū)土壤的數(shù)量顯著降低，而真菌數(shù)量明顯增加［15］。同是同種蔬菜連作，而大蒜連作5-10 年，根際土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性上升，都未發(fā)生連作障礙；連作長達(dá)15-20 年后，才出現(xiàn)根際土壤微生物結(jié)構(gòu)失調(diào)，土壤酶活性下降，連作障礙才表現(xiàn)明顯［16］。對黃瓜連作四茬的跟蹤研究顯示，土壤細(xì)菌數(shù)量降低最為明顯，對連作表現(xiàn)出較高的敏感性，根際細(xì)菌至第四茬時(shí)貧營養(yǎng)培養(yǎng)基R2A上的細(xì)菌數(shù)量已減少31.0%；根外減少24.8 %；根際放線菌數(shù)量到第四茬減幅才達(dá)到了顯著水平，而根外在連作四茬過程中均未達(dá)顯著水平；黃瓜連作致使少數(shù)真菌種群富集，同時(shí)多種真菌類群數(shù)量減少，種群變化呈現(xiàn)單一化趨勢。根際B /F值呈明顯的下降趨勢（頭茬1. 99，二茬2. 00，三茬1. 49，四茬1.51），暗示黃瓜連作土壤肥力下降，根際肥力由細(xì)菌型向真菌型變化。連作還會導(dǎo)致根際自生固氮菌（13.114×103CFU/g降至6.834×103CFU/g）與好氣性纖維素分解菌（14.825×103CFU/g降至6.83×103CFU/g）數(shù)目明顯下降［28］。何莉莉等［45］的研究亦表明尖孢鐮刀菌（黃瓜致病菌）數(shù)量隨連作茬數(shù)的增加呈線性增長。同是細(xì)菌，黃瓜連作亦會引起其種群發(fā)生較大變化，其中Bacteriovorax sp.（序列同源性為93%）、Pseudomonas sp.（序列同源性達(dá)97%）和另兩種未培養(yǎng)（Uncultured）細(xì)菌種群數(shù)量減少，而Sphingomonas sp.（序列同源性達(dá)100%）和另一未培養(yǎng)細(xì)菌種群數(shù)量增加。連作對土壤真核微生物影響較小，但其在根際的數(shù)量變化幅度較非根際明顯［18］。同種蔬菜連續(xù)種植，蔬菜的種類不同，土壤微生物數(shù)量和細(xì)菌與真菌比值的變化亦不同，連作障礙出現(xiàn)的時(shí)間由連種幾茬到連種15年的差異，但是連作時(shí)間超過15年，土壤細(xì)菌與真菌比值都呈下降趨勢，而真菌中病害菌的數(shù)量上升。細(xì)菌內(nèi)的不同種類亦會發(fā)生變化，這些變化對土壤質(zhì)量的影響如何還需要進(jìn)一步研究。

無論是設(shè)施栽培還是露地栽培，同種蔬菜連作或不同種蔬菜連作都會使土壤質(zhì)量降低，隨著連作年限增加，土壤中細(xì)菌和放線菌數(shù)量通常先上升后下降，而真菌數(shù)量尤其有害病菌數(shù)量則呈上升趨勢，細(xì)菌與真菌比值多數(shù)情況下總體呈下降趨勢。不同種蔬菜連作出現(xiàn)連作障礙的時(shí)間明顯大于同種蔬菜連作，因此建議在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，盡量避免同種蔬菜連作。

2.2.2 輪作、間作、套作、填閑 連作問題引起的蔬菜減產(chǎn)病害增加，已經(jīng)引起人們重視，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中輪作、間作、套作、填閑可以適當(dāng)減輕連作障礙。隨著生產(chǎn)模式的變化，土壤微生物性狀亦相應(yīng)變化。

蔬菜-水稻輪作8-10年的大棚蔬菜地土壤研究表明，與連作相比，輪作蔬菜地土壤細(xì)菌和放線菌

數(shù)量高于連作蔬菜地，而真菌數(shù)量則相反。蔬菜與作物輪作可以顯著防止土壤生物學(xué)性質(zhì)惡化［32］。連作8年黃瓜的溫室在夏季休閑期種植大蒜和菠菜及白菜可以顯著降低土壤鹽分積累，增加土壤微生物數(shù)量，抑制鐮刀菌增殖。 葉菜-黃瓜-番茄輪作較對照收益提高了26.3%，大蒜-黃瓜-黃瓜輪作較對照提高了11.6%［46］。蔬菜間輪作亦可改善土壤微生物組成，抑制有害真菌增殖，蔬菜間輪作方式不同對土壤理化性狀改善程度不同，但都可提高土壤酶活性、增加細(xì)菌和放線菌數(shù)量及降低真菌數(shù)量［47］。不同種類蔬菜與作物輪作相結(jié)合，其效果比蔬菜大類中不同種類間的組合效果好，如吳煥濤等［48］發(fā)現(xiàn)大蔥、糯玉米與黃瓜輪作對土壤的改良效果較理想。輪作困難的情況下，休茬亦能有利于改善土壤的微生物區(qū)系，增強(qiáng)土壤酶活性，使土壤中真菌數(shù)量減少，細(xì)菌和放線菌數(shù)量增加。

有研究發(fā)現(xiàn)套作亦能改變黃瓜根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的多樣性和優(yōu)勢菌群結(jié)構(gòu)，提高黃瓜產(chǎn)量。在黃瓜定植前和拉秧期，套作處理的土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)多樣性有比對照高的趨勢，而在根瓜期和盛瓜期套作處理的土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)多樣性有比對照低的趨勢；套種毛蔥的黃瓜根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)多樣性高于套種蒜的黃瓜根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)多樣性；毛蔥的套作效果優(yōu)于蒜套作［49］。由此可知，土壤中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)多樣性較高的情況表明土壤質(zhì)量較好，土壤質(zhì)量除了與土壤中細(xì)菌與真菌的比值相關(guān)，還與細(xì)菌的群落多樣性相關(guān)。

輪作、間作、套作、填閑等方式都可以改變土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)，使細(xì)菌與真菌比值都比在連作條件下有所提高。表明這幾種方式可以改善土壤質(zhì)量，提高蔬菜產(chǎn)量。同是輪作，蔬菜與作物之間的輪作不僅優(yōu)于蔬菜與不同蔬菜之間的輪作，而且無論是在改善土壤質(zhì)量還是提高蔬菜產(chǎn)量方面效果都比較好。

2.2.3 不同栽培模式 隨著人們對食品安全的關(guān)注程度增加，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中除常規(guī)式普通栽培模式外，出現(xiàn)了有機(jī)栽培、綠色栽培模式。不同栽培模式下土壤狀態(tài)不同，其中的微生物亦有差異。許多研究表明［50-53］，不同栽培方式下土壤微生物數(shù)量和酶活性、細(xì)菌多樣性存在明顯差異。有機(jī)管理方式明顯促進(jìn)土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量增長，明顯減少土壤真菌數(shù)量；土壤微生物的優(yōu)勢種群和數(shù)量受有機(jī)、常規(guī)栽培和季節(jié)影響，有機(jī)栽培較之常規(guī)栽培能夠顯著增加土壤細(xì)菌群落多樣性；有機(jī)栽培模式下土壤酶活性增加，土壤過氧化氫酶和脲酶活性在有機(jī)栽培、安全環(huán)境質(zhì)量栽培和特別栽培下比常規(guī)栽培顯著提高17.4%-38.8%，且過氧化氫酶活性達(dá)到顯著（P＜0.05）或極顯著（P＜0.01）差異。有機(jī)栽培模式較其他栽培模式能夠豐富細(xì)菌群落多樣性，促進(jìn)土壤細(xì)菌、放線菌數(shù)量的增長，明顯減少土壤真菌數(shù)量，提高土壤酶活性，具有土壤優(yōu)化效應(yīng)。

2.3 肥料及其配施方式

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用不同類型的肥料對蔬菜生長的影響不同，對土壤的影響亦不同。同是使用氮肥，不同形態(tài)對土壤中真菌影響不同，有研究顯示，施用不同形態(tài)有機(jī)氮肥的土壤真菌多樣性從高到低排序?yàn)?，施Gly＞施NH4Cl＞施KNO3＞未施肥的土壤。其中真菌大部分屬于子囊菌綱（Ascomycota），占真菌總數(shù)的28.125%；其次為擔(dān)子菌綱（Basidiomycota），占真菌總數(shù)的21.875%［20］。不同氮肥處理的土壤細(xì)菌多樣性亦會提高，各處理之間優(yōu)勢菌群種類差異較大，氮肥用量不同對土壤微生物組成也有一定影響，但是適量使用氮肥，會促進(jìn)微生物的繁殖，增加土壤中微生物數(shù)量［54］。

生物有機(jī)肥與普通化肥相比，生物有機(jī)肥可提高土壤微生物數(shù)量，提高土壤蔗糖酶、脲酶、過氧化氫酶活性，促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化［55］。亦有研究顯示，施用有機(jī)肥除可增加蔬菜根際土壤中細(xì)菌、真菌及放線菌數(shù)目外，還可提高其活性［56］。研究顯示有機(jī)肥的施用可以提高土壤中微生物數(shù)量，還可以提高土壤中脲酶、磷酸酶和蔗糖酶的活性［57，58］。任爽［57］將生防菌劑與腐熟有機(jī)肥混合制成生物有機(jī)肥（BOF），不但可以提高土壤中微生物數(shù)量和土壤中脲酶、磷酸酶和蔗糖酶的活性；在提高土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量的同時(shí)可以降低真菌和尖孢鐮刀菌數(shù)量［57］，在改善土壤質(zhì)量的同時(shí)還可以降低土壤中病原菌的數(shù)量。施入外源有機(jī)物質(zhì)（菜粕、豬糞與中藥渣）能改變土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，而施入化肥對土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)影響較?。?9］。

生物有機(jī)肥的施用比普通化肥的施用對土壤微生物數(shù)量和活性影響大，而且施用有機(jī)肥還可以防止土壤板結(jié)，防止進(jìn)一步造成土壤質(zhì)量全面退化。隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，施肥方法越來越科學(xué)，有利于蔬菜生長，如長期定位施肥、配方施肥、水肥一體化、秸稈還田、施用土壤調(diào)理劑等方法［2，25，59］。施肥方式的不同，影響土壤微生物的變化，如數(shù)量、活性或種群結(jié)構(gòu)的變化，從短期看在一定程度上起到了增產(chǎn)的作用。但是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是一個(gè)長期的過程，應(yīng)該在盡可能考慮施肥方式增產(chǎn)的同時(shí)，還應(yīng)考慮土壤質(zhì)量（理化性質(zhì)、微生物性狀等）的長期變化，使土壤形成一個(gè)良性循環(huán)，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.4 其他影響因素

康恩祥等［60］分析不同粒徑砂礫石覆蓋對砂田西瓜土壤微生物的影響發(fā)現(xiàn)，與露地對照相比，砂礫石覆蓋明顯改善土壤根際微生物區(qū)系，顯著提高各類微生物數(shù)量，增強(qiáng)酶活性；各粒徑砂礫石覆蓋下的土壤微生物數(shù)均為細(xì)菌＞放線菌＞真菌數(shù)；豆砂覆蓋下細(xì)菌數(shù)（2.29×107CFU/g）最多，毛砂覆蓋下放線菌（1.86×106CFU/g）和真菌數(shù)（61.00× 106CFU/g）最多，卵石覆蓋下各微生物量均最少。各粒徑砂礫石覆蓋均為氨化菌＞纖維素分解菌＞硝化菌，以毛砂覆蓋下，3 種菌數(shù)量最多；豆砂次之；卵石最少。脲酶、纖維素酶、蛋白酶、磷酸酶活性以豆砂覆蓋的最高；毛砂次之；卵石最小。

不同生防菌細(xì)菌D、放線菌317和木霉菌對黃瓜不同生育時(shí)期根際土壤中微生物數(shù)量及酶活性的動態(tài)變化表明，細(xì)菌D和放線菌317的施入利于細(xì)菌和放線菌數(shù)量增加，同時(shí)有效控制土壤中真菌數(shù)量增加；木霉菌的施入利于土壤中放線菌真菌數(shù)量增加；3個(gè)菌株對根際土壤中蔗糖酶、脲酶和過氧化氫酶都有促進(jìn)作用［14］。但是接種多黏類芽孢桿菌（Paenibacillus polymyxa）和枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）對黃瓜根際細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)均無顯著影響，兩種生防菌對番茄真菌群落結(jié)構(gòu)變化有顯著影響［61］。蔬菜種類不同，生防菌種類不同，對于蔬菜根際微生物群落結(jié)構(gòu)，無論是細(xì)菌放線菌還是真菌影響也會不同。

單砧與雙砧嫁接和分蘗洋蔥根系分泌物均可增加黃瓜根際土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量，降低真菌和尖鐮孢菌數(shù)量（單砧嫁接與雙砧嫁接黃瓜根際真菌數(shù)量比自根對照分別減少21.3%與24.1%，黃瓜病原菌單砧嫁接與雙砧嫁接比自根對照，分別減少32.3%和23.2%）［62，63］。分蘗洋蔥根系分泌物還能提高黃瓜根際土壤細(xì)菌群落豐富度，差異條帶的序列片段經(jīng)比對推測為3 大細(xì)菌類群：Actinobacteria（放線菌綱）、Proteobacteria（變形菌綱）和Anaerolineaceae（厭氧繩菌綱）［62］。秸稈生物反應(yīng)堆處理可使土壤微生物結(jié)構(gòu)由易發(fā)病真菌型向有利于黃瓜生長的細(xì)菌型轉(zhuǎn)變，即真菌數(shù)量幾乎維持不變，但細(xì)菌和放線菌數(shù)量增加較快［64］。余文英等［65］研究發(fā)現(xiàn)硝化細(xì)菌可能對黃瓜枯萎病的發(fā)生起重要調(diào)節(jié)作用。

王林闖［66］發(fā)現(xiàn)接種叢枝菌根真菌使甜椒根際土壤微生物細(xì)菌的種類在數(shù)量上有所增加，其中有新的細(xì)菌類型出現(xiàn)，也有一些細(xì)菌類型減少和消失，一些共有細(xì)菌種類的數(shù)量得到了豐富；接種菌根真菌使土壤的細(xì)菌種群結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，并增加其菌群種類的相似性。

蔬菜種植過程中很小的因素改變（嫁接方式、蔬菜根系分泌物、叢枝菌根真菌、植物病害等）都會使土壤中微生物性狀發(fā)生變化，如數(shù)量、酶活性、細(xì)菌與真菌比值、細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)等。由此可以看出土壤微生物性狀是一個(gè)較為敏感的指標(biāo)，土壤微生物性狀可以用來及時(shí)監(jiān)測土壤質(zhì)量變化情況。

3 改善土壤質(zhì)量的措施

合理安排不同作物間的輪作、間作或套作等生產(chǎn)方式是目前防治蔬菜連作障礙的有效方法，它不僅有效防治菜地的連作障礙，還可以提高農(nóng)田的經(jīng)濟(jì)效益。輪作可有效防治或減輕作物的病蟲危害，尤其是土傳病害?？茖W(xué)施肥首先要求測土施肥，即根據(jù)土壤肥力情況，主要了解有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀含量，以及土壤質(zhì)地、土壤酸堿度、土壤pH值、水分含鹽量等，按照不同生育期進(jìn)行配方施肥，確保投入的肥料維持土壤營養(yǎng)條件相對均衡，給作物提供一個(gè)良好的土壤營養(yǎng)環(huán)境。其次，以有機(jī)肥為主、無機(jī)肥為輔，以基肥為主、追肥為輔。

增施有機(jī)肥不僅可以為黃瓜生長提供充足的養(yǎng)分，還可以提高土壤中各種酶的活性，增加土壤生物多樣性和改良土壤環(huán)境，提高作物的抗逆性［67］。此外，還應(yīng)注意尋找合適的生防菌，利用微生物和病害之間的相互作用，抑制蔬菜有害菌生長，降低土壤本身微生物構(gòu)成和數(shù)量，或者采用有機(jī)耕作模式，或針對不同的蔬菜種類尋找不同的方法，盡可能保護(hù)土壤微生物不被破壞，減少病蟲害的發(fā)生，避免土壤質(zhì)量退化造成蔬菜減產(chǎn)。

4 總結(jié)

土壤是一個(gè)微生態(tài)系統(tǒng)，土壤質(zhì)量退化與很多因素相關(guān)，微生物只是其中一個(gè)指標(biāo)，但這一指標(biāo)與土壤養(yǎng)分、酶活等其他指標(biāo)之間息息相關(guān)。因此，研究菜地土壤微生物在為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供指導(dǎo)的同時(shí)還可以監(jiān)測土壤質(zhì)量，可避免土壤退化后才被發(fā)現(xiàn)。目前對土壤微生物的研究還停留在較為粗放的階段，隨著宏基因組等新技術(shù)的應(yīng)用，這一研究會越來越詳細(xì)，其提供的信息也會越準(zhǔn)確，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)意義亦會增大。

目前，人們對土壤中不同種微生物之間以及與所種植蔬菜之間的相互作用知之甚少，需要加強(qiáng)這方面的研究，以期能夠通過微生物間的生物防治作用在減少蔬菜病害尤其是土傳病害發(fā)生的同時(shí)，能夠減少對環(huán)境的污染或破壞，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

雖然現(xiàn)在對土壤質(zhì)量還沒有一個(gè)公認(rèn)的評價(jià)體系，但是隨著科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)步，相信這些問題都可以解決。

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（責(zé)任編輯 狄艷紅）

Effect of Vegetable Cultivation on Microbiological Properties of Soil

Liu Yiqian1Yi Xinxin1Xu Quanming2Zhong Lianquan2
（1. Faculty of Food Science and Engineering，Beijing University of Agriculture，Beijing Key Laboratory of Agricultural Product Detection and Control of Spoilage Organisms and Pesticide Residue，Beijing Laboratory of Food Quality and Safety，Beijing 102206；2. Changping Seed Management Station，Beijing 102200）

Soil microbial organic system is one of the important indicators of soil quality. Vegetable cultivation effects the number of soil microorganisms, summarized various factors of vegetable cultivation affecting the quantity of soil microbial properties, provide a reference for the sustainable development of agriculture.

Vegetables Soil microbiology Diversity Vegetable plot Number of microbiology

10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2014.12.002

2014-04-29

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系北京市葉類蔬菜創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)專項(xiàng)資金項(xiàng)目（blvt-16），北京市教委項(xiàng)目 （PXM2014_014207_000001）

劉一倩，女，講師，研究方向：微生物學(xué)；E-mail：liuyi143@163.com

易欣欣，男，研究方向：致病微生物與蔬菜產(chǎn)品安全；E-mail: yixinxin2008@163.com