高圣超，關(guān)大偉，馬鳴超，李 俊，沈德龍

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所//農(nóng)業(yè)部微生物產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室（北京），北京 100081）

不同大豆種植制度對(duì)土壤質(zhì)量的影響研究進(jìn)展*

高圣超，關(guān)大偉，馬鳴超，李 俊，沈德龍*

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所//農(nóng)業(yè)部微生物產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室（北京），北京 100081）

土壤質(zhì)量是維持地球生物圈最重要的因子之一，是維持作物生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境質(zhì)量及促進(jìn)動(dòng)植物健康的能力。本文綜述了不同大豆種植制度及接種根瘤菌對(duì)土壤質(zhì)量的影響研究進(jìn)展，分析了大豆連作、輪作和間套作種植對(duì)土壤理化性狀、土壤酶和土壤微生物的影響，指出合理大豆種植和接種根瘤菌對(duì)保護(hù)土壤質(zhì)量的重要性，以期為選取合適的大豆種植制度和實(shí)現(xiàn)農(nóng)田土壤可持續(xù)利用提供參考依據(jù)。

大豆連作；大豆輪作；大豆間套作；根瘤菌；土壤理化性狀；土壤酶；土壤微生物

我國(guó)是大豆的原產(chǎn)國(guó)，有5 000多年的種植歷史[1]。大豆可以與根瘤菌共生固氮，促進(jìn)大豆生長(zhǎng)，提高土壤地力的特殊作用。因此，種植大豆可以提高土壤肥力，對(duì)貧瘠的耕地起到一定的修復(fù)作用，在用地的同時(shí)實(shí)現(xiàn)養(yǎng)地的目的。1895年，第一批根瘤菌劑在德國(guó)生產(chǎn)應(yīng)用，開(kāi)啟了接種根瘤菌應(yīng)用研究的先河。世界上主要的大豆生產(chǎn)和出口國(guó)都十分重視根瘤菌的接種工作，在美國(guó)的大豆種植中，根瘤菌接種面積達(dá)60%以上，通過(guò)根瘤菌接種所固定的氮素占到美國(guó)年消耗氮肥總量的57%以上；阿根廷大豆種植中根瘤菌接種更是達(dá)到了90%，實(shí)現(xiàn)了少施或不施化學(xué)氮肥和保護(hù)生態(tài)環(huán)境、培肥土壤的綜合效益[2]。然而，根瘤菌在我國(guó)大豆種植中卻一直沒(méi)有得到應(yīng)有的重視，接種面積僅為大豆種植面積的2%左右，與美國(guó)和阿根廷等國(guó)家形成了鮮明的反差。

我國(guó)大豆種植制度由連作、輪作和間套作方式組成。合理的種植制度能夠促進(jìn)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)，提高資源利用率，為農(nóng)業(yè)帶來(lái)增產(chǎn)。種植制度作為一種重要的農(nóng)業(yè)措施，深刻影響著土壤質(zhì)量的演化和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[3]。土壤質(zhì)量是指土壤在生態(tài)系統(tǒng)范圍內(nèi)，維持生物生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境質(zhì)量和促進(jìn)動(dòng)植物健康的能力[4]。不同的種植制度會(huì)對(duì)土壤質(zhì)量產(chǎn)生深刻影響[5]，土壤酶活和土壤微生物作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組分，是衡量土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)[6]，土壤理化性質(zhì)的改變也可直接對(duì)土壤質(zhì)量產(chǎn)生影響[7]。近年來(lái)，隨著我國(guó)大豆需求的日益增多，種植大豆對(duì)土壤質(zhì)量影響的研究也越發(fā)受到關(guān)注。本文在廣泛閱讀相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，綜述了不同大豆種植制度及接種根瘤菌對(duì)土壤質(zhì)量影響的研究進(jìn)展，探討了合理種植制度對(duì)土壤質(zhì)量保護(hù)的重要性，以期為選取合適的大豆種植制度和實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 大豆種植制度對(duì)土壤質(zhì)量的影響

1.1 大豆種植制度對(duì)土壤理化性狀的影響

土壤理化性狀是影響土壤肥力的內(nèi)在條件，也是綜合反映土壤質(zhì)量的重要組成部分[8]。土壤理化性狀分為土壤物理性狀和土壤化學(xué)性狀，土壤物理性狀包括土壤水、土壤容重和土壤孔隙度等；土壤化學(xué)性狀包括土壤pH、土壤有機(jī)質(zhì)、土壤全氮以及土壤陽(yáng)離子交換量等[9]。土壤理化性狀能夠直接影響農(nóng)田耕層土壤的養(yǎng)分含量，影響作物的生長(zhǎng)；土壤理化性狀還會(huì)影響土壤微生物的生長(zhǎng)，改變土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)[10]。不同大豆種植制度下土壤理化性狀會(huì)有很大差異，往往表現(xiàn)為大豆輪作和間套作有利于土壤理化性狀的改善，大豆連作會(huì)對(duì)土壤理化性狀產(chǎn)生不利影響。

1.1.1 大豆連作對(duì)土壤理化性狀的影響

我國(guó)大豆主產(chǎn)區(qū)均存在不同程度的連作現(xiàn)象，大豆連作不僅會(huì)導(dǎo)致大豆生長(zhǎng)發(fā)育受阻、產(chǎn)量降低，還會(huì)深刻影響土壤理化性狀的變化[11]。王金龍和徐冉[12]研究發(fā)現(xiàn)，隨著大豆連作年限的增加，土壤中速效氮、鉀和微量元素鋅、硼含量降低，影響大豆的生長(zhǎng)發(fā)育。傅慧蘭等[13]的研究表明，大豆連作土壤中速效磷含量有明顯下降的趨勢(shì)，使大豆生長(zhǎng)存在磷素營(yíng)養(yǎng)脅迫的現(xiàn)象，缺磷會(huì)導(dǎo)致大豆生長(zhǎng)不良，抗病能力下降。陳慧[14]的研究發(fā)現(xiàn)大豆連作會(huì)導(dǎo)致土壤中鉀素虧缺，抑制大豆的光合作用，影響大豆的正常生長(zhǎng)。王莉[15]的研究發(fā)現(xiàn)，大豆連作會(huì)導(dǎo)致土壤腐殖質(zhì)、土壤有機(jī)質(zhì)和土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量的下降。鄒莉等[16]的研究發(fā)現(xiàn)，大豆連作會(huì)導(dǎo)致土壤含水率降低，造成嚴(yán)重的水分脅迫。

1.1.2 大豆輪作對(duì)土壤理化的影響

合理輪作可以將根系深淺不同、吸收養(yǎng)分種類不同的作物相互搭配，從而達(dá)到全面合理利用土壤養(yǎng)分和提高土壤肥力的目的。研究表明，在輪作制度中加入豆科作物能夠提高后茬作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，增加土壤氮源和有機(jī)質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)[17]。大豆與禾本科作物輪作能明顯改善大豆重迎茬帶來(lái)的連作障礙問(wèn)題，使土壤養(yǎng)分和土壤地力得到提高[18]。黃丹丹[19]的研究表明，大豆-玉米輪作能夠增加土壤中＞0.25 mm的團(tuán)聚體的含量，有利于維持土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。Six等[20]的研究發(fā)現(xiàn)大豆-玉米輪作土壤中有機(jī)碳含量明顯高于玉米連作，顯示出了大豆-玉米輪作巨大的固碳潛力。王百惠[21]的研究發(fā)現(xiàn)，大豆-小麥輪作與大豆連作相比提高了黑土有機(jī)質(zhì)和速效磷的含量。張玉先和王孟雪[22]的研究表明，麥-玉-豆輪作與單一連作相比，土壤中全氮和全磷的差異不大，但麥-玉-豆輪作可使土壤中的養(yǎng)分得到更好的恢復(fù)，有利于各季作物的生長(zhǎng)。

1.1.3 大豆間套作對(duì)土壤理化的影響

合理的間套作，可以提高水肥光熱等各項(xiàng)因子的利用率，有利于保持土壤肥力，提高作物產(chǎn)量。黃蔚[23]的研究表明，小麥/玉米/大豆周年間套作能夠?qū)⒂行Я赘患谕寥栏麑又校岣咄寥乐械牧姿睾?。鄧文等[24]的研究發(fā)現(xiàn)，大豆/桑樹(shù)間作顯著提高了桑園土壤中有機(jī)質(zhì)、速效磷和速效鉀的含量，改善了土壤養(yǎng)分條件。廖敦平等[25]的研究表明，大豆/玉米套作提高了土壤中氮的含量，促進(jìn)了玉米對(duì)氮素的吸收，顯著提高了玉米的生物量。雍太文等[26]的研究發(fā)現(xiàn)，與單作相比，大豆/玉米套作提高了大豆帶土壤全氮、全磷和全鉀的含量，玉米和大豆的籽粒產(chǎn)量也都有所提高，增加了系統(tǒng)的周年作物產(chǎn)量。

1.2 大豆種植制度對(duì)土壤酶的影響

土壤酶是來(lái)源于植物根系、植物殘?bào)w、土壤微生物以及土壤動(dòng)物的一種生物活性物質(zhì)，它能催化土壤中的復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)向簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)化合物轉(zhuǎn)化，是土壤組分中最活躍的有機(jī)成分之一[27]。土壤酶作為土壤生物活性及土壤肥力的重要組成部分，在土壤物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中起著重要的催化作用[28]。土壤酶參與土壤中各種化學(xué)反應(yīng)和生物化學(xué)過(guò)程，與有機(jī)物質(zhì)礦化分解和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素循環(huán)等過(guò)程密切相關(guān)，其活性能表征土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和運(yùn)移能力的強(qiáng)弱，是評(píng)價(jià)土壤肥力的重要參數(shù)[29]。土壤酶能夠快速響應(yīng)土地利用方式和土地管理方式的改變，成為近年來(lái)評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量水平的一項(xiàng)重要生物指標(biāo)[30]。不同大豆種植制度會(huì)引起土壤性狀的改變，土壤酶活性可對(duì)其變化進(jìn)行表征和反映。

1.2.1 大豆連作對(duì)土壤酶的影響

大豆連作根系分泌物會(huì)在土壤中殘留和積累，使土壤生物間原有的協(xié)調(diào)關(guān)系發(fā)生改變，導(dǎo)致土壤酶活性的變化。張淑香等[31]的研究發(fā)現(xiàn)，大豆連作條件下土壤多酚氧化酶活性高于正茬土壤，這是由于土壤中酚酸物質(zhì)經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)作用而使土壤中多酚氧化酶的活性增強(qiáng)，從而引起大豆體內(nèi)生長(zhǎng)素氧化酶的活性隨之增強(qiáng)，生長(zhǎng)素因此分解，影響大豆的生長(zhǎng)。Yan等[32]通過(guò)盆栽實(shí)驗(yàn)研究大豆連作、大豆-玉米輪作根際土壤酶活性變化得出，大豆連作土壤多酚氧化酶活性明顯降低，但大豆連作土壤脲酶活性與大豆-玉米輪作無(wú)顯著差異。傅慧蘭和鄒永久[33]的研究表明，大豆連作會(huì)使土壤中脲酶、酸性磷酸酶和轉(zhuǎn)化酶活性呈下降趨勢(shì)，但隨著連作年限加長(zhǎng)，這些土壤酶的活性會(huì)有所回升。Liu等[34]研究發(fā)現(xiàn)，隨著大豆連作年限的增加，土壤中轉(zhuǎn)化酶活性會(huì)顯著下降，這將會(huì)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的代謝產(chǎn)生不利影響。

1.2.2 大豆輪作對(duì)土壤酶的影響

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，作物連作有害，輪作有益早已被人們所認(rèn)識(shí)，大豆種植亦是如此。與連作相比，長(zhǎng)期輪作有利于植物多樣性的增加，通常對(duì)酶活性有較好的影響。張廣娜等[35]的研究發(fā)現(xiàn)，大豆-玉米輪作與大豆連作相比顯著提高β-半乳糖苷酶、β-葡糖苷酶和蛋白酶的活性；Velmourougane等[36]研究表明，大豆輪作提高了印度黑土區(qū)農(nóng)田土壤脫氫酶的活性，有利于黑土區(qū)農(nóng)田土壤質(zhì)量的健康發(fā)展。張麗莉等[37]的研究表明，大豆-玉米輪作土壤的過(guò)氧化氫酶活性和催化能力都明顯高于大豆連作土壤，可能是輪作使土壤微生物多樣性增加，通過(guò)多種微生物分泌出的過(guò)氧化氫酶表現(xiàn)出與底物較強(qiáng)的親合力，從而引起輪作條件下過(guò)氧化氫酶活性及催化能力的提高。張明志[38]的研究發(fā)現(xiàn)，大豆-玉米-小麥長(zhǎng)期輪作土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶和磷酸酶的活性均高于大豆連作，大豆輪作有助于維持土壤的生物活性和酶活性。

1.2.3 大豆間套作對(duì)土壤酶的影響

土壤酶是土壤的重要組分之一，可參與土壤中多種有機(jī)物的代謝過(guò)程，大豆間套作種植能夠增加農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性，進(jìn)而對(duì)土壤酶活性產(chǎn)生深刻影響。姜丹丹等[39]的研究表明，與單作相比，大豆/玉米混作在0.05水平顯著提高了土壤蔗糖酶、脲酶、過(guò)氧化氫酶的活性，有利于大豆和玉米對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收利用。夏海勇等[40]的研究發(fā)現(xiàn)，大豆/小麥間套種植提高了根系A(chǔ)pase（酸性磷酸酶）的分泌量，有利于土壤有機(jī)磷向有效化方向轉(zhuǎn)化，提高作物對(duì)土壤磷素的吸收。李靜等[41]的研究發(fā)現(xiàn)，油棕園間作大豆整體提高了土壤酶的活性，以土壤酸性磷酸酶和過(guò)氧化氫酶活性的提高最為顯著。

1.3 大豆種植制度對(duì)土壤微生物的影響

土壤微生物是土壤中一切肉眼看不見(jiàn)或看不清楚的微小生物的總稱，包括細(xì)菌、放線菌、真菌和超顯微結(jié)構(gòu)微生物等。土壤微生物是土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分循環(huán)轉(zhuǎn)化的主要推動(dòng)力，并參與腐殖質(zhì)形成等生化過(guò)程，在土壤生態(tài)系統(tǒng)中起著極其重要的作用[42]。土壤微生物是陸地生態(tài)系統(tǒng)中重要的生命體，對(duì)生存的微壞境十分敏感，不同的種植措施如連作、輪作等會(huì)影響到土壤質(zhì)量，進(jìn)而影響土壤微生物群落[43]。土壤微生物群落被認(rèn)為是土壤質(zhì)量和產(chǎn)量的指示性指標(biāo)，在很大程度上影響著土壤肥力的形成和植物營(yíng)養(yǎng)的轉(zhuǎn)化，一個(gè)穩(wěn)定具有活力的土壤微生物群落對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)非常關(guān)鍵，對(duì)維持土壤系統(tǒng)的穩(wěn)定與健康至關(guān)重要[44]。在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，不同種植制度會(huì)對(duì)土壤微生物產(chǎn)生較大影響，進(jìn)而影響土壤質(zhì)量和生產(chǎn)力，種植模式通過(guò)對(duì)土壤理化性質(zhì)、微生物生境條件及作物間化感作用產(chǎn)生影響，從而改變土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)和功能[45]。

1.3.1 大豆連作對(duì)土壤微生物的影響

大豆連作會(huì)造成嚴(yán)重的連作障礙，土壤中微生物種群結(jié)構(gòu)失衡，微生態(tài)平衡失調(diào)是主要原因之一[46]。大豆土壤連作后會(huì)使病原微生物富集，有益微生物減少，導(dǎo)致土壤微生物生態(tài)失衡，使病原菌更容易侵染植物而引發(fā)各種土傳病害[47]。Meriles等[48]的研究表明，在連作大豆體系中，根際土壤中可培養(yǎng)的細(xì)菌數(shù)量明顯低于大豆輪作體系，可培養(yǎng)的真菌數(shù)量增加，細(xì)菌/真菌比例降低，引起連作土壤微生物區(qū)系的失衡，土壤質(zhì)量惡化。王進(jìn)闖[49]的研究發(fā)現(xiàn)，大豆連作使土壤中的微生物基因拷貝數(shù)減少，并降低了土壤中細(xì)菌、真菌和鐮刀菌群落的物種豐富度。王晉莉[50]的研究發(fā)現(xiàn)，大豆連作對(duì)氨氧化細(xì)菌的數(shù)量沒(méi)有產(chǎn)生顯著影響，但是改變了其群落結(jié)構(gòu)；氨氧化古菌的群落結(jié)構(gòu)和數(shù)量均隨著大豆連作年限發(fā)生了顯著的變化。魏巍等[51]的研究發(fā)現(xiàn)，大豆連作3年根際土壤中鐮孢菌種群以強(qiáng)致病力的尖鐮孢菌和輪枝鐮孢菌為優(yōu)勢(shì)種，但連作20年的大豆根際土壤鐮孢菌種群密度顯著低于3年連作，表明東北黑土區(qū)大豆長(zhǎng)期連作方式可以形成根腐病抑制性土壤，減輕大豆根腐病的發(fā)病程度。

1.3.2 大豆輪作對(duì)土壤微生物的影響

作物輪作能夠促進(jìn)土壤的生物化學(xué)過(guò)程，改善土壤的微生態(tài)環(huán)境，提高土壤微生物群落的多樣性，使土壤中微生物活性增強(qiáng)，有益微生物如固氮菌等增加，有害微生物如腐霉菌等減少，在一定程度上消除連作障礙，避免土傳病害的發(fā)生，提高產(chǎn)量和品質(zhì)[52]。Asuming-Brempong等[53]的研究發(fā)現(xiàn)大豆輪作使土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量增多，真菌減少，改善了土壤的微生態(tài)環(huán)境，增加了土壤微生物的群落多樣性。吳鳳芝和王學(xué)征[54]的研究結(jié)果認(rèn)為，大豆與黃瓜進(jìn)行輪作后，土壤微生物的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)明顯增高，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因可能是由于大豆的秸稈翻耕留在土壤中，使土壤微生物能夠利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生了變化。劉新晶等[55]的研究發(fā)現(xiàn)，麥-玉-豆輪作土壤中氨氧化細(xì)菌、好氣性自生固氮菌和好氣性纖維素分解菌數(shù)量明顯高于大豆連作，輪作可以提高作物對(duì)土壤養(yǎng)分的利用，同時(shí)有利于土壤質(zhì)量的改善。姚欽[56]的研究發(fā)現(xiàn)，大豆輪作提高了上壤微生物的豐富度、優(yōu)勢(shì)度和多樣性，改善了土壤的質(zhì)量狀況和微生態(tài)環(huán)境，提高了作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。

1.3.3 大豆間套作對(duì)土壤微生物的影響

間套作種植可以增加土壤微生物的數(shù)量和多樣性，有利于保持土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。雍太文等[57]的研究發(fā)現(xiàn)，小麥/玉米/大豆套作使土壤中微生物的活動(dòng)增強(qiáng)，尤其是和土壤氮素轉(zhuǎn)化過(guò)程有關(guān)的硝化細(xì)菌與反硝化細(xì)菌等細(xì)菌種類和某些特異性細(xì)菌數(shù)量增加，細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與功能得到改善。涂勇等[58]的研究表明，大豆/烤煙套作顯著增加了作物根際土壤細(xì)菌和放線菌的數(shù)量，減少真菌的數(shù)量；也提高了與土壤氮素代謝相關(guān)的氨化細(xì)菌、硝酸細(xì)菌、自生固氮菌等功能性微生物數(shù)量，減少了作物病害的發(fā)生。馮曉敏等[59]的研究發(fā)現(xiàn)，與單作相比，大豆/燕麥間作根際固氮微生物nifH基因的群落結(jié)構(gòu)存在顯著差異，固氮微生物的種類增加，根際固氮微生物群落結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。彭東海等[60]的研究發(fā)現(xiàn)，大豆/甘蔗間作顯著影響了甘蔗根際土壤中細(xì)菌和固氮細(xì)菌的多樣性，其中對(duì)固氮細(xì)菌多樣性的影響更大。

2 根瘤菌施用對(duì)土壤質(zhì)量的影響

根瘤菌（Rhizobia）作為一種較早被人類應(yīng)用和研究的固氮微生物，能夠與豆科植物共生固氮，為宿主植物提供氮素營(yíng)養(yǎng)，在改良土壤肥力、提高作物產(chǎn)量、改善生態(tài)環(huán)境等方面有著十分重要的意義和作用。

自從1888年荷蘭的Beijerincks首次從豌豆根瘤中分離出根瘤菌以來(lái)，對(duì)根瘤菌作用的研究就一直受到科學(xué)家們的青睞。Rawat等[61]的研究發(fā)現(xiàn)，大豆接種根瘤菌后，根部可以產(chǎn)生大量的有效根瘤，改善大豆?fàn)I養(yǎng)平衡，提高大豆的品質(zhì)和產(chǎn)量。李俊等[62]的研究表明，根瘤菌與豆科作物之間的共生固氮體系可為豆科作物提供50%～90%的氮素營(yíng)養(yǎng)，能夠極大程度的減少氮肥的施用，防止土壤酸化的發(fā)生。畢銀麗等[63]的研究發(fā)現(xiàn)，接種根瘤菌與菌根可以提高土壤中難溶性鉀的生物有效性，增強(qiáng)土壤供鉀能力；還可以促進(jìn)作物釋放酸性有機(jī)物質(zhì)，改善土壤的酸堿度。Pereira和Lima[64]的研究發(fā)現(xiàn)，根瘤菌分泌的胞外脂多糖能夠吸附固定土壤中的重金屬，使土壤質(zhì)量得到一定的改善。劉麗[65]的研究發(fā)現(xiàn)，慢生大豆根瘤菌和膠質(zhì)類芽孢桿菌復(fù)合接種顯著提高了大豆的產(chǎn)量，同時(shí)很大程度的改善了土壤全氮和有機(jī)質(zhì)的含量。房春紅[66]的研究發(fā)現(xiàn)，接種根瘤菌能夠顯著提高土壤中固氮酶的活性，增加土壤中酰脲氮的含量。孟慶英等[67]的研究表明，施用根瘤菌及促菌劑在大豆各生育時(shí)期均增加土壤脲酶、蔗糖酶和過(guò)氧化氫酶的活性，有效增加了大豆的產(chǎn)量。

根瘤菌作為與豆科植物結(jié)瘤共生的固氮菌，其接種必定會(huì)影響土壤微生物群落的多樣性。Nimnoi等[68]的研究發(fā)現(xiàn)，接種根瘤菌會(huì)使豆科作物的土壤菌落結(jié)構(gòu)更加分散，并對(duì)根際細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響。郭麗琢等[69]的研究表明，接種根瘤菌使得豌豆生殖生長(zhǎng)階段根際細(xì)菌/真菌的比值顯著提高，土壤向細(xì)菌型轉(zhuǎn)變。Ozgonen和Gulcu等[70]的研究發(fā)現(xiàn)，豌豆接種根瘤菌會(huì)與土壤中的尖孢鐮刀菌等植物病原真菌產(chǎn)生拮抗，降低植物病原真菌對(duì)豌豆的侵染，有效減少豌豆疾病的發(fā)生。Yadav和Verma[71]的研究表明，鷹嘴豆進(jìn)行根瘤菌與假單胞菌雙接種能夠顯著促進(jìn)結(jié)瘤，并與土壤中的尖孢鐮刀菌和立枯絲核菌等病原菌產(chǎn)生拮抗，抑制枯萎病和根腐病的發(fā)生。孟慶英[72]的研究表明，施用根瘤菌處理與對(duì)照相比，在大豆的不同生育時(shí)期土壤氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、自身固氮菌數(shù)量上存在差異，但在大豆的整個(gè)生育期根瘤菌有效增加了微生物氮素類群數(shù)量。馬劍[73]的研究發(fā)現(xiàn)，接種根瘤菌提高了根際土壤中微生物的數(shù)量，遠(yuǎn)高于CK處理；接種處理的根際土壤中細(xì)菌有著絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，占微生物總量的90%以上，遠(yuǎn)高于占微生物總量3%左右的真菌。

3 總結(jié)與展望

綜上所述，大豆連作會(huì)導(dǎo)致連作障礙的發(fā)生，使土壤養(yǎng)分含量下降，土壤pH值降低，土壤酶活性下降，土壤細(xì)菌數(shù)量減少，真菌數(shù)量增加，微生物多樣性下降，不利于土壤質(zhì)量的恢復(fù)和大豆的生長(zhǎng)；而大豆輪作、間套作有助于充分利用耕地資源，改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤酶活性，使土壤細(xì)菌/真菌的比值變大，增加了土壤微生物多樣性，大豆輪作、間套作比連作更有利于維持土壤地力，提高土壤質(zhì)量。此外，不管是在大豆連作還是大豆輪作、間套作的土壤中，接種根瘤菌都有助于促進(jìn)豆科作物結(jié)瘤固氮，提高了豆科作物的產(chǎn)量和品質(zhì)；同時(shí)，接種根瘤菌可以防止土壤酸化，提高土壤中速效養(yǎng)分的含量，降低土壤中致病菌的數(shù)量，有利于促進(jìn)了土壤的可持續(xù)利用和健康發(fā)展。

隨著我國(guó)對(duì)大豆需求的不斷增加，國(guó)家先后出臺(tái)了一系列的政策和措施，以增加大豆種植面積，減少對(duì)進(jìn)口大豆的依賴。2014年，《中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng)發(fā)展綱要（2014—2020年）》中明確要求對(duì)我國(guó)大豆種植加大支持幫扶力度；2016年，《全國(guó)種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整規(guī)劃（2016—2020年）》中指出，重點(diǎn)調(diào)減東北冷涼區(qū)和北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)等地區(qū)的玉米面積，增加大豆種植面積，發(fā)展高油大豆、高蛋白大豆等優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品，各種政策表明了國(guó)家對(duì)本土大豆種植的重視。盡管我國(guó)北方大豆的種植面積逐年下降，但南方部分省份如湖北、云南等的大豆種植面積呈增加的趨勢(shì)，這表明我國(guó)在擴(kuò)大大豆種植面積上是有很大上升空間的。

在大豆種植中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)大豆育種、常規(guī)栽培方面的研究，開(kāi)拓和發(fā)展我國(guó)非轉(zhuǎn)基因大豆的優(yōu)勢(shì)，注重大豆高產(chǎn)和抗病蟲(chóng)害優(yōu)良品種的選育，積極推廣大豆輪作、間套作種植模式，逐步取代傳統(tǒng)的大豆連作種植。各地區(qū)應(yīng)因地制宜開(kāi)展復(fù)合型種植，促進(jìn)種地養(yǎng)地相結(jié)合，在東北和黃淮海地區(qū)積極推進(jìn)大豆輪作種植，如東北地區(qū)大豆與玉米輪作，黃淮海地區(qū)大豆與玉米、小麥等輪作；在南方地區(qū)積極推進(jìn)大豆間套作種植，如大豆與甘蔗、木薯等間套作。同時(shí)注重根瘤菌劑的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，著力提高我國(guó)大豆種植中根瘤菌的接種面積，走優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、綠色健康的可持續(xù)發(fā)展道路。

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Research Progress in Effect of Different Soybean Cropping Systems on Soil Quality

Gao Shengchao,Guan Dawei,Ma Mingchao,Li Jun,Shen Delong

(Institute of Agricultural Resources and Regional Planning,Chinese Academy of Agricultural Sciences/Laboratory of Quality and Safety Risk Assessment for Microbial Products,Ministry of Agriculture,Beijing 100081,China)

Soil quality is one of the most important factors in maintaining the earth's biosphere.It is the ability to maintain crop production,protect environment and improve the health of animals and plants.This paper reviewed the research progress in the effects of different soybean cropping systems and Rhizobia inoculation on soil quality,analyzed the effects of continuous soybean,crop rotation and intercropping on soil physicochemical properties,soil enzymes and soil microorganism,and pointed out the importance of rational soybean planting and Rhizobia inoculation on soil quality.The aim of the paper is to provide a reference for selecting appropriate soybean cropping system and realizing the sustainable utilization of farmland soil.

Continuous soybean;Soybean rotation;Soybean intercropping;Rhizobia;Soil physicochemical properties;Soil enzyme;Soil microorganism

S157

：A

：1674-3547(2017)03-0021-09

2017-03-16

高圣超，碩士研究生，主要從事土壤微生物和植物營(yíng)養(yǎng)方向研究，E-mail:gaoshengchao1991@126.com

國(guó)家“863”計(jì)劃（2013 AA 102802-04）；國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（nycytx-004）；農(nóng)業(yè)部生物有機(jī)肥創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題資助

*通訊作者：沈德龍，研究員，碩士生導(dǎo)師，主要從事農(nóng)業(yè)微生物資源和應(yīng)用基礎(chǔ)研究及微生物肥料行業(yè)管理工作，E-mail:shendelong@caas.cn