栽培措施对土壤健康影响的研究

宁夏农林科技，ＮｉｎｇｘｉａＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｇｒｉ．ａｎｄＦｏｒｅｓ．Ｓｃｉ．＆Ｔｅｃｈ．２０１４，５５（０２）：２７－３０

27

·土壤·肥料·

栽培措施对土壤健康影响的研究

邢建国1，张雪艳2＊

１．宁夏贺兰农业综合开发办公室，宁夏贺兰

摘

７５０２００；２．宁夏大学农学院，宁夏银川７５００２１

要：土壤健康衰退已经波及整个农业生态领域，针对其衰退现象，采用不同的栽培措施从土壤理化性质、土壤养分指

标、土壤生物性状、植物病害和植株生理等指标综合分析其对土壤质量的影响。结果表明，采用免耕、合理的间作和轮作能够较好地维持土壤理化性质，减少土壤的盐分积累，维持了微生物的数量和多样性，维持微生物碳氮源的供应，减少了植物病害发病率，促进了植株的生长。

关键词：土壤健康退化；栽培措施；免耕；间作；轮作中图分类号：S 151. 9

文献标识码：A

文章编号：1002-204X （2014）02-0027-04

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健康的土壤具有较高的生物多样性和高水平的内部养分循环。土壤肥力的下降已经波及到整个农业生态领域，针对土壤肥力下降，人们采取了许多措施。例如，作物轮作，如果作物中包括豆科作物，可打破土壤的病害循环，控制杂草和保持土壤肥力［１］；免耕和土壤表面覆盖作物残体［２］，降低土壤蒸发，积累土壤养分，从长期效果看，改善了土壤结构和加强土壤养分的循环。农业生产中连年单一种植同一种或是同源物种造成了土壤健康受损，土壤质量下降。因此，了解土壤管理失当造成土壤的恶化以及恶化的情况，并有效地解决是维持和改善土壤质量、保证土壤健康的一个有效途径。

个月后表层盐分下降０．１３ｍＳ／ｃｍ，６月份在辣椒地中套种苋菜，１个月后表层盐分下降了０．２１ｍＳ／ｃｍ。王学军［７］研究表明，夏季栽培玉米５５ｄ，可使土壤电导率由２．５ｍＳ／ｃｍ降到１ｍＳ／ｃｍ。日光温室在黄瓜、番茄、西葫芦等作物的生长后期套种一茬玉米，玉米生长期不施肥，可有效降低土壤含盐量。Ｈｉｃｋｍａｎ［８］对连作玉米、玉米－大豆、玉米－大豆－小麦和连作大豆等耕作进行了翻土和无翻土条件下的黏土的分析。结果表明：轮作对有效营养成分的影响很小，玉米作物的轮作降低了土壤ｐＨ值。

２栽培措施对土壤养分的影响

植物影响土壤有机质分解和养分循环，特别是氮的供应，通过种植作物的调整，调节了土壤养分循环。吴凤芝等［９］对哈尔滨市和大庆市不同种植年限的大棚土壤进行调查，结果表明种植５年以上的大棚土壤与露地土壤比较，有机质和全氮含量明显增加，达极显著水平；速效氮明显增加，达显著水平；速效磷呈高度富集状态；速效钾的变化因地区而异。

１栽培措施对土壤理化性质的影响

不当的管理措施和长期的封闭式种植造成了土壤盐分的富集和土壤酸化现象的加重。那伟民［３］研究表明，使用了５年的大棚与露地相比，盐分提高４～５倍，集中于０～３０ｃｍ的土层，并且认为ＥＣ值和硝酸根离子百分含量呈正相关，ｐＨ值随种植年限的增加呈下降的趋势。连作８年以上的大棚土壤出现了次生盐渍化。姚静、李廷轩等［４－５］均对次生盐渍化进行了研究，认为土壤盐类障碍不仅由于盐类浓度过高直接影响到蔬菜作物对水分和养分的吸收，而且还会由于某些离子的过量而中毒，以及发生离子间拮抗作用，使某些养分吸收受阻，出现缺素症状。

通过调整种植结构，改善了土壤盐分积累，改变了土壤ｐＨ值。吴志行等１９９０年４月在扬花萝卜地中栽培辣椒，１

［６］

基金项目：宁夏农业综合开发土地治理科技推广项目（NTK J -HY -2014）。作者简介：邢建国（1958-），男，宁夏贺兰人，助理农艺师，主要从事农发项目的农业科技推广工作。

＊通讯作者：张雪艳（1981-），女，河北保定人，副教授，主要从事设施蔬菜高产栽培研究。收稿日期：2014-01-02

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邢建国，等栽培措施对土壤健康影响的研究55卷02期

武俊喜等［１０］研究表明，在高肥力土壤中连续３年的冬小麦／夏玉米轮作中，较大幅度地降低了氮肥用量，但获得的产量却与用传统方法施氮肥的处理一致，且保持了较低的土壤无机氮残留量。李元［１１］研究证明，夏季填闲作物种植以后，不同填闲作物处理土壤中的速效氮、磷钾含量相比填闲前均有降低，其中速生叶菜对土壤中的速效养分吸收较多。吴艳飞［１２］以连作８年的黄瓜温室土壤为研究对象，采用盆栽试验，研究不同栽培模式对土壤环境的影响。结果表明，夏季休闲期种植速生作物对降低土壤养分含量效果显著。

结构的多样性，遗传多样性和功能多样性［２２］。一般来说，具有多样性与活性的生物群落的土壤一定具有较为丰富的土壤养分。３．２．１

栽培措施对土壤微生物数量的影响

根系分泌物

直接影响了土壤微生物的种类和数量。土壤微生物量的数量和种群结构在不同种植方式下表现出差异。

杨建霞［２３］研究表明，连作条件下土壤根际微生物数量表现出较明显的温室效应。连作土壤真菌数量明显增加，放线菌数量总的变化趋势降低，微生物总量和细菌数量都呈降低的趋势，连作５年以上的土壤降低明显，５年以下的变化不明显。Ｏｇｕｒａ－Ｈ，Ｍａ－Ｊ研究表明，当黄瓜、大豆、高梁田地连作６年时，在黄瓜地和大豆地会产生大量的镰刀菌，但在高粱地黄瓜镰刀菌明显减少。陈宗泽等人［２４］进一步证明，连作使根际微生物区系由高肥力的细菌型向低肥力的真菌型转化。范君华［２５］对阿拉尔垦使用１０年以上的温室和菜地微生物区系以及微生物活性的研究发现，由于盐渍化的影响，温室土壤微生物活性明显低于菜地。

种植大葱可显著改善土壤的生物环李元［１１］研究证明，

境，土壤中的细菌和放线菌数量明显增加，Ｂ／Ｆ值增大，土壤中的微生物总量增加，且微生物生物量增加，同时抑制了黄瓜致病菌———镰刀菌的繁殖。吴艳飞研究证明，在相同的水肥条件下，轮作土壤的放线菌数量高于连作土壤，土壤中真菌的变化不如细菌和放线菌显著，夏季种植作物后土壤中真菌数量下降，其中种植青蒜的处理真菌较对照降低３７％。柴强［２６］研究证明，玉米、鹰嘴豆间作对细菌产生的根际效应显著高于玉米间作蚕豆，对真菌产生的根际效应与细菌相反。间作对放线菌和微生物总数产生的根际效应显著高于单作，间作根际微生物多样性指数显著高于单作。３．２．２

栽培措施对土壤微生物结构多样性的影响

Ｊｅｆｆｒｅｙ

ａｎｄＤｏｎａｌｄ利用脂肪酸甲酯法对１５年玉米－大豆轮作土壤和低投入（牲畜牧草）农田土壤微生物进行分析，其生物多样性没有发现显著差异。蔡燕飞［２７］利用脂肪酸甲酯法研究生态有机肥对番茄青枯病的抑制及土壤微生物的影响，结果表明，能通过脂肪酸的研究调查微生物群落结构的变化，施用生态有机肥可显著改善连作地微生物群落组成，调整土壤微生物群落组成之间的比例，提高微生物群落结构和组成的丰富度指数与均匀度指数。３．２．３

栽培措施对土壤微生物遗传多样性的影响

大面

积种植单一品种的作物，人为地排除其他植物种类的竞争以提高作物的产量，结果导致系统中植被较单纯，群落结构趋于简单，群落的物种数和个体数减少，生物多样性降低。夏季休闲期种植小麦通常有较低的微生物多样性，试验证明了夏季休闲相对于轮作有较低的植物生物量，而这对于微生物群落是不利的。Ｚｅｌｌ通过盆栽试验证明，在不同的作物系统下，休闲没有种植作物有最低的微生物多样性。

尤民生等［２８］认为，通过混栽、轮作、休耕等措施可以提高生物群落的多样性。Ｄｉｃｋ［２９］认为，轮作可能比采用单一栽

３栽培措施对土壤生物性状的影响

３．１栽培措施对土壤酶活性的影响

土壤酶在土壤碳、氮、磷、硫等元素的循环中起着重要的生物学催化剂作用，土壤酶和土壤微生物一起共同推动土壤的代谢过程。其活性的强弱直接与土壤肥力因素紧密相关［１３］。

马云华［１４］研究证明，随着连作年限的增加，温室连作土壤中酚酸类物质不断积累，其变化趋势是先升后降，过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶的活性也是同样的变化趋势。吴玉光蔬菜连作，脲酶、磷酸酶活性降低，土壤硝酸等［１５］研究表明，

还原酶的活性与当年施肥有关，与种植年限无关。

樊军等［１６］研究表明，不同作物轮作对土壤酶活性的影响是不同的。豆科作物———苜蓿、豌豆、红豆草等对土壤酶活性的影响程度大于小麦和玉米等禾本科作物，这是因为豆科作物根系可以释放较多的酶，并给土壤留下更多富含氮素的有机残体，后者在土壤中分解后，使土壤含有较多的氮素及其他化合物，促进了土壤生物学活性的增强。米国全［１７］研究证明，高灌水和高施氮量可显著降低土壤脲酶和磷酸酶的活性，水氮协调供应有利于提高土壤蔗糖酶活性。刘建新［１８］苹果与小麦间作后，土壤的脲酶、转化酶、碱性磷研究证明，

酸酶和过氧化氢酶及多酚氧化酶存在显著差异。

申卫收［１９］研究调查了江苏省宜兴市不同蔬菜品种、不同栽培年限、不同栽培基质类型及不同土壤深度的温室大棚蔬菜土壤氮和磷生物转化指标的变化，结果显示，土壤脲酶活性与反硝化细菌数量受不同蔬菜品种的影响，栽培黄瓜的土壤脲酶活性显著小于栽培茄子的土壤，小于栽种芹菜的土壤。随着种植年限的增加，土壤脲酶活性与氨氧化细菌数量有增大的趋势。在种植同一种作物（黄瓜）条件下，基质栽培土壤脲酶活性大于有土栽培土壤。张雪艳［２０］研究表明，在温室夏季休闲期栽培青蒜的处理，土壤多酚氧化酶活性显著高于其他处理，休闲期种植作物的栽培模式其蔗糖酶活性高于休闲处理的栽培模式，但土壤脲酶与磷酸酶活性却低于休闲栽培。

３．２栽培措施对土壤微生物的影响

微生物以其所具有的各种生物化学活性积极参与土壤中各种物质转化过程，是土壤中各种生物化学和生理学过程的动态平衡的主要调节者，微生物种群机构失衡会造成作物减产，土壤质量降低［２１］。土壤微生物多样性包括微生物

55卷02期邢建国，等栽培措施对土壤健康影响的研究

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培的保护性耕作更有利于维持土壤微生物的多样性及活性，并可抑制在单一栽培系统中易繁衍的有害微生物及提高农作物产量。Ｌｕｐｗａｙｉ等［３０］研究表明，在先前生长红三叶草或豆类的小麦地中，微生物多样性显著高于连续种植小减少耕作可能增麦或夏季休耕的小麦地。钟文辉等认为，

［３１］

的处理②和⑤。缩短休闲的时间可以增加土壤的微生物量碳和氮，但是豆类（例如小扁豆和豌豆）在作物的轮作中都增加了土壤的氮含量。

４栽培措施对土壤根结线虫的影响

连年种植的土壤为根结线虫生存提供了丰富的食源和寄生环境。在这种条件下，根结线虫严重为害设施蔬菜的生产。根结线虫为害会造成温室蔬菜减产２０％～３０％。使设施蔬菜的植物寄生线虫种类和密度增加，加重了真菌病害和细菌病害的发生。

李茂胜通过接种试验证明，根结线虫和枯萎病菌在黄瓜上可单独侵染或复合侵染引起枯萎病［３７］。吴凤芝［３８］研究证明，西瓜、甜瓜、黄瓜等瓜类作物连作以后，枯萎病和根结线虫病等病虫害发生严重。

李元研究证明，根结线虫数量的差异与不同作物根系分泌物不同有关，种植豆科作物后明显增加了土壤中线虫的数量，而大葱、甜玉米以及速生叶菜类相比休闲对照对土壤中线虫数量的增长有一定的抑制作用。Ｈａｎｎａ－ＨＹ［３９］，Ｃｏｌｙｅｒ－ＰＤ［４０］研究表明，在种植抗线虫的番茄后轮作黄瓜，黄瓜收获后土壤中线虫数量减少。不同的轮作体系对土传病害的抑制作用存在差异。薛照文研究证明，棉花和高粱轮作能减少线虫群体。有资料证明，葱蒜类、菌类、石刁柏对于线虫而言是抗耐作物，万寿菊对线虫免疫或高抗，它们与黄瓜、番茄等高感作物轮作，可减轻线虫的为害。

加农业土壤中的微生物多样性和生物量；轮作可能比单一栽培耕作有利于维持土壤微生物的多样性及活性，是可持续的土壤管理措施。耕作可能造成酸性土壤微生物量和多样性的降低以及对土壤物理、化学和生物特性和土壤生态系统的多样性的不利影响。３．２．４

栽培措施对土壤微生物功能多样性的影响

农业

系统的生产力主要取决于土壤微生物的作用，土壤微生物在养分循环和抑制真菌方面起重要作用。微生物功能多样性随微生物群落组成的变化而变化，最终改变土壤质量。

杨建华和姚健［３２］利用ＢｉｏｌｏｇＧＮ微平板法研究了农药污染对土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明，土壤微生物的群落功能多样性指数差异显著，农药严重污染的土壤微生物群落功能多样性比无污染土壤群落低，表明农药严重污染会减少能利用的有关碳底物的微生物数量。蔡燕飞，廖宗文报道，ＢｉｏｌｏｇＧＮ微平板分析研究了新开地、连作地施用生态有机肥前后土壤微生物多样性与番茄青枯病的关系，结果表明，连作地施用生态有机肥后土壤微生物群落在ＢｉｏｌｏｇＧＮ微平板温育过程中的ＡＷＣＤ，Ｓｈａｎｎｏｎ，Ｓｉｍｐｓｏｎ，Ｍｅｉｎｔｏｓｈ，Ａｌａｔａｌｏ均匀度指数均显著高于连作地土壤。ＳａｒａＥｌｆｓｔｒａｎｄ进行了４７年的试验研究证明，绿肥能

［３３］

５结论

任何对土壤扰动的活动都能对土壤造成严重影响。在农业活动中，应该采取正确而恰当的措施保护和提高土壤微生物多样性。减少耕作，适当轮作都有利于维持土壤微生物的多样性和活性，利用作物之间的相互作用，增加土壤微生物活性，如何选择恰当的轮作作物有待深入研究。植被的存在既能维持生态平衡又能保护土壤微生物的多样性。农药在低浓度时对土壤微生物几乎不产生影响，高浓度时就会造成微生物活性下降。合理的灌溉能维持土壤微生物的活性。参考文献：

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显著影响土壤微生物群落组成和功能。３．３栽培措施对土壤微生物碳和氮的影响

土壤微生物量碳与土壤肥力和土壤健康有十分紧密的关系，它能反映土壤能量循环、养分转移和运输的情况。土壤微生物量碳和氮可灵敏地反映植物后茬土壤质量的变化。

ＬｉｕＸｉａｏＢｉｎｇ［３４］研究长期连作、耕作和施肥对土壤有机碳和氮的影响。连作小麦、玉米和大豆相对于小麦、玉米和大豆轮作都减少了土壤有机碳和氮，尤其是土壤有机碳。

樊军就长期不同施肥、种植不同作物及轮作等农业

［１６］

措施对土壤微生物量碳和氮的影响进行了研究。结果表明，施肥与种植作物提高了土壤微生物量碳和氮含量，长期使用土粪肥显著提高微生物量碳氮含量，施化肥与有机肥并且种植苜蓿处理微生物量碳氮是长期休闲地的３．７倍，轮作比连作更有利于微生物量碳氮的提高。李海燕［３５］研究证明，轮作比休闲提高了微生物碳。休闲地微生物氮比轮作地高，因为前期多余的氮肥被微生物固定到体内。ＵｐｅｎｄｒａＭ．Ｓａｉｎｊｕ［３６］试验证明，通过两种耕作模式和五种作物轮作模式（两种耕作模式：传统耕作和免耕；五种栽培模式：①连续种植春小麦，②春小麦＋休闲，③春小麦＋小扁豆，④春小麦＋春小麦＋休闲，⑤春小麦＋豌豆＋休闲），土壤的有机碳和可矿化碳没有什么影响，微生物量碳模式④要比模式②提高２６％，微生物量氮也是这样的趋势，除了传统耕种中

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