连作棉田对土壤生态系统的影响及对策
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇连作棉田对土壤生态系统的影响及对策范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘 要：该文综述了连作棉田引起土壤生态系统的改变，包括土壤理化性状、土壤生物酶活、土壤微生物数量和土壤微生物类群的变化等，探究了改善土壤质量以及缓解棉花连作障碍采取的对策措施，为棉花栽培提供技术参考。
中图分类号 S562 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）01-26-03
Effects of Continuous Cropping Cotton Field on Soil Ecosystem
Chen Lan1 et al.
（1Shandong Cotton Research Center，Jinan 250100，China）
Abstract：The change of continuous cropping cotton field leading to the soil ecosystem were summarized，soil physical and chemical properties，soil enzyme activity，quantity of soil microorganism and the changes of physiological groups of soil microbial and so on were included.The improvement of soil quality，the strategy to alleviate cotton continuous cropping obstacles were discussed to technical references for cotton cultivation.
Key words：Cotton；Continuous cropping；Soil；Ecosystem ；Effect；Countermeasure
作物连作可导致土壤微生物生态失衡、病原微生物富集、理化性状变差、病原菌数量增大、有益微生物减少、土壤酶活降低、土壤微生物特性下降，引发植物的各种土传病害。连作使土壤中单一元素的损耗加剧，使土壤次生盐渍化、营养元素失衡，以及分泌自毒物质[1-3]。土壤是重要的环境因素，在作物生长繁育中有着不可替代的作用。土壤功能的多样性受到土壤微生物类型多样性的制约，土壤的质量和健康的变化也与微生物群落结构的变化密切相关，土壤微生物量即微生物生物物质，即是土壤生态系统养分循环过程的动力，又是能量循环的关键[4-9]。因此，要想维持和提高农田地力，必须要有合理的轮作制度和间作作物，合适的生态平衡施肥体系，以及相宜的土壤微生物物质和构造[10-11]。土壤理化性状、作物生产力和土壤肥力的维持重要的衡量标准是土壤微生物量，并且与土壤有机碳密切相关，土壤养分缺乏是造成连作障碍的重要原因。本文就连作对土壤特性、土壤生物酶活、土壤微生物数量和生理类群的影响研究综述如下，并且探究了缓解连作障碍需采取的对策措施。
1 连作对土壤理化特性的影响
作物长期连作后，由于植物生长所必须的营养元素的片面吸收和施肥不当，会导致土壤养分不均衡，特别是微量元素的缺乏常常会引起作物的生长不良。土壤中某些元素间存在不同程度的拮抗作用，并且土壤中钙、锌、硼等元素的有效利用和施用氮磷肥的多少密切相关。徐文修等[12]分析了不同连作年限棉田土壤理化特性和土壤中元素的变化，结果表明，棉田土壤全氮、全钾、速效磷含量均呈下降趋势，土壤容重变化不明显，棉田土壤微生物总量呈明显的下降趋势，真菌数量增多，而细菌和放线菌的数量降低，从而导致微生物菌落的改变。韩春丽等[13]研究了新疆绿洲区不同连作棉田土壤中9种矿质元素的含量、土壤养分进出量和生物循环特性，结果表明，棉田土壤中大量元素和微量元素都相应的减少，因此提出长期单一种植棉田，施肥应重点补充的微量元素有铜、锌和锰，并根据当地土壤肥力情况来补充钾和镁等大量元素。连作土壤植物根系营养吸收不均衡影响酸碱度，应注意防止耕作层土壤向次生盐碱化方向转变。要综合各种影响因素深入研究其变化规律，从而减轻土壤养分不均衡、土壤通透性变差、有机质降低和耕层变浅酸化。
2 连作对土壤生物酶活的影响
自然界中物质循环与土壤微生物分布及酶活密切相关，土壤中有益微生物产生的抗生素对有害微生物有抑制作用。土壤酶活提高如脲酶和磷酸酶等有利于有机质的分解，土壤微环境最强的生理活性包含土壤中微生物群落分布和酶活性，是反映土壤微环境质量和土地生产经营的重要因素[14-15]。土壤酶活性是土壤中生物学活性的总体表现，可以反映土壤生物化学过程，也是衡量土壤肥力高低的决定因素[16]。土壤中所有生化过程都有酶的参与，反映了土壤养分的动态转化并影响土壤有机质的形成。棉花植株的生长情况受到土壤中多酚氧化酶的影响，随着连作与秸秆还田年限的延长，棉田土壤脲酶活性略微下降。在土壤生物化学和物质循环中，土壤酶活反映其动态变化[17]。因此，土壤酶与土壤肥力、物质转化、养分收支和农业措施有着显著的相关性。土壤酶活具有很强的抗逆性是反映土壤质量和肥力好坏的标准，作物随着连作年限的增加，代谢减弱，土壤酶活随之降低，土壤状况恶化。
3 连作对土壤微生物的影响
3.1 连作对土壤微生物数量的影响 李静怡等[18]对植棉区不同连作棉田土壤中微生物数量变化进行了研究，结果表明，不同连作年限棉田土壤中可培养微生物如放线菌和细菌数量减少，而真菌数量在连作10a后大量增加，不同微生物间数量差异较明显。不同生育期其土壤微生物菌群数量差异显著，在4个生育期中细菌和真菌数量有明显差异，放线菌在苗期的数量与其他3个生育期的差异显著。有研究表明，随着花生连作年限的增加，土壤及花生根际中放线菌和细菌数量明显减少，而真菌数量增加显著[19]。另有研究表明，长期烟草连作对土壤微生物数量和多样性影响显著，并导致病害的发生，破坏土壤生态平衡，细菌数量比真菌和放线菌影响更大[20]。这说明连作影响微生态环境，导致植物病源真菌大量富集，加重土传病害，降低作物的抗病性，从而影响作物产量的提高[21-22]。综上所述，连作使土壤中细菌和放线菌数量降低，真菌数量增加，影响土壤微生物的活动。
3.2 连作对土壤微生物类群的影响 土壤质量的好坏和物质代谢过程都与土壤中微生物类群的分布息息相关，连作土壤养分循环中微生物代谢产物能促进植物生长。土壤有机质分解有土壤微生物类群的参与，并且类群数量和合理施肥会影响土壤有机质含量。土壤理化性质受土壤微生物类群活动的影响，作物连作会导致根际土壤有机质含量及有益微生物数量减少，克生物质大量积累，导致作物生长受到抑制[23-24]。土壤中氮、磷元素的转化与土壤微生物数量的多少也密切相关，棉花土壤微生态系统发生生物退化导致连作棉田土壤障碍[25]。棉花连作会导致对一些元素的吸收过多而使土壤中微生物群落失衡，土壤生态系统的和谐稳定与微生物生理类群的多样性和均衡性密切相关。因此，根系微生物种群直接受到根系分泌物的影响，作物长期连作使土壤根际微生物种群多样性减少，导致连作障碍，进而使作物营养缺失，病虫害加重，产量减少。
4 缓解连作障碍采取的对策措施
4.1 选择抗病品种，合理轮作 选用抗病耐病棉花品种，选择硫酸脱绒包衣种子，在播种前晒种可杀死部分病菌。通过轮作倒茬改善土壤理化性状，平衡施肥，做到用地与养地相结合。冬前疏松耕层，松散土壤，改善土壤结构，降低土壤容重，增加孔隙度，促进好气性微生物活动，创造良好的土壤环境促进根系生长。播种前清除田地中的旧地膜、耕翻土地，减少病原。通过轮作改种其他作物使前茬作物根区土壤中的大量病原菌失去适宜的营养源，减少棉花连作土壤中的病原菌数量并抑制土壤病原菌繁殖。合理的轮作倒茬能显著促进固氮菌的增加，可以刺激微生物活性提高，有助于土壤中有效氮的合成，利于土壤养分的转化和积累。
4.2 科学田管，平衡施肥 增施有机肥不仅能补充土壤养分，抑制土壤中有害病菌，而且能改善土壤的团粒结构，提高化肥利用率，满足棉花对各营养元素的需求，提高土壤的通透性及保肥性。微量元素是棉花生长过程中不可或缺的，因此微肥的施用对提高棉花的抗逆性、增加棉花产量起到了显著作用。根据当地土壤基础肥力实施科学配方施肥满足棉花生长所需的各种营养元素，增施微肥并增加棉花根区有益拮抗菌的数量，从而提高棉花抗病抗逆性抑制棉花土壤中病原菌数量，达到棉花增产增收的效果[26]。
4.3 采取生物技术，改变土壤生物组成 通过生物降解技术、营养调控技术、自毒物质消减技术，消除或减缓土壤病菌的生长，促使棉花正常发育。通过工业发酵制成活菌制剂，向棉花根际微生态环境引入有益菌，改变棉花根际的生物组成，为减轻植株中自毒物质进人土壤微生态环境可以清除植株残茬[27]。向连作棉田中接种复合生防菌活菌制剂，丰富棉花根际土壤微生物多样性，并在连作棉田中繁殖大量有益拮抗菌成为棉花土壤中优势微生物种群，并利用有益菌群产生的抗性物质或重寄生等作用抑制土传病原菌的繁殖。
参考文献
[1]Van Bruggen，A H C，Semenov A M.A new approach to the search for indices of root diseases suppression[J].Australasian Plant pathology，1999，28：4-10.
[2]Meyer J R，Shew H D.Soil suppressive to black root rot of burleyobacco，Caused by Thielaviopsis basicola[J].Phytopathology，1991，81：946-954.
[3]MUNNS parative physiology of salt and water stress[J].Plant，Cell and Environment，2002，25（2）：239-250 .
[4]杨滨娟，黄国勤，钱海燕.秸秆还田配施化肥对土壤温度根际微生物及酶活性的影响[J].土壤学报，2014，51（1）：150-157.
[5]汤宏，沈建林，张杨珠，等.秸秆还田与水分管理对稻田土壤微生物量碳、氮及溶解性有机碳、氮的影响[J].水土保持学报，2013，27（1）：240-246.
[6]刘瑜，梁永超，褚贵新，等.长期棉花连作对北疆棉区土壤生物活性与酶学性状的影响[J].生态环境学报，2010，19（7）：1586-1592.
[7]刘骁蓓，涂仕华，孙锡发，等.秸秆还田与施肥对稻田土壤微生物生物量及固氮菌群落结构的影响[J].生态学报，2013，33（17）：5210-5218.
[8]Egamberdieva D，Renella G，Wirth S，et al.Secondary salinity effects on soil microbial biomass[J].Biol Fertil Soils，2010，46（5）：445-449.
[9]李延茂，胡江春，汪思龙，等.森林生态系统中土壤微生物的作用与应用[J].应用生态学报，2004，15（10）：1943-1946.
[10]李春格，李晓鸣，王敬国.大豆连作对土体和根际微生物群落功能的影响[J].生态学报，2006，26（4）：1144-1150.
[11]陈慧，郝慧荣，熊君，等.地黄连作对根际微生物区系及土壤酶活性的影响[J].应用生态学报，2007，18（12）：2755-2759.
[12]徐文修，罗明，李大平，等.不同连作年限棉田土壤理化性质及微生物区系变化规律研究[J].干旱地区农业研究，2014，32（3）：134-138.
[13]韩春丽，刘娟，张旺锋，等.新疆绿洲农田土壤-棉花系统9种矿质元素生物循环特征[J].生态学报，2010，30（22）：6234-6241.
[14]杜慧玲，李恋卿，潘根兴，等.粉煤灰结合施肥对土壤微生物和酶活性的效应[J].土壤与环境，2001，10（1）：20-22.
[15]宋日，吴春胜，牟金明，等.玉米根茬留田对土壤微生物量碳和酶活性动态变化特征的影响[J].应用生态学报，2002，13（3）：303-306.
[16]贺丽娜，梁银丽，高静，等.连作对设施黄瓜产量和品质及土壤酶活性的影响[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2008，36（5）：155-159.
[17]李银平，林忠东，李小斌，等.北疆连作棉田轮作倒茬模式的研究[J].干旱地区农业研究，2010，28（1）：243-254.
[18]李静怡，杨有才.连作对植棉区土壤微生物数量的影响[J].作物研究，2013，27（4）：355-358.
[19]徐瑞富，王小龙.花生连作田土壤微生物群落动态与土壤养分关系研究[J].花生学报，2003，32（3）：19-24.
[20]盘莫谊，张杨珠，肖嫩群，等.烟草连作对旱地土壤微生物及酶活性的影响[J].世界科技研究与发展，2008，30（3）：295-297.
[21]朱四元，刘头明，汤清明，等.连作苎麻的部分生理生态特征及细胞学观察[J].湖南农业大学学报（自然科学版），2012，38（4）：360-365.
[22]刘军，唐志敏，刘建国，等.长期连作及秸秆还田对棉田土壤微生物量及种群结构的影响[J].生态环境学报，2012，21（8）：1418-1422.
[23]Reeves D W.The role of soil organic matter in maintaining soil quality in continuous cropping systems [J].Soil and Tillage Research，1997，43（1）：131-167.
[24]Liu J G，Li Y B，Jiang G Y，et a1.Allelopathic effects of cotton in continuous cropping[J].Allelopathy Journal，2008，21（2）：299-306.
[25]孙瑞莲，朱鲁生，赵秉强，等.长期施肥对土壤微生物的影响及其在养分调控中的作用[J].应用生态学报，2004，15（10）：1907-1910.
[26]郑倩，李俊华，危常州，等.不同黄萎病抗性棉花品种对土壤微生物数量的影响[J].新疆农业科学，2012，49（3）：502-507.
[27]孙中涛，姚良同，孙凤鸣，等.微生物肥料对棉田土壤生态与棉花生长的影响[J].中国生态农业学报，2005，13（3）：54-56.
（责编：张宏民）