间混作下小麦根际土壤微生物数量对产量的影响

殷建军，郭庆瑞

（山西省农业科学院高寒区作物研究所，山西大同 037008）

土壤是植物赖以生存的场所，也是微生物生存栖息之地。植物的产量与土壤微生物的含量密切相关。土壤中微生物主要是细菌，真菌和放线菌。细菌和真菌主要分布于土壤表层，而放线菌生长于耕作层土壤中。根际是微生物生活特别旺盛的地方[1-3]。旺盛根际微生物的代谢加强有机质的分解，促进植物营养元素的转化，是植物营养元素循环的推动者。土壤有效氮的产生和反硝化作用造成的氮素损失主要取决于微生物的活动，而微生物固氮又是土壤氮素的主要来源之一，其他营养元素的转化也和微生物关系密切[4-5]。因此，从当今世界农业市场经济需求出发，强化土壤微生物过程的研究，也是十分迫切的。

1 材料和方法

1.1 供试作物及品种

供试作物有小麦、苜蓿、豌豆、油菜。小麦品种为晋春15号，苜蓿品种为紫花白，豌豆品种为中豌2号，油菜品种为高油6号。

1.2 试验地点及条件

试验田设在山西大同东王庄试验地进行，试验地土壤肥力中等，土壤中壤，0～45 cm耕层土壤全氮含量0.190%～0.208%，全磷量0.028%～0.033%，有机质1.30%～1.40%。盆栽试验所用土壤为地表1.5 m以下的生土，生土的养分含量分别为碱解氮11.05 mg/kg，有效磷4.88 mg/kg，速效钾35.28 mg/kg，有机质为0.1%。

1.3 试验方法

1.3.1 小麦混播盆栽试验 采用高30 cm，直径25 cm的瓷花盆种植，每盆装生土20 kg，拌复合肥（含N18%，P46%）。设3个混播处理，小麦单播为对照，3次重复，完全随机排列，处理分别为：小麦混播豌豆、小麦混播苜蓿、小麦混播油菜、小麦单播，各处理设施肥和不施肥两个亚处理。每盆出苗后留小麦及混播作物各10株，在苗期取出小麦5株进行形态指标测定、根际微生物数量的测定。

1.3.2 小麦间作大田试验 试验设3个处理，小麦单作为对照，每个处理3次重复，完全随机排列，处理分别为小麦间作豌豆、小麦间作油菜、小麦间作苜蓿，小麦单作。对小麦不同生育期进行形态调查和测定不同间作下微生物及微生物量的变化。

1.3.3 作物根际微生物数量测定方法 微生物数量分析采用常规稀释平板法，细菌采用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基28～30℃培养2 d计数；真菌采用马丁培养基+孟加拉红+硫酸链霉素培养基23～25℃培养4 d计数；放线菌采用改良高于1号培养基+重铬酸钾培养基28～30℃7 d计数。

2 结果与分析

2.1 盆栽混播豆科、十字花科作物对小麦苗期根际微生物数量的影响

由表1可见，对于细菌数量，小麦混播施肥与不施肥之间差异显著。其中，混播油菜施肥＞混播豌豆施肥＞混播紫花苜蓿施肥＞小麦单作施肥，各处理差异显著。混播豌豆不施肥＞混播油菜不施肥＞混播紫花苜蓿不施肥＞小麦单作不施肥。混播油菜不施肥与混播豌豆不施肥差异不显著，其他处理差异显著。对于真菌数量，小麦混播油菜施肥与不施肥差异不显著，其他施肥与不施肥处理差异显著。施肥处理中混播油菜施肥＞混播豌豆施肥＞混播紫花苜蓿施肥，各处理差异显著。不施肥处理混播油菜＞混播豌豆＞混播苜蓿＞小麦单作，各处理之间差异显著。对于放线菌数量，混播豌豆施肥与不施肥差异显著，其他施肥与不施肥处理差异不显著，施肥处理混播豌豆＞混播油菜＞混播苜蓿＞小麦单作，其中混播苜蓿与小麦单作差异不显著，不施肥处理混播豌豆＞混播油菜＞混播苜蓿＞小麦单作，其中混播苜蓿与小麦单作差异不显著。总微生物数量施肥与不施肥各处理间差异显著，其中施肥处理混播油菜＞混播豌豆＞混播苜蓿＞小麦单作，各处理差异显著。不施肥处理混播油菜＞混播豌豆＞混播苜蓿＞小麦单作，各处理差异显著。得出结论：不论小麦与苜蓿、油菜、豌豆混播都较单作小麦有利土壤三大微生物种群的繁衍增加。所有施肥都较不施肥处理更有利于微生物数量增长。3种微生物中，细菌对增施肥料敏感性更大，因而增施肥对提高细菌量作用更大。

表1 盆栽混播豆科、十字花科作物对小麦苗期根际微生物数量的影响

2.2 小麦与豆科、十字花科作物间作对微生物数量及小麦产量的影响

2.2.1 大田小麦与苜蓿、豌豆、油菜间作对小麦根际微生物数量的影响 由表2可见，细菌数量各处理与单作差异显著，其中小麦间作油菜数量最高，为60.00×107个/g。真菌数量各处理与单作差异显著，其中小麦间作油菜和小麦间作苜蓿数量最高，分别为8.89×103个/g和 8.88×103个/g。放线菌数量各处理与单作差异显著，其中小麦间作油菜数量最高，为605.56×105个/g。总微生物数量：小麦间作油菜数量最高，为605.56×106个/g。总结，不论小麦与苜蓿、油菜、豌豆间作都较单作小麦有利土壤三大微生物种群数量的繁衍增加，而且以间作油菜对微生物数量增加最大。

2.2.2 不同间作对小麦产量构成的影响 由表3可见，小麦间作苜蓿、豌豆、油菜与小麦单作相比，对产量及其构成因素均有不同程度的影响，对株高影响不显著。其中对产量影响最为显著，小麦间作油菜、苜蓿产量分别为9607.5 kg/hm2和9562.5 kg/hm2，与单作相比差异显著。小麦间作豌豆小麦的千粒重为68.49 g，明显高于单作，差异极显著。小麦间作油菜穗数为194万穗/hm2，与单作相比差异显著。因此，在间作试验中小麦与油菜的间作较之与豌豆、苜蓿间作更有利于促进小麦产量提高。

表2 大田小麦与苜蓿、豌豆、油菜间作对小麦根际微生物数量的影响

表3 不同间作对小麦产量及构成因素的影响

3 结论与讨论

3.1 结论

施肥可明显促进根系生长，从而也提高了微生物数量的增加。小麦与苜蓿、豌豆、油菜间混作条件下，都可促进小麦根际微生物数量的增长，对细菌、真菌、放线菌数量的增加都明显高于小麦单作；在间作试验中小麦与油菜的间作较之与豌豆、苜蓿间作更有利于促进小麦产量的提高。

3.2 讨论

土壤微生物是土壤中有机质和矿物养分转化的最重要的参与者，它们的数量和质量直接决定了土壤有机质分解、腐殖质形成的作用周期，并主导了土壤养分转化和循环过程，对作物产量的变化具有决定性作用。本研究表明，小麦与其他作物间作更有利于其产量的增加，产量总体表现为小麦间作油菜＞小麦间作苜蓿＞小麦间作豌豆＞小麦单作。同时，不同间套种植模式会影响根际土壤微生物的数量与多样性[6-8]，这与本试验结果基本一致。归根结底，其增产机理可能是因为土壤—植物—微生物体系，有利于改善植株根系的土壤微环境，使周围的湿度、酸碱度和团粒结构等更适于小麦根系的生长，增强了对水分和养分的吸收，使小麦、油菜、苜蓿等作物的根系活力和根系质量增加，并使微生物数量得到提高，最终增强作物对肥料氮的吸收利用效率。

对作物与根际土壤细菌、真菌、放线菌数量的研究发现，细菌、真菌、放线菌数量和间作作物有密切关系。本研究中，三大微生物种群中以细菌数量最多，放线菌次之，真菌最少，总微生物数量表现为小麦间作油菜＞小麦间作苜蓿＞小麦间作豌豆＞小麦单作，各处理间差异显著。这可能是因为在“小麦—其他作物”间作体系中，作物地上部植株与地下部土壤微生物之间存在互作效应，一方面，地上部植株对地下部土壤生物多样性的形成有重要影响；另一方面，地下部微生物数量和群落多样性的增加又可以调控土壤氮素的转化过程，从而改善作物对土壤中氮素的吸收，确保地上部作物生长良好和产量增加。

参考文献：

［1］郭瑞英，何文寿，王菊兰.小麦氮素营养研究的进展［J］.作物杂志，2003（5）：7-10.

［2］肖 凯，张树华，邹定辉.不同形态氮素营养对小麦光合作用及硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶的影响［J］.应用生态学报，2003，14（9）：1529-1532.

［3］陈 巍，罗金葵，姜慧梅，等.不同形态氮素比例对不同小白菜品种生物量和硝酸盐含量的影响［J］.土壤学报，2004，41（3）：420-425.

［4］孙传范，戴廷波，曹卫星.不同施氮水平下增铵营养对小麦生长和氮素利用的影响［J］.植物营养与肥料学报，2003，9（1）：33-38.

［5］戴延波，曹卫星，荆 奇.氮形态对不同小麦基因型氮素吸收和光合作用的影响［J］.应用生态学报，2001，12（6）：849-852.

［6］章家恩，高爱霞，徐华勤，等.玉米/花生间作对土壤微生物和土壤养分状况的影响［J］.应用生态学报，2009，20（7）：1597-1602.

［7］王 瑛，孟亚利，陈兵林，等.麦棉套作棉花根际非根际土壤微生物和土壤养 ［J］. 生态学报，2006，26（10）：3485-3490.

［8］刘均霞，陆引罡，远红伟，等.玉米、大豆间作对根际土壤微生物数量和酶活性的影响［J］.贵州农业科学，2007，35（2）：60-61.