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土壤酶及其研究法范文1
關鍵詞 紅壤丘陵區；林齡；馬尾松；土壤酶活性；土壤酶指數
中圖分類號 S154.2；S718.51 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2013）15-0165-03
土壤酶是一類具有蛋白質性質的生物催化劑，是土壤生物活動的產物[1]。森林土壤酶在森林生態系統中具有重要作用，參與了土壤中許多重要生物化學過程和物質循環，是表征森林土壤肥力的重要參數，在植被恢復過程中常被用來反應土壤生態系統變化的預警和敏感指標[2-3]。紅壤丘陵區是我國侵蝕較嚴重地區，生態環境極其脆弱[4]。
馬尾松以其抗旱、耐瘠薄、生態適應強及防風固沙等特點，在亞熱帶紅壤丘陵地區大量引種、種植，是我國南方的主要造林樹種[3]。目前，針對馬尾松的研究大多集中在生態系統碳儲量[5]、凋落物動態[6]和林地土壤性質[7]等方面，而對于在植被恢復過程中土壤酶活性隨林齡變化的研究鮮見報道。
現以不同林齡馬尾松人工林為研究對象，分析土壤酶活性隨著林齡演變的規律，探討土壤酶活性對于馬尾松造林過程的意義，以期為紅壤丘陵區的生態恢復提供理論依據。
1 材料與方法
1.1 研究區概況
研究區位于江西省鷹潭市余江縣（東經116°55′，北緯28°15′）。該區屬于中亞熱帶濕潤季風氣候區，年均降水量1 794 mm，年均蒸發量為1 318 mm，降水主要集中在4—6月，雨量分配極不均勻，干濕交替明顯，平均海拔1 100 m。年平均溫17.6 ℃，年平均日照時數1 809 h，≥10 ℃有效積溫為5 528 ℃，年均無霜期262 d。該區地形以崗地為主，海拔在35～60 m，坡度為5°～8°，土壤類型以第四紀紅黏土發育而成的典型紅壤為主。本研究以馬尾松（Pinus massoniana）林為研究對象，林下植被主要有芒（Dicranopteris dichotoma）、白茅草（Imperata cylindrica）和野谷草（Arundinella hirta）等。
1.2 研究方法
1.2.1 土樣采集。2012年4月，在野外詳細調查的基礎上，采用空間代替時間法，選擇營林、管理方法及坡位、坡向和土壤母質一致的6年（PM6）、12年（PM12）、16年（PM16）、20年（PM20）、25年（PM32）、30年（PM30）和45年（PM45）馬尾松人工林為研究對象，選取裸地（CK1）和天然次生林（CK2）為對照樣地（表1）。在20 m×20 m不同林齡馬尾松樣地內用“S”形采樣法選取5點，利用土鉆取0～20 cm厚的土樣，每個土樣3次重復。將每個土樣去掉石礫、動植物殘體及雜質后，混勻，四分法留取約500 g土樣，將土樣分成2份裝入塑封袋內帶回實驗室。一份存于4 ℃冰箱內用于土壤酶活性測定分析，另一份自然風干，研磨，分別過1.00、0.25 mm篩，用于土壤理化性質分析。
1.2.2 樣品測定。土壤pH值、有機質、全氮、全磷、堿解氮、速效磷和速效鉀含量采用《中華人民共和國林業行業標準方法》測定[8]。蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、過氧化氫酶和多酚氧化酶活性具體測定方法參照《土壤酶及其研究法》[9]：蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，以24 h后1 g土壤中含有的葡萄糖量（mg）表示；脲酶活性采用苯酚鈉—次氯酸鈉比色法測定，以24 h后1 g土壤中NH4+-N量（mg）表示；酸性磷酸酶采用Hoffman法測定，以12 h后1 g土壤所消耗酚量（mg）測定；過氧化氫酶采用滴定法測定，以 1 g土壤20 min后消耗0.1 moL/L KMnO4量（mL）表示；多酚氧化酶活性采用典量滴定法測定，以1 g土壤濾液的0.01 moL/L I2體積（mL）數來表示。
1.3 土壤酶指數（Soil enzymes index，SEI）計算方法及相關數據分析
為了全面揭示不同林齡馬尾松人工林土壤酶活性的變化規律，進一步采用土壤酶指數（SEI）說明土壤酶活性在植被恢復過程中的演變特征[1]。土壤酶計算公式[2]如下：
SEI=■wi×SEI（xi）（1）
wi=Ci/C（2）
SEI（xi）=（xi-ximin）/（ximax-ximin）（3）
SEI（xj）=（xjmax-xj）/（xjmax-xjmin）（4）
式（1）～（4）中，wi為土壤酶（i）的權重，Ci為公因子方差，C為公因子方差之和；SEI（xi）為升型酶（i）的隸屬度值，SEI（xj）為降型酶（j）的隸屬度值；（xi）表示土壤酶（i）的活性值，（xj）表示土壤酶（j）的活性值。ximax和ximin分別表示土壤酶（i）活性的最大值和最小值。xjmax和xjmin分別表示土壤酶（j）活性的最大值和最小值。多酚氧化酶采用降型分布函數對土壤酶指數進行計算，其他酶采用升型分布函數對土壤酶指數進行計算。相關性分析及差異性比較采用SPSS13.0（SPSS Inc.，USA）軟件進行分析。
2 結果與分析
2.1 不同林齡馬尾松人工林地土壤酶活性變化特征
不同林齡馬尾松林地土壤養分特征見表2。研究結果表明，裸地在種植馬尾松6年后，土壤中蔗糖酶含量顯著增加，在種植12～20年時土壤中蔗糖酶活性呈相對穩定趨勢，25年后開始穩定增加，到45年達到最大，是CK1的2.55倍，但仍低于天然次生林土壤蔗糖酶活性（表3）。
裸地種植馬尾松后，土壤酸性磷酸酶活性顯著增加，隨林齡增加呈上升趨勢，到45年達到最大，是CK1的5.76倍，為天然次生林（CK2）的92.3%（表3）。
土壤過氧化氫酶的變化趨勢和酸性磷酸酶類似，裸地種植馬尾松后土壤過氧化氫酶活性顯著增大，在種植6～25年時，保持相對穩定，32年后逐漸增加，到45年達到最大，但仍低于天然次生林（CK2）的（3.38±0.12）mL/g（表3）。栽植馬尾松后，土壤脲酶活性增幅達到顯著水平，隨著植被種植年限的增加，土壤脲酶活性呈上升趨勢，到45年達到最大，是CK1的3.88倍，仍低于天然次生林，但二者之間差異并不顯著（表3）。
過氧化氫酶活性變化趨勢與蔗糖酶相似，與CK1相比，不同林齡過氧化氫酶活性均顯著增加，且隨著林齡的增加呈上升趨勢。多酚氧化酶隨著馬尾松種植年限的增加呈現遞減趨勢，到45年時達到最低值，僅占CK1的41.9%，但仍然高于天然次生林（CK2）（表3）。
2.2 土壤酶活性與土壤養分相關性分析
土壤酶活性與土壤養分相關性分析表明（表4），蔗糖酶與有機碳、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀呈極顯著正相關（p
2.3 土壤酶指數（SEI）
由前面對土壤酶活性隨林齡變化的分析可知，馬尾松林齡對土壤酶活性的影響隨土壤酶類型的不同而有一定的差異。為了克服單一土壤酶指標反映土壤性質變化的缺點，引入土壤酶指數作為各酶因子的綜合作用的反映，從而能更加客觀、全面地反映土壤酶活性在整個植被恢復過程中的變化。研究結果表明（圖1），裸地種植馬尾松6年后，SEI呈顯著升高趨勢，在種植12～20年時保持相對穩定，在種植25年后又開始穩定升高，到45年達到最大，是CK1的2.64倍，但低于天然次生林（CK2）。
3 結論與討論
3.1 土壤酶活性
土壤酶能催化土壤中的生物化學反應和物質循環，其活性的高低可以反應土壤的肥力狀況[10]。林齡主要是通過對土壤理化性質、生物區系和土壤水熱狀況的改變，從而間接影響土壤酶活性[3]。張 超等[1]對黃土高原丘陵區植被恢復過程中土壤酶活性的研究表明，植被恢復過程中土壤中脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶、纖維素酶活性顯著增加，但仍然低于天然側柏林，而多酚氧化酶的活性隨著馬尾松林齡的增加而降低。
本研究結果表明，土壤多酚氧化酶活性也隨林齡的增加而降低，與葛曉改等[3]、譚芳林等[11]的研究結果一致；其他酶活性隨林齡的增加而呈總體上升趨勢，與張 超等[1]的研究結果類似。土壤蔗糖酶、脲酶、過氧化氫酶和纖維素酶活性隨馬尾松種植年限增加而增加，這可能是因為紅壤丘陵區低質土壤在種植馬尾松后，根系能夠固定土壤，減少水土流失，同時大量的枯枝落葉返回土壤，增加土壤中的有機質和營養元素含量[1]；同時，隨植被恢復年限的增加，林下植被種類增多，能為土壤微生物提供更多的營養物質，土壤酶活性因而得到提高[12]。土壤多酚氧化酶隨著馬尾松林齡的增加反而降低，這可能是因為土壤無機氮利用率的提高，改變了土壤微生物的群落結構，導致了土壤多酚氧化酶活性的降低[13-14]。
3.2 土壤酶活性與養分相關性
在植被恢復過程中，土壤酶在改善土壤質量中扮演著極其重要的角色，它們能直接影響土壤養分的轉化和代謝過程，可以作為土壤肥力的評價指標[1-2]。Duran et al[15]認為，纖維素酶和土壤中有機質和氮含量之間有著密切的關系，土壤有機質性質決定纖維素酶活性。葛曉改等[3]對紅壤丘陵區不同林齡馬尾松林土壤養分和酶活性關系研究表明，馬尾松土壤養分與土壤酶活性關系密切，土壤有機質含量越高，轉化酶活性越高。張 超等[1]對黃土丘陵區不同林齡人工林刺槐林土壤酶演變特征研究表明，土壤酶與土壤養分因子相關性較強。
本研究結果也表明，土壤酶與土壤養分因子之間存在密切關系。因此，土壤蔗糖酶、脲酶、過氧化氫酶、纖維素酶和多酚氧化酶可以作為土壤肥力和質量的生物學評價指標[16-17]。
3.3 土壤酶指數
土壤酶是較為理想的土壤質量指標，在進行土壤肥力評價時，可以作為土壤肥力狀況的評價指標。但利用單一酶類反映土壤酶活性變化，這存在很大的片面性和局限性，土壤酶指數（SEI）可以克服這一缺點，能更加客觀、全面地反映土壤酶活性隨植被恢復的演變特征。張 超等[8]在對黃土高原丘陵區植被恢復的研究表明，土壤酶指數隨植被種植年限的增加而增加，結果認為土壤酶指數可以作為一種土壤肥力評價指標。
本研究表明，在植被恢復過程中，土壤酶指數隨馬尾松林齡的增加呈上升趨勢，45年齡的為裸地上的2.64倍，但仍低于天然次生林的土壤酶指數。
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土壤酶及其研究法范文2
關鍵詞：麻瘋樹（Jatropha curcas L.）；蓋度；土壤重金屬；土壤酶活性；土壤理化性質；影響
中圖分類號：S792.99；S714.3 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）03-0545-03
攀枝花市位于中國西部，是重要的礦業城市[1]，在礦山開采過程中，大量的礦石、尾礦沿江堆放，采礦廢水和選礦廢液的直接排放對河水和沿河土壤都造成了嚴重污染。土壤對重金屬污染物的累積富集作用使得重金屬污染日趨嚴重[2-5]。麻瘋樹（Jatropha curcas L.）作為生物燃料樹種，種子榨油后油中的重金屬含量是否超標應引起重視。
攀枝花市位于長江上游金沙江段，是麻瘋樹適宜的生長區域。這個區域的麻瘋樹群落結構和種群分布格局尚不清楚，不利于麻瘋樹生物多樣性的保護和開發利用。麻瘋樹跨地區、跨生態系統引種對新的地區可能形成入侵的問題正逐漸受到重視。所以對攀枝花金沙江干熱河谷麻瘋樹群落進行調查，獲得麻瘋樹生物地理特點、有害特征以及生物學和生態學特征等方面的資料顯得非常迫切。
本研究對攀枝花市仁和工業區、新鹽邊縣麻瘋樹群落進行調查，對麻瘋樹所生長的土壤重金屬含量進行測定并對土壤肥力、土壤酶活性的變化情況進行分析，以期為麻瘋樹野外環境調查提供參考。
1 研究地區與研究方法
1.1 研究地區概況
攀枝花市位于四川省西南部（101°15′-102°08′ E，26°05′-27°21′ N），地處川、滇南北構造帶中段的安寧河構造帶，東臨攀西地區會理，南靠云南省永仁縣，西臨云南省華坪縣和寧蒗縣，北與涼山州地區德昌縣、鹽源縣接壤，地形切割強烈，垂直分異顯著。攀枝花市是川西南重要的礦業城市，被稱為中國的釩鈦之都。幾十年的開發建設使該區經濟發展迅速，但同時引發的環境問題也比較嚴重，如植被破壞、土壤和水體污染、生態環境惡化等，其中礦渣場對生態系統的破壞尤為嚴重[1，6-8]。
1.2 麻瘋樹群落蓋度分布研究方法
2010年4月在攀枝花市新鹽邊縣、仁和工業區進行采樣，采樣土壤有6種類型，表層（0～20 cm）取樣，根據麻瘋樹的不同演替階段、裸土區以及麻瘋樹和其他植物混生劃分為Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅴ型和Ⅵ型。Ⅰ型，麻瘋樹為優勢種群，蓋度約達90%；Ⅱ型，零星有當地植物生長，麻瘋樹蓋度在60%左右；Ⅲ型，麻瘋樹與當地植物處于競爭生長，麻瘋樹蓋度在10%～30%；Ⅳ型（CK），裸土區，幾乎無任何植物成株生長；Ⅴ型，當地植物劍麻，蓋度50%，沒有麻瘋樹的生長；Ⅵ型，當地植物混合生長，單種植物各自的蓋度均小于1%。將采集的土樣風干、研磨、過篩，將過篩后的土樣約500 g于室溫保存，用于土壤各指標的測定。
1.3 測定指標及方法
1.3.1 土壤理化性質的測定 土壤基本化學性質測定均采用土壤農業化學分析法[9]，其中有機質采用電熱板加熱-K2Cr2O7容量法，水解性氮采用堿解擴散法，有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法，緩效鉀采用1 mol/L HNO3煮沸浸提-火焰光度法，速效鉀采用1 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法。
1.3.2 土壤酶活性的測定 脲酶活性采用靛酚藍比色法測定，酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定，蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定[10]。
1.3.3 土壤重金屬Pb、Cd含量測定 土壤樣品Pb、Cd的全量經過濃HNO3∶HF∶HClO4（2∶1∶2）消化后用瑞利WFX-120A原子吸收分光光度計測定。
1.4 數據統計分析
上述試驗均為3次重復，計算平均值，并采用SAS 8.2 軟件和Excel進行統計分析和作圖。
2 結果與分析
2.1 土壤理化性質、重金屬含量與麻瘋樹群落蓋度的關系
分別對6種不同群落形式的表層土壤pH、有機質、水解性氮、有效磷、緩效鉀、速效鉀和重金屬鉛、鎘含量進行了比較，結果見表1。
土壤pH是土壤重要的化學指標，植被狀況也對土壤pH產生一定的影響作用[11]。表1表明，pH在6種不同的群落形式上變化不同，Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅵ型的pH均高于裸土Ⅳ型，且隨著麻瘋樹蓋度的增加而增加，各類型間pH差異顯著，Ⅴ型pH顯著低于對照。土壤有機質是土壤的一個重要指標[12-15]，是植物營養的主要來源，但是在短時間內土壤有機質的變化不大。與裸土Ⅳ型相比，除了Ⅰ型外，其他類型的土壤表層有機質均顯著高于裸土Ⅳ型，隨麻瘋樹蓋度的增加有機質含量呈現減少趨勢。土壤氮素供應能力的高低主要取決于水解性氮的多少，土壤的礦化作用和植物對氮素的吸收直接影響著水解性氮的增減[16]，因而不同植被類型下水解性氮含量的增減情況有所差異。除Ⅲ型外，其他類型的土壤表層水解性氮均比裸土Ⅳ型減少，且Ⅰ型與裸土Ⅳ型差異顯著。隨麻瘋樹蓋度的增加水解性氮含量逐漸減少。土壤磷素供應狀況主要由土壤有效磷含量來表示。土壤pH、土壤有機質的含量以及土壤的分解狀況和微生物的活動等因素共同影響土壤有效磷的含量[17-20]。與裸土Ⅳ型相比，除Ⅰ型外，其他類型的土壤有效磷均顯著高于裸土Ⅳ型；隨麻瘋樹蓋度的增加有效磷含量先增加后減少。各種類型的群落與裸土Ⅳ型相比，除Ⅴ型外，其他類型的土壤緩效鉀含量均高于裸土Ⅳ型；Ⅰ型、Ⅱ型的土壤速效鉀含量均顯著高于裸土Ⅳ型，其他類型的土壤速效鉀含量均低于裸土Ⅴ型。所調查樣地內土壤重金屬Pb、Cd含量參照中華人民共和國國家標準中土壤環境質量標準（GB 15618—1995），Pb屬于一級（Pb≤35 mg/kg），土壤Pb含量基本保持自然背景水平；有3個樣地Cd含量高于國家允許安全限量（Cd>0.3 mg/kg）[21，22]。
2.2 土壤酶活性與麻瘋樹群落蓋度的關系
土壤脲酶直接參與土壤中含氮有機化合物的轉化[23]，其活性強度常用來表征土壤氮。表2表明，Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型土壤表層脲酶活性分別比裸土Ⅳ型升高了78.9%、39.5%和89.5%，差異達顯著水平。土壤中蔗糖酶直接參與土壤碳素循環[24]，Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型土壤表層的蔗糖酶活性分別比裸土Ⅳ型升高了244.3%、115.9%和186.6%，差異達顯著水平。酸性磷酸酶酶促作用能加速土壤有機磷的脫磷速度，從而提高磷的有效性和供應強度[25]，Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型土壤表層的酸性磷酸酶活性分別比裸土Ⅳ型升高了266.7%、125.0%和208.3%，差異達顯著水平。隨麻瘋樹蓋度的增加，酸性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶活性呈現先升高后降低的趨勢。
3 結論
有麻瘋樹分布的Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅵ型土壤的緩效鉀含量高于裸土Ⅳ型和單一劍麻Ⅴ型。pH在6種不同的群落形式上變化不同，與裸土Ⅳ型相比，隨麻瘋樹蓋度的增加pH逐漸上升趨于堿性，土壤有機質、水解性氮、有效磷含量總體呈現減少的趨勢，速效鉀、緩效鉀含量有所提高。樣地中土壤Pb含量基本保持自然背景水平；有3個樣地Cd含量高于國家允許安全限量標準。
隨著麻瘋樹在群落中的蓋度增加，土壤酸性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性呈現先升高后降低的趨勢。土壤酶活性與植被蓋度和生物量呈較高的相關性，土壤酶主要來自群落中植物的殘體分解，結果表明土壤酶活性隨麻瘋樹蓋度的增加總體呈升高趨勢，說明麻瘋樹使土壤環境條件向著有利于其自身生長的方向演變。麻瘋樹生長需要消耗大量的碳、氮、磷元素，從而導致了隨麻瘋樹蓋度的增加，土壤有機質、水解性氮、有效磷含量呈現逐漸減少的趨勢；有麻瘋樹覆蓋的土壤酸性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶活性均較裸土顯著增加，從而有利于土壤中碳、氮、磷循環。
重金屬的污染對土壤酶活性多表現為抑制作用，在Cd含量超標較嚴重的Ⅱ型樣地中，酸性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶活性受到明顯抑制，其抑制機理可能是重金屬與酶分子中的活性部位結合形成較穩定的絡合物產生了與酶活底物的競爭性抑制作用，或可能由于重金屬通過抑制土壤微生物的生長和繁殖，減少微生物體內酶的合成和分泌，最后導致土壤酶活性下降。
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土壤酶及其研究法范文3
關鍵詞：黃瓜；輪作；大蔥；土壤；連作障礙
中圖分類號：S642.2 文獻標識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.08.008
研究表明，蔬菜連作會導致生長受阻，抗病能力減弱，產品產量和品質下降[1-2]。連作土壤與輪作土壤相比，理化性質變劣[3]，酶活性降低[4]，微生物數目及種群多樣性減少[5]。黃瓜是設施主栽蔬菜，連作障礙已成為制約其高產高效和可持續發展的重要因素。試驗發現，大蔥輪作可顯著減輕黃瓜連作土壤障礙，促進生長，提高產量[6]，對此，前人從根區土壤的理化和生物學特性方面進行了探討[6-8]。根際是植物與土壤進行物質和能量交換最劇烈的區域，根際土壤的理化和生物學特性與非根際土壤明顯不同[9]。本試驗以黃瓜連作土壤為對象，比較研究了大蔥-黃瓜輪作和黃瓜-黃瓜連作兩種栽培模式對后茬黃瓜根際土壤理化和生物學性狀的影響，以期探討大蔥輪作減輕黃瓜連作障礙的機理，為制定合理栽培制度提供理論依據。
1 材料和方法
1.1 材 料
供試土壤取自山東省泰安市岱岳區房村鎮北滕村，為連續種植15年黃瓜的日光溫室耕層土壤。土壤類型為棕壤，屬砂壤土，土壤理化性狀為pH 值6.19，EC值 825 μS·cm-1，堿解氮238.0 mg·kg-1，有效磷151.2 mg·kg-1，速效鉀131.2mg·kg-1。
供試黃瓜（Cucumis sativus L.）品種‘新津11號’，大蔥（Allium fistulosum L.）品種‘元藏大蔥’。
1.2 方 法
1.2.1 試驗設計 試驗于2011年8月—2012年6月在山東農業大學園藝試驗站日光溫室內進行，設2個處理：大蔥-黃瓜輪作（T），黃瓜-黃瓜連作（CK）。每處理30盆，隨機排放?；ㄅ柚睆?0 cm，高25 cm，內裝連作土壤10 kg。裝盆前向土壤中均勻混入復合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）10 g，生育期不再追肥。黃瓜、大蔥分期播種育苗，2011年8月29日同時定植，黃瓜每盆1株，大蔥每盆5株，12月20日拉秧。
后茬于2012年4月25日全部定植黃瓜，常規方法管理，6月20日拉秧。
分別于5月15日、5月25日、6月5日取樣。每處理隨機取5盆，利用雷娟利等[10]方法獲得根際土樣，混合均勻，研磨過2 mm篩，一部分于4 ℃冰箱保存，用于土壤微生物分析；另一部分風干后過1 mm篩，用于土壤酶和理化指標分析。
1.2.2 測定方法
（1）土壤理化性狀。pH值按土水比1∶5（W/V）浸提，用雷磁PHBJ-260便攜式pH計測定，EC值按土水比1∶5（W/V）浸提，用雷磁DDB-303A便攜式電導率儀測定；堿解氮采用堿解擴散法測定，有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定，速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰光度法測定[11]。
（2）土壤微生物數量。細菌采用牛肉膏蛋白胨培養基培養；放線菌采用改良高氏1號培養基培養（每1 000 mL培養基中加入3%重鉻酸鉀3.3 mL）；真菌采用馬丁氏培養基培養（每1 000 mL培養基中加入1%孟加拉紅水溶液3.3 mL，1%鏈霉素3 mL）。微生物數量均采用系列稀釋法計數[12]。
（3） 土壤酶活性。土壤脲酶采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定；磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法測定；過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法測定[13]。
1.2.3 數據統計與分析 采用DPS軟件對數據進行方差分析及最小顯著差異性檢驗。
2 結果與分析
2.1 不同種植模式對黃瓜根際土壤EC值和pH值的影響
伴隨生育期推進，黃瓜根際土壤EC值不斷降低，生育初期輪作黃瓜的根際土壤EC值大于連作黃瓜，但定植40 d后，EC值開始低于連作黃瓜（圖1）。連作和輪作黃瓜根際土壤pH值緩慢升高，輪作黃瓜上升幅度大于連作黃瓜，6月5日輪作黃瓜的根際土壤pH值高于連作黃瓜土壤。
2.2 不同種植模式對黃瓜根際土壤養分含量的影響
由圖2可以看出，根際土中速效氮含量呈先升高后降低趨勢，有效磷和速效鉀含量則持續降低。生育初期，輪作黃瓜根際土壤中的速效氮、有效磷、速效鉀含量高于連作土壤，盡管有效磷含量未達顯著差異水平，說明前茬大蔥吸收的養分較少。隨著植株生長，輪作黃瓜根際土壤中有效磷含量迅速降低，以致低于連作土壤，速效氮與連作土壤無顯著差異，速效鉀含量卻始終較高。
2.3 不同種植模式對黃瓜根際土壤酶活性的影響
脲酶是土壤中主要的水解酶之一，與土壤中尿素的水解密切相關，其酶促產物氨是植物氮源之一；磷酸酶可加速有機磷的脫磷速度，對土壤磷素的有效性具有重要作用，其活性是評價土壤磷素生物轉化方向與強度的指標；過氧化氫酶促過氧化氫的分解，有利于防止它對生物體的毒害作用，其活性則可以反應土壤中氧化過程的強度[13]。根際土壤中3種酶活性均隨黃瓜生長不斷升高，但輪作黃瓜根際土壤酶活性始終高于連作土壤（圖3），6月5日輪作土壤中脲酶、磷酸酶和過氧化氫酶活性分別是輪作土壤的1.24，1.11，1.27倍，說明輪作有利于提高后茬黃瓜根際土壤酶活性。
2.4 不同種植模式對黃瓜根際土壤微生物群落結構的影響
從圖4可以看出，隨著黃瓜的生長，根際土中細菌、真菌和放線菌數目均不斷增加，其中，細菌在土壤微生物群落中占絕對優勢。根際土壤中細菌、放線菌和真菌數初期差異不大，后期輪作黃瓜根際土壤中細菌、放線菌數目顯著高于連作黃瓜，真菌數則顯著低于連作黃瓜。輪作黃瓜根際土壤中真菌數占微生物總量的比例低于連作黃瓜，6月5日土壤真菌所占比例分別為0.28%和0.54%。
3 討 論
設施連作障礙的一個重要原因是土壤酸化、次生鹽漬化和養分失衡[14]。合理輪作可以降低土壤鹽分積累，在一定程度上避免次生鹽漬化的發生[15]。與連作相比，輪作黃瓜的根際土壤EC值降低速度較大，最后低于連作黃瓜根際土壤，可能與輪作植株生長勢較強，吸收土壤中養分較多有關。王柳[16]發現，在不施肥或只施底肥情況下，黃瓜根區土壤pH值總體呈上升趨勢。本試驗中，伴隨黃瓜生育，連作和輪作黃瓜根際土壤pH值均呈升高趨勢，可能與只施用了底肥有關。
輪作黃瓜根際土壤中速效氮、有效磷和速效鉀含量前期較高，說明前茬大蔥吸收養分數量少于黃瓜。伴隨生育進程，黃瓜根際土壤中養分含量快速降低，輪作黃瓜根際有效磷含量低于連作黃瓜，可能因為輪作黃瓜生長旺盛，對磷的吸收較多，同時磷在土壤中移動性較差[17]有關。土壤速效氮含量先升高后降低，可能由于根系生理活動使速效氮在根際發生了富集。欽繩武等[18] 對氮素在根際遷移規律的研究中發現，氮素在旱作根際土壤中會出現富集現象。
土壤酶直接參與土壤中物質的轉化及養分的釋放和固定過程， 與土壤肥力狀況密切相關[19]。本試驗中，大蔥輪作模式下土壤酶活性明顯高于黃瓜連作土壤。吳煥濤等[6]也得出相似的結論。土壤酶活性升高是輪作減輕連作障礙的原因之一。
土壤微生物群落結構的多樣與穩定不僅可提高土壤微生態的穩定性，也可提高土壤的緩沖能力[20]。本研究結果表明，輪作黃瓜根際土壤中可培養細菌及放線菌數目均高于連作黃瓜，可培養真菌數目則低于連作黃瓜，與楊鳳娟[8]、吳鳳芝[21]研究結果一致，表明輪作可以改變土壤微生物群落結構，改善土壤的微生態環境。
本試驗結果表明，大蔥輪作后的黃瓜根際土壤理化及生物學性狀得到明顯改善，可作為防控設施黃瓜連作障礙的一種有效種植模式。
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土壤酶及其研究法范文4
關鍵詞：沼肥；山藥；土壤；效應
中圖分類號：S141．9文獻標識碼：A文章編號：0439－8114（2011）12－2405-02
Effect of Biogas Manure on Yam Soil
FAN Yu－zhen
（Department of Life Science， Hengshui College， Hengshui 053000，Hebei，China）
Abstract： The effect of biogas on the soil fertility， main microbial flora and enzyme activity of the yam soil were studied． The results showed that compared with farmyard manure， biogas manure increased total and available nutrient content， the number of bacteria， actinomycetes， fungi and ammonfying bacteria， the activity of invertase， neutral phosphatase， urease and protease of the yam soil． Biogas manure had good fertility betterment effect on yam soil．
Key words： biogas manure； yam； soil； effect
沼渣及沼液統稱為沼肥，養分全面、肥效高，易被作物吸收，為速緩兼備的有機復合肥。許多研究表明，沼肥既可促進農作物及果蔬的生長發育并提高產量及品質，也有明顯的培肥土壤作用［1］。土壤肥力是提高作物產量及品質的基礎，微生物是土壤物質循環及能量流動的推動者，酶則直接參與土壤物質轉化、養分釋放及固定過程，故三者都是反映土壤質量的重要指標。為了探討沼肥對山藥土壤的肥效作用及其機理，研究了施沼肥對山藥土壤養分、主要微生物類群及酶活性的影響，以期為綜合利用沼肥發酵技術并減少化肥用量及污染，栽培無公害山藥提供參考。
1材料與方法
試驗地是河北饒陽縣大尹村鎮大齊村5年未種山藥的滹沱河河灘沙壤栽培地，品種為麻山藥。試驗設兩個處理，每處理15 m2為一小區，3次重復，隨機排列。對照每公頃施農家肥52 500 kg、復合肥750 kg；試驗每公頃施沼渣52 500 kg、復合肥750 kg；全部肥料均結合春季翻地整地作基肥。從6月底到8月底，試驗每公頃追施80％的沼液7 500 kg，共施3次；對照以相同量的水代替，其他管理措施相同。2009年11月初收獲山藥后，按對角線設點取各處理0～30 cm土層的土樣，按文獻［2－4］的方法測定土壤肥力、微生物類群及酶活性。
2結果與分析
2．1不同處理山藥土壤的肥力變化
不同處理山藥土壤的肥力變化見表1。從表1看出，施沼肥山藥土壤的全量養分及速效養分含量均比相應施農家肥的高，前者的有機質、全氮、全磷、全鉀含量分別比后者提高了4．85％、9．52％、6．25％、3．36％，速效氮、速效磷、速效鉀分別比后者提高了24．84％、16．41％、32.00％。說明施沼肥增加了山藥土壤的養分含量，且速效養分的增加幅度明顯大于全量養分。原因是沼肥既含有豐富的有機質、腐殖質、N、P、K及微量元素等養分，又能促進土壤速效養分的轉化釋放［5］。
2．2不同處理山藥土壤微生物的數量變化
不同處理山藥土壤各類微生物的數量分布不同（表2），與農家肥比較，施沼肥山藥土壤的細菌、放線菌、真菌、氨化細菌及微生物總數分別增加了22．55％、16．62％、12．33％、27．43％、22．53％。土壤微生物依賴于土壤營養及生態環境生存，施沼肥增加了山藥土壤養分并改善了理化環境，同時也為微生物提供了營養及適宜的生態條件，最終使四大類微生物的數量及總數都增加了。因土壤微生物參與土壤有機及無機營養的轉化，為作物生長提供了必需的養分，并對作物的有效養分起著儲備庫及源的作用，故土壤微生物數量的增加反過來又促進了土壤碳、氮、磷等養分的轉化循環，同時也有利于作物生長。
2．3不同處理山藥土壤酶活性的變化
土壤酶是土壤微生物、植物根系及其他生物所產酶的總稱，也是評價土壤肥力的重要指標。酶活性高者，物質與能量代謝相對旺盛，土壤肥力也高。不同處理山藥土壤酶活性的變化見表3，施沼肥山藥土壤的蔗糖酶、中性磷酸酶、脲酶、蛋白酶活性均比施農家肥的高，分別提高了10．79％、18．17％、33．60％、38．55％，說明沼肥有利于提高這些酶活性。蔗糖酶與磷酸酶主要來自植物根系及微生物，前者將蔗糖水解成葡萄糖及果糖，為土壤微生物提供碳源和能源，后者水解含磷有機物并釋放出無機磷供作物吸收利用，故提高了土壤磷素的有效性；脲酶將尿素水解成氨和CO2為作物提供氮素營養；蛋白酶將蛋白質水解成氨基酸，再經脫氨酶的作用釋放出氨，故可促進土壤氮素的轉化及作物吸收。施沼肥山藥土壤的酶活性高，說明該山藥土壤的氮素含量高且轉化速度快。因土壤環境、養分、微生物及酶活性的關系是相互聯系、相互制約的，故不同施肥使山藥土壤的營養狀況及水氣環境產生了差異，就導致了山藥土壤中微生物及酶學特性也發生了變化。
3小結
試驗結果表明，與農家肥比較，施沼肥增加了山藥土壤的全量養分及速效養分含量，增加了細菌、放線菌、真菌及氨化細菌的數量，同時也提高了蔗糖酶、中性磷酸酶、脲酶及蛋白酶的活性。說明沼肥對山藥土壤有較好的培肥作用。
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土壤酶及其研究法范文5
關鍵詞： 刈割；草甸草原；群落特征；土壤微生物；土壤酶活性
中圖分類號：S812.8 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）15-3617-03
Abstract： In the meadow steppe， taking the Leymus chinensis community and Stipa baicalensis community in Hulunbeier as the research sample， the community characteristics， soil microorganism and enzyme activity in mowing disturbance were studied. The results showed that the interference of cutting to Leymus chinensis communities was small， the four index of α diversity of Plant community were higher， the species diversity was more abundant and the growth situation was relatively better than that of Stipa baicalensis community. The number of microorganisms in different mowing areas showed the same trend：bacteria>actinomyces>fungi （P 10～20 cm. The soil depth of urease， catalase， invertase activities in 0～10cm was higher than that in 10～20 cm. The correlation analysis indicated that the α diversity of plant community was positively related to soil microorganisms and soil enzyme activities （P
Key words： meadow steppe； mowing； community features； soil microorganism； soil enzyme activity
不論是天然草地、人工草地還是退耕后新建的草地，除發揮其生態功能外，其主要目的在于利用。草地的利用方式主要有放牧和割草兩種。對于北方溫帶草原而言，放牧和刈割是草場利用和管理的主要方式，同時也是兩個主要的人為干擾因素。由于牧草生產季節不平衡，刈割相對于放牧而言，對于解決牧草生產季節不平衡的問題，確保家畜越冬營養需要起著重要的作用。在廣大牧區，割草地收獲的干草是解決牧草供給季節不平衡的重要手段，也是冬春期間抗災保畜，減少春乏損失的主要措施。
研究在刈割干擾下呼倫貝爾草甸草原羊草和貝加爾針茅群落特征、土壤微生物與酶活性的變化，并進行比較分析，在刈割條件下羊草群落和貝加爾針茅群落哪個生長情況更好，更適合刈割，產量更高等，對于草原的保護和合理利用，草原自然保護區的建設等都具有重要的意義。
1 材料與方法
1.1 研究區概況
采樣地位于呼倫貝爾市陳巴爾虎旗草甸草原。位于49°33′49.4′′-49°43′20.8′′N、118°50′15.7′′-118°58′21.2′′E，海拔695～787 m。屬于中溫帶半干旱大陸性氣候，冬季嚴寒漫長，夏季溫暖短促，年均氣溫-2.6 ℃，最高、最低氣溫分別為38.4 ℃和-49 ℃；年積溫1 580～1 800 ℃，無霜期110 d；年平均降水量350～450 mm，多集中在7～9月且變化較大。草原類型是以羊草（Leymus chininse）p貝加爾針茅（Stipa baicalensis）分別為建群種和優勢種構成，主要伴生種有硬質早熟禾（Poasphondy lodes）p蓬子菜（Galium verum）等。
1.2 試驗設計
1.2.1 樣地設置 根據利用方式不同，將樣地分為放牧和刈割兩個區，再根據建群種不同將每個區劃分為羊草群落（YD）和貝加爾針茅群落（BD）。本研究只對刈割區的羊草群落和貝加爾針茅群落進行研究，刈割區屬于常年正常刈割3年以上，羊草群落和貝加爾針茅群落分別以羊草和貝加爾針茅為建群種。每個群落各設一個樣帶，每個樣帶長100 m，寬2 m，在每個樣帶中隨機取面積為0.5 m×0.5 m的樣方，重復15次。
1.2.2 植物調查與取樣 2012年8月中旬，草原植物群落生物量達到高峰期時，在呼倫貝爾草甸草原刈割草場的羊草群落和貝加爾針茅群落各選取一個樣帶進行調查與取樣。野外植被學調查采用常規調查法[1]。植物多度采用計數法測定、植被蓋度采用目測法測定、用直尺測量每個物種的自然高度、地上生物量測定，齊地面剪取莖葉，然后分種計數并稱取鮮重后，裝入紙袋中自然晾干，稱其干重。
1.2.3 土壤樣品采集 在采取植物樣本的同時采取土壤樣本。每個樣地內用9 cm土鉆隨機選10個樣點，每個取樣點之間間隔10 m，分層取0～10 cm、10～20 cm土壤樣品，同層土樣混合均勻，試驗設3次重復。將土樣保鮮帶回實驗室立即進行試驗，用于土壤微生物和土壤酶活性的測定。
1.2.4 土壤微生物種群數量測定 細菌、放線菌和真菌的活菌計數培養基分別為牛肉膏蛋白胨培養基、高氏1號培養基、孟加拉紅培養基，方法參考文獻[2]。
1.2.5 土壤酶活性的測定 脲酶用靛酚藍比色法測定，酶活性以24 h后1 g土中NH4+-N 的毫克數表示；轉化酶采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，酶活性以24 h后1 g土中葡萄糖的毫克數表示；過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法，酶活性以每克土壤滴定所需0.1 mol/L KMnO4的毫升數來表示[3]。
1.2.6 數據處理
1）重要值。植物群落物種重要值計算公式為：重要值=（相對高度+相對密度+相對蓋度）/3
2）植物群落α多樣性 物種α多樣性指數包括：Margarlef豐富度指數（Ma）、Shannon-Wiener多樣性指數（H′）、Simpson多樣性指數（D）和Pielou均勻度指數（Jp）。
3）數據分析 采用Excel 和SAS 9.13 軟件進行數據分析和作圖。
2 結果與分析
2.1 植物群落數量特征分析
2.1.1 群落蓋度變化 群落蓋度分析結果顯示，兩個群落之間無顯著性差異，貝加爾針茅和羊草的群落蓋度大致相同，相差不大（P>0.05）。貝加爾針茅群落高出羊草群落2.090個百分點（圖1A）。
2.1.2 群落高度變化 群落高度方差分析結果顯示，兩個群落之間無顯著差異，貝加爾針茅和羊草的群落高度大致相同，相差不大（P>0.05）。貝加爾針茅群落高出羊草群落2.217%（圖1A）。
2.1.3 群落密度變化 群落密度變化顯示，兩個群落的密度比較與群落高度和蓋度有所不同，兩個群落之間有顯著差異（P
2.1.4 群落現存量變化 群落現存量變化顯示，不同群落之間存在顯著差異（P
2.2 植物群落α多樣性變化
由表1可知，不同群落在刈割干擾下，Margalef物種豐富度指數、Shannon-Wiener多樣性指數，貝加爾針茅群落相比羊草群落有升高趨勢，Simpson優勢度指數和Pielou均勻度指數，不同群落之間沒有顯著差異，相差不大。
Margalef物種豐富度指數：羊草群落顯著高于貝加爾針茅群落18.110%（P
Shannon-Wiener多樣性指數：不同群落之間有顯著差異，羊草群落顯著高于貝加爾針茅群落35.544%（P
Simpson優勢度指數：不同群落之間無顯著差異，但羊草群落高出貝加爾針茅群落2.20%。
Pielou均勻度指數：不同群落之間無顯著差異，但羊草群落高出貝加爾針茅群落7.07%。
2.3 刈割條件下土壤微生物數量變化
由表2可知，在土壤微生物中，無論是羊草草原還是貝加爾針茅草原土壤，細菌的數量基本上較放線菌高1個數量級，放線菌較真菌高2個數量級。細菌與放線菌和真菌均呈顯著差異（P0.05）。兩類型草原相比較，在0～10 cm土層中放線菌的數量貝加爾針茅草原的要高于羊草草原的，但差異不顯著（P>0.05）。
2.4 刈割對羊草和貝加爾針茅草原土壤酶活性的影響
刈割對羊草和貝加爾針茅草原土壤酶活性的影響情況見表2。兩種類型草原土壤酶活性的垂直分布情況為0～10 cm高于10～20 cm，刈割干擾下兩個土層中土壤脲酶和過氧化氫酶活性相比較，貝加爾針茅草原的要高于羊草草原的，但差異不顯著（P>0.05），而轉化酶的活性羊草草原要高于貝加爾針茅草原的，但差異不顯著（P>0.05）。
2.5 土壤微生物、土壤酶活性與植物群落數量的關系
相關性分析表明，植物群落α多樣性與土壤微生物數量、土壤酶活性呈顯著正相關（P
3 結論與討論
刈割作為草甸草原重要的利用和管理方式之一，對天然草地生態系統而言，是一種人為干擾機制，對草地生態系統及其各組分產生一定的影響。對于刈割干擾下的草甸草原，已經有了一系列的研究，研究表明，刈割可以增加群落的物種數、群落密度以及羊草群落蓋度[4]，同時，隨著刈割頻次的增加，即刈割間隔期間的縮短，群落的地上生物量和地下生物量都有所減少。適量的刈割可以刺激植物的生長，但刈割頻次過多會嚴重影響植物的生長[5]。適度的刈割對土壤微生物和土壤酶的活性也會產生一定的影響[6]，所以研究刈割對草原的影響對于合理利用草地具有重要意義。
貝加爾針茅個體比羊草大，在高度和蓋度兩個指標中貢獻大，高于羊草，可是同一大小的樣方中羊草數量眾多，導致密度指標上羊草要大于貝加爾針茅[7]。而且，由于貝加爾針茅個體大，對別的物種的競爭排斥作用強，導致同一群落的種間競爭過程中，貝加爾針茅會優于羊草[8]，這可能使貝加爾針茅群落的現存量和枯落物量要小于羊草群落。另外這可能也是導致羊草群落α多樣性比貝加爾針茅群落高，因為種間競爭小，就能允許更多的物種共同生存，生物多樣性就高，反之就低。
植物群落與數量特征：在群落與數量特征的五個指標中，不同群落之間高度和蓋度都沒有顯著差異，相差不大，但貝加爾針茅群落略高于羊草群落。而另外兩個，即現存量和密度，不同群落之間有顯著差異，并且都是羊草群落顯著高于貝加爾針茅群落。表明在刈割干擾下，以羊草為建群種的群落所受的影響比貝加爾針茅群落小，生長情況相對更好。
植物群落α多樣性：在刈割干擾下，羊草群落受影響較貝加爾針茅群落小，植物群落α多樣性四個指數都比貝加爾針茅群落高，物種多樣性更豐富。
總之，草甸草原自然保護區在刈割干擾下，羊草群落普遍生長情況相對更好，生物多樣性也更高，而且由于枯落物的量高于貝加爾針茅群落，對土壤肥力的作用也會比貝加爾針茅好，但是就草場的牧草生產力而言，由于貝加爾針茅個體大于羊草，使得貝加爾針茅群落明顯高于羊草群落。另外，雖然貝加爾針茅群落在刈割干擾下生長情況稍劣于羊草群落，但對草甸草原并沒有多大影響，因此，貝加爾針茅群落更適合刈割。在草甸草原自然保護區的建設過程中，可以適當的調整兩個群落的刈割強度和刈割頻次，以便達到最好的利用效果，對此還有待進一步的研究。
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土壤酶及其研究法范文6
關鍵詞：連作障礙；生理特性；土傳病害；自毒作用
中圖分類號：Q948．12 文獻標識碼：A 文章編號：0439－8114（2012）05－0870-03
Damage of Continuous Cropping on Plants and Its Formation Mechanism
XU Hua1，JIANG Meng－jiao1，WEI Yu－kun2，YAN Heng－mei1
（1．College of Engineering Technology， Zhuhai Campus of Beijing Normal University， Zhuhai 519085， Guangdong， China；
2．Chenshan Research Center of Botanical Sciences in Shanghai， Chinese Academy of Sciences， Shanghai 201602， China）
Abstract： The influences of continuous cropping on the morphology， physiology， quality and yield of plants were summarized； and the formation mechanism of continuous cropping obstacle was analyzed from six different aspects， including changes of pests， nutrition content， physicochemical properties， autotoxin substances， enzymatic activities and microbial communities of the soil． The complexity of interaction among plants， soil microbes， soil enzymes and soil nutrients was pointed out to provide prospects for future study on the mechanism of continuous cropping obstacle．
Key words： continuous cropping obstacle； physiological characteristics； soil borne disease； autotoxicity
同一種植物在同一塊土壤上連續種植，將出現植物發育不良、品質降低、產量下降、病蟲害發生嚴重等危害，人們將這種現象稱為連作障礙。植物連作障礙現象在全球普遍存在，尤其在中國、日本、印度等復種指數高的國家分布面積較廣。因此，連作障礙已是植物類生產上亟待解決的一大難題。
盡管人們采用了各種各樣的輪作制度來避免或減少連作障礙的發生，但隨著社會經濟的發展，現代種植業呈現集約化、復種指數高和種類單一的發展趨勢，植物連作障礙現象愈加突出，尤其在蔬菜、果樹、花卉、中草藥和糧食等植物生產中表現的更為普遍?，F綜述了連作對植物的危害，闡述了連作障礙產生的原因，并對今后連作障礙機理研究的重點進行了展望，以期為克服連作障礙提供一定的科學依據。
1 連作對植物造成的影響
1．1 連作對植株形態和生理特性的影響
大豆連作時，根系和根瘤生長發育不良，影響根系對養分的吸收能力以及根瘤的固氮能力，導致株高、節數、葉面積、地上鮮重、地下鮮重、根冠比、根瘤數量等形態指標嚴重降低，并使體內速效養分含量、葉綠素含量、光合速率、可溶性糖和氨基酸含量等生理指標降低［1，2］，而且植株葉面積指數和根瘤數量隨連作年限增加而降低［3］。已有研究證明，輪作能對提高大豆的根瘤固氮能力產生影響［4］。大豆連作后植株體內微量元素如Cu、Zn、Mo、Mn也顯著降低［5］；黃瓜［6］和番茄［7］連作導致植株根系活力下降，且連作3年的黃瓜根系側根多而細長，連作18年的黃瓜根系側根少而粗短［6］，連作25年的黃瓜雌花分化數和坐果率降低，化瓜率增加［8］。光合作用是植物最重要的生理過程之一。有人研究了連作對藥用植物地黃（Rehmannia glutinosa）光合作用的影響，發現連作導致地黃的光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、葉綠素含量顯著降低，SOD活性降低、MDA含量升高，葉肉細胞的結構出現異常。
1．2 連作對植物品質和產量的影響
連作對作物生理產生影響，進而會影響到作物品質和產量。番茄和黃瓜連作，果實口感差，糖酸比、VC含量和可溶性固形物含量降低，硝酸鹽含量升高，品質明顯變劣［7，8］。連作造成土壤大量有害生物的積累，有害生物可使大豆產量、每株粒數和百粒重降低［9］。連作同樣造成大豆品質下降，如秕粒增加，蟲食率和病粒率增加，蛋白質含量下降，脂肪含量增加［3］。煙草連作也使得產量和煙葉質量下降［10］。
2 連作障礙形成的原因
2．1 土壤病蟲害增加
由于同一種類蔬菜在同一地塊的連續種植造成特異土傳病原菌和害蟲在土壤中大量積累，而連年使用農藥又使病原菌的抗藥性增加。特別是近年來由于過多施用化肥導致土壤中病原拮抗菌減少，更加重了土壤病蟲害的發生。韓曉增等［9］用滅菌的連作土壤種植大豆，發現其植株生長特性和產量與非連作土壤無顯著差異，而用未滅菌的連作土壤種植大豆，其生長特性與非連作土壤差異達到顯著水平，這表明有害生物是連作大豆減產的主要障礙因素。雖然滅菌在殺死有害生物的同時也殺死了有益生物，但有益生物對大豆產量的影響遠遠小于有害生物的影響［11］。
設施蔬菜主要土傳病蟲害種類很多，常見的如鐮刀菌（Fusarium oxysporum）［12］和根結線蟲等。吳鳳芝等［8］研究表明，連作25年的黃瓜發病率（秋茬主要是菌核?。└哌_51．2％。
大豆連作時植株根區孢囊線蟲孢囊數顯著增加［4］。根結線蟲也是連作菜地最常見的病害，其寄主范圍廣，除辣椒、蔥、蒜目前尚未發現被侵染外，其余幾乎所有蔬菜都已受到危害，特別是瓜類、茄果類、豆類等受害最重。
2．2 土壤養分嚴重失調
蔬菜從土壤中吸收的養分以K最多，N次之，P最少，而施肥時，一般總是偏重N肥，P肥次之，這樣會造成土壤N含量逐漸增加、K含量很少增加甚至降低、P含量有明顯的富集現象。連作時由于特定作物對肥料的選擇性吸收，容易導致一些元素的缺乏，從而引起蔬菜的生育障礙，如黃瓜連作后土壤中P過剩，K則消耗過多，造成養分失衡［13］。
2．3 土壤理化性質惡化
鄒永久等［14］研究表明，由于大豆連作造成根系分泌有機酸類物質的殘留和積累，使根際土壤酸性增強，引起根系范圍土壤中生化它感現象產生，導致反映土壤有機肥力核心指標的土壤腐殖質總量、胡敏酸（HA），HA／FA（富里酸）比值隨連作年限延長而呈現下降趨勢。設施蔬菜生產中經常出現的問題還有偏施化肥，加上設施內的土壤缺乏雨水淋溶所引起的土壤物理結構的破壞和鹽分的積累。研究發現，連作會造成土壤酸化，進而造成土壤養分有效性改變［15］。
2．4 植物的自毒作用
一些植物可通過地上部淋溶、根系分泌物和植株殘茬等途徑來釋放一些物質對同茬或下茬同種或同科植物生長產生抑制作用，這種現象被稱為自毒作用。
杉木連作土壤中，土壤毒素香草醛含量上升，其在極低的濃度下即可明顯抑制植物根系生長、種子的萌發和土壤微生物的活性，尤其對自身固氮菌抑制作用較強，認為這可能是造成杉木連作障礙的直接原因［16，17］。
自毒物質對連作植物也可以產生間接的影響。近來，先后從豌豆、番茄、黃瓜、西瓜和甜瓜等植物根系分泌物和殘茬中分離出一些自毒物質，這些物質通過影響細胞膜透性、酶活性、離子吸收和光合作用等多種途徑影響植物生長［18］。
2．5 土壤酶活性的改變
土壤酶不僅與土壤養分狀況直接相關，而且可以間接影響植株的生長。張淑香等［19］研究表明，連作大豆根系酚酸物質對大豆胚根生長有明顯抑制作用，其原因是由于連作條件下土壤多酚氧化酶活性升高，導致植株體內生長素氧化酶的活性升高，生長素被分解，最終影響植株的生長發育，多酚氧化酶的活性增強反映大豆連作條件下又一重要土壤特征。傅慧蘭等［20］研究表明，連作大豆根系分泌物使得土壤過氧化氫酶活性下降，從而導致土壤中過氧化氫的積累，對大豆根系毒害作用加重，根系受毒害后使得根系吸收養分受阻，在營養脅迫下，又使根系分泌物的種類和數量都發生改變，反過來又抑制了土壤中酶的活性。戰秀梅等［21］研究表明，連作大豆根系分泌物的種類以及各種分泌物的量比正茬大豆都要多，并且根茬腐解物對大豆根系分泌物中酚酸類物質的種類和物質的量都有影響。
2．6 土壤有益微生物減少
土壤有益微生物對土壤有機物質的分解以及礦物質的釋放起著關鍵的作用。植物生長所需的養分很大一部分是枯枝落葉分解供給的。土壤中分解枯枝落葉的微生物種群數量的減少必然會極大地影響到枯枝落葉的分解，導致營養物質循環受阻，從而影響到植物的生長發育。杉木連栽會導致生產力下降［22，23］。李傳涵等［24］研究發現，杉木林土壤有機質、全氮、水解氮、有效鉀都極顯著低于闊葉林，并且與之一致的是，杉木林土壤細菌、放線菌、微生物總量、硝化細菌的數量比闊葉林低，認為這是由于杉木是常綠樹種，凋落物少，含纖維素量多，因而土壤中的微生物數量少，活性相對較弱，有機質分解較慢。因此，杉木會使土壤肥力下降。
在重迎茬條件下，大豆根際微生物組成的主要變化特征表現在根際細菌和放線菌數量減少，真菌數量增加，單一施用氮磷化肥將更加劇這一趨勢，通過施用有機肥和秸稈還田以及采用保護性施氮技術可以明顯改變這一狀況［25］。
3 研究展望
如前所述，植物連作障礙是由多種原因造成的，多種因素之間相互聯系、相互影響又增加了這一現象的復雜性，如土壤微生物和土壤酶與土壤養分狀況密切相關，土壤微生物與土壤毒素形成、釋放有關，植物自身的生物學特性與土壤微生物種類、數量以及與土壤的狀況有關等。因此，對土壤連作障礙的機理需要做更深入的探討，尤其在土壤養分與毒素方面值得著重研究，以找到克服這一障礙的途徑和方法，為農林業生產服務。
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