全 文 ：书轮作豆科牧草对连作马铃薯田土壤微生物
菌群及酶活性的影响
曹莉１，秦舒浩１，张俊莲１，师尚礼２，王蒂１
（１．甘肃省作物遗传改良与种质创新重点试验室 甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州７３００７０；
２．草业生态系统教育部重点试验室 甘肃农业大学，甘肃 兰州７３００７０）
摘要：本试验研究了轮作不同种类豆科牧草对连作马铃薯田土壤微生物菌群、数量分布及酶活性的影响。结果表
明，通过轮作箭薚豌豆、天蓝苜蓿和陇东苜蓿３种豆科牧草，对连作马铃薯田土壤可培养细菌和真菌数量分布，微
生物活性，土壤脲酶活性，碱性磷酸酶活性及过氧化氢酶活性均有明显的促进作用，与种植牧草前相比，轮作牧草
后土壤中真菌／细菌最高可降低５０．７２％，说明真菌数量下降，通过轮作不同连作年限马铃薯田土壤微生物菌群从
真菌型向细菌型转化；与种植牧草前相比好气型固氮菌数量最高增加２８３．６９％；脲酶活性最高增加６．４倍；碱性磷
酸酶活性和过氧化氢酶活性均显著提高。但是对连作土壤的改良作用高低还与豆科牧草种类及土壤连作年限有
关，不同连作年限的土壤对不同种类的豆科牧草表现出不同的敏感性。
关键词：豆科牧草轮作；连作马铃薯；土壤微生物；土壤酶活性
中图分类号：Ｓ３４４．１＋３；Ｓ１５４．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２０１３）０３０１３９０７
犇犗犐：１０．１１６８６／ｃｙｘｂ２０１３０３１８
随全膜双垄种植技术及相应耕作覆膜机械的研发应用，陇中半干旱区优势作物马铃薯 （犛狅犾犪狀狌犿狋狌犫犲狉狅狊
狌犿）产量和水分利用效率大幅度提高，种植面积也随之扩大。由于陇中半干旱区特殊的地理位置、降水稀少及热
量不足等因素的影响，致使马铃薯－玉米（犣犲犪犿犪狔狊）轮作种植模式在该区难以实现，加之政府倡导的规模型农
业种植结果的影响及土地总面积的制约，陇中半干旱区马铃薯连作种植在生产中已比较普遍。长期连作易导致
土壤肥力下降，根系分泌物的自毒作用增强，病原微生物数量增加，致使作物产量降低［１，２］。有研究表明，细菌型
土壤向真菌型土壤转化可能是连作障碍的主要特征，随着连作年限的增加，土壤根际真菌数量显著增加，细菌和
放线菌明显减少［３］，土壤微生物种群结构不合理，有害微生物数量逐渐占优势［４］。另有研究表明，连作现象也显
著制约着酶活性；随着连作年限的增加，土壤中碱性磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性逐年降低［５］。连作可能导致马铃
薯产量及产品品质下降，随着马铃薯连作种植的日益突出，探索如何有效地通过降低马铃薯连作障碍，提高马铃
薯产品品质和产量已刻不容缓。已有研究表明，合理轮作是防止土壤连作障碍发生的有效途径。合理轮作中草
田轮作是我国耕作制度的一种古老而有效的方法［６］。近年来，随着农村产业结构的调整，草田轮作、种草养畜正
在西北地区蓬勃发展。而陇中半干旱区属于黄土高原沟壑区，水土流失严重，结合国家西部大开发种草的政策，
实行牧草－马铃薯轮作意义重大［７］。Ｔｒａｂｅｌｓｉ等［８］和 Ｌａｒｋｉｎ［９］用菜豆 （犘犺犪狊犲狅犾狌狊狏狌犾犵犪狉犻狊）、大豆 （犌犾狔犮犻狀犲
犿犪狓）以及大麦 （犎狅狉犱犲狌犿狏狌犾犵犪狉犲）、小麦 （犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿）不同作物分别与连作马铃薯进行轮作，探索了对
于连作马铃薯土壤微环境的影响；研究发现，菜豆、大豆轮作后，对连作马铃薯田土壤微生物群落丰富度、土壤微
生物活性都有明显的促进作用；Ｍｏｕｌｉｎ等［１０］研究了关于菜豆－马铃薯轮作模式对土壤质量的影响，但未出现使
用豆科牧草轮作对连作马铃薯田土壤微环境改良作用的相关研究。目前国内也没有关于豆科牧草对连作马铃薯
土壤微生物群落及酶活性影响的相关报道。因此，本试验通过探究豆科牧草对不同连作年限马铃薯田土壤微生
物种类、数量分布及酶活性的影响，拟筛选适宜的马铃薯－牧草轮作系统。以期为进一步提高半干旱雨养农业马
第２２卷 第３期
Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．３
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
１３９－１４５
２０１３年６月
收稿日期：２０１２１０３０；改回日期：２０１２１２１２
基金项目：中国博士后科学基金（２０１２Ｍ５１２０４２），国家自然科学基金（３１２６０３１１），国家科技支撑计划（２０１２ＢＡＤ０６Ｂ０３），马铃薯产业技术体系专
项（ＣＡＲＳ１０Ｐ１８），甘肃省科技重大项目（１１０２ＮＫＤＭ０２５）和教育部重点项目（２１２１８５）资助。
作者简介：曹莉（１９８９），女，甘肃文县人，在读硕士。Ｅｍａｉｌ：２８０３７１２０８＠ｑｑ．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｑｉｎｓｈ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
铃薯产量、品质以及实现农田可持续发展提供理论依据。
１ 材料与方法
１．１ 试验设计
豆科牧草－马铃薯轮作试验在甘肃省定西市甘肃农业大学综合试验站进行，该试验站主要开展马铃薯抗旱
栽培、品种选育及示范等方面的研究，具有实施马铃薯连作试验的多年连作田。本试验选取已有连作马铃薯１～
４年及７年的５种连作田，马铃薯收获后实施马铃薯－豆科牧草轮作，对每一连作年限马铃薯田均种植箭薚豌豆
（犞犻犮犻犪狊犪狋犻狏犪）、天蓝苜蓿（犕犲犱犻犮犪犵狅犾狌狆狌犾犻狀犪）和陇东苜蓿（犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪）３种豆科牧草，马铃薯连作年限与
牧草种类完全组合，共１５个处理，每个处理设３次重复。于２０１２年４月种植豆科牧草，各种牧草播种量分别为：
陇东苜蓿３０ｋｇ／ｈｍ２、天蓝苜蓿４５ｋｇ／ｈｍ２、箭薚豌豆１２０ｋｇ／ｈｍ２，试验用种子由甘肃农业大学草业生态系统教
育部重点试验室提供，种植面积为３ｍ×２ｍ，牧草种植前对５种连作马铃薯田土壤微生物数量和酶活性进行测
定，此测定值作为对照（ＣＫ），在豆科牧草生长周期完成后对各个指标再次进行测定，通过对２次获得的数据对比
分析，研究豆科牧草对马铃薯连作田土壤微生物变化及酶活性的影响。
１．２ 土壤样品采集
于牧草播种前和牧草完成生长周期后，分别在每个小区内按照Ｓ形选取采样点，用直径４ｃｍ的土钻分别取
土壤表层０～２０ｃｍ土样。每个小区取６个点并混匀为一个样，剔除其中混杂的断根和石块后将每个土样分成两
部分：一部分鲜土采样拿回试验室立即用于测定土壤微生物；另一部分在室温下风干，将风干土过１ｍｍ筛，用于
测量土壤酶活性。
１．３ 测定项目与方法
１．３．１ 土壤微生物测定 用牛肉膏蛋白胨琼脂培养细菌，土壤悬浊液浓度采用１０－３，１０－４，真菌采用马丁氏培
养基，土壤悬浊液浓度取１０－１，１０－２，放线菌采用改良高氏１号培养基，悬浊液浓度均采用１０－３，１０－４，好气型自
生固氮菌采用阿须贝无氮琼脂培养基，悬浊液浓度取１０－２，１０－３，每个培养基浓度重复３次，采用平板涂抹法接
种。然后将真菌置于２５℃恒温箱中培养５ｄ，细菌置于２８℃恒温箱中培养３ｄ，放线菌置于２８℃恒温箱中培养７
ｄ，操作过程在无菌条件下进行，并按下列公式计算每克干土中的菌数：
１ｇ干土中的菌数＝２
个平板菌落数×稀释度×１００
干土的百分数
［１１］
嫌气型自生固氮菌采用厌氧型自生固氮菌培养基，硝化细菌采用氨氧化细菌培养基，反硝化细菌采用反硝化
细菌培养基，以上３种细菌均采用稀释法［１２］，将培养基置于试管中，取稀释梯度分别为１０－４，１０－５，１０－６，１０－７的
土壤悬浊液接于培养基中，每一梯度设置３个重复，另取１支培养基接种无菌水作为对照。嫌气型自生固氮菌于
２８℃恒温箱中培养５ｄ，硝化细菌与反硝化细菌于相同温度下培养１４ｄ。硝化细菌１４ｄ后用格里斯试剂、二苯胺
试剂显色，反硝化细菌１４ｄ后用奈氏试剂、格里斯试剂、二苯胺显色［１２］。所有操作过程均在无菌条件下进行。
最后按照《最大或然数法测数统计表》得出数量指标和菌的近似值［１２］。
１．３．２ 土壤酶活性测定 过氧化氢酶活性测定采用ＫＭｎＯ４ 滴定法［１３］，结果以单位土重消耗的０．０００２ｍｏｌ／Ｌ
高锰酸钾毫升数表示。脲酶活性测定采用苯酚钠次氯酸钠比色法［１３］，结果以每１００ｇ土的ＮＨ４＋Ｎ的毫克数表
示。磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定，结果以每１００ｇ土壤中酚毫克数表示［１３］。
１．４ 数据处理
采用 ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ２００３软件对数据进行处理；用ＤＰＳ７．０５统计软件进行方差分析。
２ 结果与分析
２．１ 轮作豆科牧草对连作马铃薯根际土壤三大微生物数量的影响
随着连作年限增加，土壤真菌数量逐渐增加，细菌数量从连作２年起随连作年限增加而减少（表１）。轮作豆
科牧草后，连作１，２，３，４和７年马铃薯根际土壤细菌数量均显著高于ＣＫ；连作１年的真菌数量变化为：种植天蓝
苜蓿的处理高于ＣＫ，但差异不显著，种植箭薚豌豆和陇东苜蓿的处理都显著高于ＣＫ；连作２年马铃薯田土壤除
种植箭薚豌豆的处理外，真菌数量均显著高于ＣＫ；连作３，４年真菌数量变化趋势与此相似，真菌数量高于ＣＫ；
连作７年马铃薯田土壤仅陇东苜蓿真菌数量低于ＣＫ。
０４１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１３） Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．３
虽然轮作豆科牧草后连作马铃薯田土壤真菌数量均有所增加，但土壤中真菌／细菌与ＣＫ相比呈以下趋势：
连作１年土壤，轮作箭薚豌豆和天蓝苜蓿的处理分别减少了１４．６％和６７．３％，说明土壤微生物种群向细菌型转
化，且轮作天蓝苜蓿对土壤的改良效果最为明显，而轮作陇东苜蓿的土壤增加了２．４％，说明种植陇东苜蓿对连
作１年马铃薯土壤改良效果较弱。连作２年马铃薯土壤与连作１年相似，表现为天蓝苜蓿和箭薚豌豆处理的真
菌／细菌比ＣＫ分别减少了４１．８４％和５０．７２％，土壤微生物种群向细菌型转化，且箭薚豌豆的改良效果突出，而
种植陇东苜蓿后，真菌／细菌增加了４２．８％。连作３年马铃薯土壤，种植天蓝苜蓿和陇东苜蓿，使得真菌／细菌比
ＣＫ减少０．７３％和０．０３％，箭薚豌豆处理的土壤该比值增加了９４．０％。箭薚豌豆，天蓝苜蓿，陇东苜蓿处理后，
连作４年土壤中真菌／细菌分别比ＣＫ减少４６．４％，６１．０％和５２．１％。连作７年土壤，天蓝苜蓿和陇东苜蓿处理
真菌／细菌分别比ＣＫ减少９５．３２％和９５．２８％，种植箭薚豌豆的土壤该值增加了２４．３２％。
轮作３种牧草后，连作１，２，３年土壤放线菌数量均显著高于ＣＫ，连作４年土壤放线菌数量与ＣＫ无显著差
异。连作７年仅陇东苜蓿处理组放线菌数量显著高于ＣＫ，箭薚豌豆和天蓝苜蓿处理的放线菌数量呈下降趋势。
２．２ 轮作豆科牧草对连作马铃薯根际土壤氮素生理群的影响
从连作３年开始，好气型固氮菌数量随连作年限增加而减少（表２）。除连作３年马铃薯土壤外，使用３种豆
科植物轮作后，其他土壤中好气型固氮菌数量与ＣＫ相比均显著增加。通过箭薚豌豆，天蓝苜蓿和陇东苜蓿轮
作，连作１年土壤好气型固氮菌数量分别比ＣＫ高出２０４．０７％，２２６．２１％和２８３．６９％；连作２年土壤好气型固氮
菌数量依次比ＣＫ增加１９．２２，１９．２６和１６．４１倍；连作３年土壤中好气型固氮菌数量比ＣＫ分别降低了２０．３％，
３８．８％和２７．０％；连作４年依次增加４７．０％，７０．４％，１０５．７％。连作７年增加１７２．３％，７７．６％，９９．０％。
表１ 不同牧草轮作条件下三大微生物数量分布
犜犪犫犾犲１ 犉犲犪狋狌狉犲狊狅犳狋犺狉犲犲犿犻犮狉狅狅狉犵犪狀犻狊犿狊狌狀犱犲狉狋犺犲犮狅狀犱犻狋犻狅狀狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犳狅狉犪犵犲狉狅狋犪狋犻狅狀
连作年数
Ｙｅａｒｓｏｆ
ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ
ｃｒｏｐｐｉｎｇ
细菌Ｂａｃｔｅｒｉａ（×１０３）
箭薚豌豆
Ｃｏｍｍｏｎ
ｖｅｔｃｈ
天蓝苜蓿
犕．犾狌狆狌犾犻狀犪
陇东苜蓿
Ｌｏｎｇｄｏｎｇ
ａｌｆａｌｆａ
ＣＫ
真菌Ｆｕｎｇｉ（×１０）
箭薚豌豆
Ｃｏｍｍｏｎ
ｖｅｔｃｈ
天蓝苜蓿
犕．犾狌狆狌犾犻狀犪
陇东苜蓿
Ｌｏｎｇｄｏｎｇ
ａｌｆａｌｆａ
ＣＫ
放线菌Ａｎｔｉｎｏｍｉｅｓ（×１０３）
箭薚豌豆
Ｃｏｍｍｏｎ
ｖｅｔｃｈ
天蓝苜蓿
犕．犾狌狆狌犾犻狀犪
陇东苜蓿
Ｌｏｎｇｄｏｎｇ
ａｌｆａｌｆａ
ＣＫ
１ １４４．４０ａ １２８．０５ａｂ １２４．３７ｂ３１．９３ｃ ３７．４７ａ １２．７２ｂ ３８．６８ａ ９．７０ｂ ４９．６８ａ １５．６９ｂｃ ２７．４５ｂ １．１２ｃ
２ １１５．５０ｂ ２０５．７０ａ １２０．３１ｂ７１．４７ｃ ８．１１ｃ １７．０４ａｂ ２４．４７ａ１０．１８ｂｃ ２６．３４ｂ ４８．２０ａ ４８．１２ａ ８．２０ｂ
３ １０７．１２ａ １３９．８３ａ １３０．０６ａ５９．４２ｂ ４５．３４ａ ２２．５２ｂｃ ２８．２９ｂ１２．９６ｃ ３１．６９ｂ １５．０１ｃ ５１．８７ａ１４．８６ｃ
４ １１９．３４ｂ ２２１．１５ａ １８０．２０ａｂ３５．４０ｃ ２５．９９ａｂ ４３．００ａ ３５．０９ａ１４．３９ｂ １４．５７ａ １７．６１ａ １１．４３ａ１２．４５ａ
７ １２２．０１ｂ ２２３．０６ａ ２２０．９９ａ４２．７４ｃ ６４．３５ａ ３３．２０ｂ ４．４３ｃ１８．１３ｂｃ ４．１８ｂ ５．６７ｂ ２０．１３ａ ５．９２ｂ
注：不同小写字母表示处理间差异显著（犘＜０．０５），下同。
Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｍｏｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔ０．０５ｌｅｖｅｌ．Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
表２ 不同牧草轮作条件下固氮菌数量分布
犜犪犫犾犲２ 犉犲犪狋狌狉犲狊狅犳犪狕狅狋狅犫犪犮狋犲狉狌狀犱犲狉狋犺犲犮狅狀犱犻狋犻狅狀狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犳狅狉犪犵犲狉狅狋犪狋犻狅狀
连作年数
Ｙｅａｒｓｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ
ｃｒｏｐｐｉｎｇ
好气型固氮菌Ａｅｒｏｂｉｃｔｙｐｅａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ（×１０２）
箭薚豌豆
Ｃｏｍｍｏｎｖｅｔｃｈ
天蓝苜蓿
犕．犾狌狆狌犾犻狀犪
陇东苜蓿
Ｌｏｎｇｄｏｎｇａｌｆａｌｆａ
ＣＫ
嫌气型固氮菌Ａｎａｅｒｏｂｉｃｔｙｐｅａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ（×１０４）
箭薚豌豆
Ｃｏｍｍｏｎｖｅｔｃｈ
天蓝苜蓿
犕．犾狌狆狌犾犻狀犪
陇东苜蓿
Ｌｏｎｇｄｏｎｇａｌｆａｌｆａ
ＣＫ
１ ７７．４６ｂ ８３．１１ｂ ９７．７５ａ ２５．４８ｃ １１．９９ｃ ２５．４４ａ １８．７２ｂ １１．５３ｃ
２ １０６．５９ａ １０６．７９ａ ９１．７６ｂ ５．２７ｃ １８．２４ｂ ３１．１７ａ ４．２８ｃ ２．９３ｃ
３ ６９．５２ｂ ５３．３６ｃ ６３．６６ｂｃ ８７．２３ａ ２４．０７ａ ４．７４ｂ ２３．５８ａ ３．４３ｂ
４ ９１．４８ｂ １０６．０７ｂ １２８．０１ａ ６２．２３ｃ ２３．６３ｂ ５５．２９ａ １１．２４ｃ ３．５０ｄ
７ ８３．１５ａ ５４．２５ｂ ６０．７８ｂ ３０．５４ｃ １８．８０ａ １１．５８ｂ ５．４３ｃ ２．７８ｃ
１４１第２２卷第３期 草业学报２０１３年
马铃薯土壤嫌气型固氮菌，随连作年限增加而减少。３种牧草对不同连作年限马铃薯土壤嫌气型固氮菌都
有促进作用，不同处理中各连作年限的马铃薯土壤嫌气型固氮菌数量都显著增加。不同牧草对各年限连作土壤
嫌气型固氮菌促进作用表现为：连作１年土壤，天蓝苜蓿＞陇东苜蓿＞箭薚豌豆；连作２年土壤，天蓝苜蓿＞箭薚
豌豆＞陇东苜蓿；连作３年土壤，箭薚豌豆＞陇东苜蓿＞天蓝苜蓿；连作４年土壤，天蓝苜蓿＞箭薚豌豆＞陇东苜
蓿；连作７年土壤，箭薚豌豆＞天蓝苜蓿＞陇东苜蓿。
马铃薯土壤中反硝化细菌数量从连作２年开始，随连作年限增加而减少（表３）。豆科牧草轮作除对连作１
年的马铃薯土壤硝化细菌数量无显著影响外，其他连作土壤种植豆科牧草后，土壤硝化细菌数量均显著增加。连
作１～４年种植陇东苜蓿的土壤硝化细菌数量增加最为明显，相比ＣＫ分别增加了０．７２，１０．４５，１．５８和１．８８倍。
３种豆科牧草轮作对促进不同连作土壤反硝化细菌生长都有显著效果。其中，陇东苜蓿对促进连作１年的土壤
反硝化细菌生长效果最佳，天蓝苜蓿对连作１，２，４，７年的马铃薯土壤反硝化细菌的生长有明显的促进作用。
表３ 不同牧草轮作条件下硝化细菌数量分布
犜犪犫犾犲３ 犜犺犲犳犲犪狋狌狉犲狊狅犳狀犻狋狉犻犳犻犲狉狌狀犱犲狉狋犺犲犮狅狀犱犻狋犻狅狀狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犳狅狉犪犵犲狉狅狋犪狋犻狅狀
连作年数
Ｙｅａｒｓｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ
ｃｒｏｐｐｉｎｇ
硝化细菌Ｎｉｔｒｉｆｉｅｒ（×１０４）
箭薚豌豆
Ｃｏｍｍｏｎｖｅｔｃｈ
天蓝苜蓿
犕．犾狌狆狌犾犻狀犪
陇东苜蓿
Ｌｏｎｇｄｏｎｇａｌｆａｌｆａ
ＣＫ
反硝化细菌Ｄｅｎｉｔｒｉｆｙｉｎｇｂａｃｔｅｒｉａ（×１０４）
箭薚豌豆
Ｃｏｍｍｏｎｖｅｔｃｈ
天蓝苜蓿
犕．犾狌狆狌犾犻狀犪
陇东苜蓿
Ｌｏｎｇｄｏｎｇａｌｆａｌｆａ
ＣＫ
１ ０．８５ａ ０．５１ａ ０．８７ａ ０．５１ａ １８．９５ｂ ５７．２４ａ ５６．１５ａ １．０９ｃ
２ ３．０４ｂ ２．９３ｂ ４．２８ａ ０．３７ｃ １７．０２ｂ ３７．４０ａ ４．８９ｃ １．７６ｄ
３ １．７１ｂ １．３０ｂ ２．４１ａ ０．８３ｃ ３５．３６ｂ １３．６４ｃ ５３．３３ａ １．６１ｄ
４ １．６５ｂ １．３５ｂｃ ２．３７ａ ０．８２ｃ ２３．６３ａ ２４．５７ａ １８．９３ｂ ０．８２ｃ
７ ３．７６ａ １．３４ｃ １．８１ｂ ０．３３ｄ １９．２２ｂ ３０．３６ａ １１．５５ｃ ０．４４ｄ
２．３ 轮作豆科牧草对连作马铃薯土壤酶活性的影响
随着连作年限增加，过氧化氢酶活性逐年降低，脲酶活性和碱性磷酸酶活性在连作３年之后变化幅度趋于平
稳（表４）。通过轮作，土壤脲酶活性均有不同程度的增高。对于连作１，２及４年，脲酶活性促进作用最大的为箭
薚豌豆，分别比ＣＫ增加３．０５，４．１７，４．７０倍；连作３年土壤以陇东苜蓿促进脲酶活性作用最为显著，比ＣＫ增加
了６．４０倍；连作７年土壤脲酶活性对天蓝苜蓿最为敏感，比ＣＫ增加了５．４７倍。３种豆科牧草对各连作年限碱
性磷酸酶活性的促进作用表现为：连作１和４年对箭薚豌豆反映最为灵敏；连作２，３年及７年对天蓝苜蓿反映最
为灵敏。经过豆科牧草轮作后过氧化氢酶活性表现为：连作１，３，４年土壤，轮作天蓝苜蓿后，过氧化氢酶活性比
使用其他２种牧草高，相比箭薚豌豆和陇东苜蓿，连作１年高出２８．７％，８２．７８％；连作３年高出１．８４％，３．５３％；
连作７年高出６２．７３％，３４．２１％。连作２年和连作７年土壤过氧化氢酶活性，轮作箭薚豌豆后大幅增加，比天蓝
苜蓿分别高出１９．２５％，２８．６７％；比陇东苜蓿分别高出２８．４３％，１４．２３％。
表４ 不同牧草轮作条件下土壤酶活性变化
犜犪犫犾犲４ 犜犺犲犳犲犪狋狌狉犲狊狅犳狊狅犻犾犲狀狕狔犿犲犪犮狋犻狏犻狋狔狌狀犱犲狉狋犺犲犮狅狀犱犻狋犻狅狀狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犳狅狉犪犵犲狉狅狋犪狋犻狅狀
连作年数
Ｙｅａｒｓｏｆ
ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ
ｃｒｏｐｐｉｎｇ
脲酶Ｕｒｅａｓｅ（ｍｇ／ｇ）
箭薚豌豆
Ｃｏｍｍｏｎ
ｖｅｔｃｈ
天蓝苜蓿
犕．犾狌狆狌犾犻狀犪
陇东苜蓿
Ｌｏｎｇｄｏｎｇ
ａｌｆａｌｆａ
ＣＫ
碱性磷酸酶Ａｌｋａｌｉｎｅｐｈｓｏｐｈａｔａｓｅ（ｍｇ／ｇ）
箭薚豌豆
Ｃｏｍｍｏｎ
ｖｅｔｃｈ
天蓝苜蓿
犕．犾狌狆狌犾犻狀犪
陇东苜蓿
Ｌｏｎｇｄｏｎｇ
ａｌｆａｌｆａ
ＣＫ
过氧化氢酶Ｃａｔａｌａｓｅ（ｍＬ／ｇ）
箭薚豌豆
Ｃｏｍｍｏｎ
ｖｅｔｃｈ
天蓝苜蓿
犕．犾狌狆狌犾犻狀犪
陇东苜蓿
Ｌｏｎｇｄｏｎｇ
ａｌｆａｌｆａ
ＣＫ
１ ７３．３３ａ ７１．６１ｂ ４４．３０ｃ１８．１２ｄ ３７．７８ａ ２１．７９ｃ ３３．９０ｂ １８．９９ｃ １９．５７ｂ ２５．１９ａ １３．７８ｄ １７．９５ｃ
２ ７７．５６ａ ７３．２７ｂ ４２．０７ｃ１５．０５ｄ ２１．３０ｂ ２５．３３ａ １８．６２ｃ ８．１９ｄ ２２．８８ａ １９．１９ｂ １７．８２ｂ１４．１３ｃ
３ ３９．４８ｂ ２０．５８ｃ ４３．４１ａ ５．８７ｄ １８．８０ｂ ２０．１７ａ １７．１７ｃ ３．４５ｄ １４．７６ａ １５．０３ａ １４．５２ａ １２．２０ｂ
４ ５１．６０ａ ３４．３２ｃ ３８．８７ｂ ９．０６ｄ ３２．７０ａ ２３．６７ｂ ２１．６７ｃ ５．０９ｄ １２．００ｃ １９．５３ａ １４．５５ｂ ７．０６ｄ
７ ３６．８８ｃ ５３．８１ａ ３９．４１ｂ ８．３１ｄ ２７．９８ｂ ３７．２３ａ ２４．９６ｃ ３．２３ｄ １１．８７ａ ９．２２ｃ １０．３９ｂ ５．６６ｄ
２４１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１３） Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．３
３ 结论与讨论
良好的土壤生态形成是土壤自身质量的结果，是生产优质高产作物的必要条件［１４］。土壤微生物是土壤生态
系统的重要组成成分［１５］，土壤中的微生物数量既能反映土壤中物质和能量代谢的旺盛程度，又能反映土壤肥力
状况，缺乏有机质的土壤微生物数量较少，同时，土壤微生物也被认为是连作障碍的主要因子之一［１６］，微生物的
群落组成可以在一定程度上反映土壤质量。研究土壤微生物数量及微生物群落组成，成为了一种有效鉴定土壤
质量的手段。目前越来越多的研究表明，连作土壤中可培养的微生物数量及微生物多样性指数减小［１７］，连作土
壤的细菌群落结构多样性急剧下降，微生物种类减少，病原菌增多，严重影响到微生态环境的稳定性［１８］，这些都
是造成连作马铃薯土传病害以及产量降低的主要原因。
本试验结果表明，对连作１和２年的土壤，轮作箭薚豌豆和天蓝苜蓿，微生物菌群均向细菌型转化，而轮作陇
东苜蓿后真菌数量没有下降。轮作天蓝苜蓿和陇东苜蓿对连作３和７年的马铃薯土壤有改良作用，其中天蓝苜
蓿改良效果最佳。在３组豆科牧草处理下，连作４年的马铃薯土壤菌群向细菌型转化。连作１～３年土壤，种植
豆科植物易于增加土壤放线菌数量，当连作大于４年时，马铃薯土壤放线菌对豆科植物反映滞后，表现出下降趋
势。
随着微生物研究不断深入，近年来土壤微生物功能群的研究也受到国内外较多学者的关注［１９，２０］。固氮微生
物具有固定大气氮素的能力，对土壤氮素积累及植物氮素营养具有重要意义［２１］。连作马铃薯土壤氮素生理群对
豆科牧草的反映也不相同，表现为：连作１，２年土壤中好气型固氮菌对豆科牧草反应灵敏，数量相对ＣＫ均有大
幅增加。豆科植物对连作３年土壤中好气型固氮菌没有改良作用，其数量未增长反而下降；连作４，７年土壤通过
豆科植物轮作，土壤中的好气型固氮菌也有一定增加。本试验结果表明，天蓝苜蓿对促进马铃薯连作１，２，４年土
壤嫌气型固氮菌生长效果显著，箭薚豌豆对连作３，７年土壤中该菌数量增加有明显促进效果。土壤中氨化作用
所产生的氨，通过硝化细菌活动氧化为硝酸，反硝化细菌又是参与硝酸盐还原必不可少的，因此，土壤中硝化、反
硝化细菌的存在与活动对土壤肥力以及植物营养有重要作用［２２］。本研究表明，连作土壤硝化和反硝化细菌数量
在使用不同的豆科牧草进行轮作后均有不同程度的增加。
土壤酶在土壤生态系统的物质循环和能量转化中起着非常重要的作用［２３］，它不仅是催化土壤中的一切生物
化学反应的重要物质，其活性强弱也是确定土壤各种生物化学过程的动向和强度的重要指标［２４］。土壤酶活性与
土壤生物区系、数量和生物多样性密切相关，二者一起推动着土壤的代谢过程，是土壤质量的生活指标［２５］。因而
土壤酶活性对环境扰动的响应、根际土壤酶功能的重要性、土壤酶研究技术以及土壤酶作为土壤质量的指标等成
为主攻方向［２６］。
Ｔｒａｂｅｌｓｉ等［８］和Ｌａｒｋｉｎ等［２７］已证明，豆科植物轮作后，马铃薯土壤微生物群落复杂程度显著增加；Ｌａｒｋｉｎ
等［２７］的研究结果也显示，绿豆（犞犻犵狀犪狉犪犱犻犪狋犲）和大豆轮作对土壤中可培养的细菌和真菌数量、微生物活性均有
很大程度的影响［９］。这些结果与本试验结果一致。说明与豆科作物轮作可以在一定程度上解决马铃薯连作障
碍；但是，对于土壤改良的效果视连作年限及豆科植物的品种而异。
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４４１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１３） Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．３
犈犳犳犲犮狋狅犳犾犲犵狌犿犻狀狅狌狊犳狅狉犪犵犲狉狅狋犪狋犻狅狀狊狅狀狊狅犻犾犿犻犮狉狅犫犲犮狅狀狊狅狉狋犻狌犿狊犪狀犱犲狀狕狔犿犲
犪犮狋犻狏犻狋狔犻狀犮狅狀狋犻狀狌狅狌狊犾狔犮狉狅狆狆犲犱狆狅狋犪狋狅犳犻犲犾犱狊
ＣＡＯＬｉ，ＱＩＮＳｈｕｈａｏ，ＺＨＡＮＧＪｕｎｌｉａｎ，ＳＨＩＳｈａｎｇｌｉ，ＷＡＮＧＤｉ
（１．ＧａｎｓｕＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｒｏｐＧｅｎｅｔｉｃ＆ＧｅｒｍｐｌａｓｍＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ／ＣｏｌｅｇｅｏｆＡｇｒｏｎｏｍｙ，Ｇａｎｓｕ
ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｒａｓｓｌａｎｄＥｃｏｌｏｇｙＳｙｓｔｅｍ，
ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＧａｎｓｕＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｇｕｍｉｎｏｕｓｆｏｒａｇｅｒｏｔａｔｉｏｎｓｏｎｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｅｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍｓ，ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｄｉｓｔｒｉ
ｂｕｔｉｏｎ，ａｎｄｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｉｎａｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｃｒｏｐｐｅｄｐｏｔａｔｏｆｉｅｌｄ．Ｔｈｅｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ
ｏｆｓｏｉｌｃｕｌｔｕｒａｂｌｅｂａｃｔｅｒｉａａｎｄｆｕｎｇｉ，ｍｉｃｒｏｂｉａｌａｃｔｉｖｉｔｙ，ｓｏｉｌｕｒｅａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙ，ｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆａｌｋａｌｉｎｅｐｈｏｓｐｈａ
ｔａｓｅａｎｄｃａｔａｌａｓｅｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｐｒｏｍｏｔｅｄｉｎｃｏｍｍｏｎｖｅｔｃｈ（犞犻犮犻犪狊犪狋犻狏犪），犕犲犱犻犮犪犵狅犾狌狆狌犾犻狀犪，ａｎｄＬｏｎｇ
ｄｏｎｇａｌｆａｌｆａ（犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪）ｒｏｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｃｒｏｐｐｅｄｐｏｔａｔｏｆｉｅｌｄｓ．Ｆｕｎｇａｌ／
ｂａｃｔｅｒｉａｌｒａｔｉｏｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙ５０．７２％ａｆｔｅｒｌｅｇｕｍｅｓｗｅｒｅｉｎｃｌｕｄｅｄｉｎｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎｓ，ｓｈｏｗｉｎｇｔｈａｔｒｏｔａｔｉｏｎｓｗｉｔｈ
ｃｏｍｍｏｎｖｅｔｃｈａｎｄ犕犲犱犻犮犪犵狅犾狌狆狌犾犻狀犪，ｃｏｎｖｅｒｔｅｄｔｈｅｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｅｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｃｒｏｐｐｅｄｐｏｔａｔｏ
ｆｉｅｌｄｆｒｏｍｆｕｎｇａｌｔｏｂａｃｔｅｒｉａｌｔｙｐｅｓ．Ａｆｔｅｒｔｈｅｉｎｃｌｕｓｉｏｎｏｆｌｅｇｕｍｅｓ，ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆａｅｒｏｂｉｃｔｙｐｅｓｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｆｉｘ
ｉｎｇｂａｃｔｅｒｉａｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ２８３．６９％，ａｎｄｕｒｅａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ６．４ｔｉｍｅｓ．Ｔｈｅｒｅｗｅｒｅａｌｓｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｎ
ｃｒｅａｓｅｓｉｎｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆａｌｋａｌｉｎｅｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅａｎｄｃａｔａｌａｓｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｓｏｉｌｏｆｃｏｎ
ｔｉｎｕｏｕｓｌｙｃｒｏｐｐｉｎｇｐｏｔａｔｏｆｉｅｌｄｄｅｐｅｎｄｓｌａｒｇｅｌｙｏｎｌｅｇｕｍｉｎｏｕｓｆｏｒａｇｅｓｐｅｃｉｅｓ．Ｔｈｅｄｕｒａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ
ｃｒｏｐｐｅｄｓｏｉｌｓｄｅｐｅｎｄｅｄｏｎｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｒｏｐｐｉｎｇｄｕｒａｔｉｏｎｓｗｈｉｃｈｓｈｏｗｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｉｅｓｔｏ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅｓｏｆｆｏｒａｇｅｌｅｇｕｍｅｓ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｌｅｇｕｍｉｎｏｕｓｆｏｒａｇｅｃｒｏｐｒｏｔａｔｉｏｎ；ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｒｏｐｐｉｎｇｐｏｔａｔｏ；ｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｅ；ｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙ
５４１第２２卷第３期 草业学报２０１３年