不同农艺措施对土壤微生物的影响浅析

2022-09-12

1 背景和意义

土壤是地球环境的重要组成部分, 是大气层、岩石圈、水圈与生物圈互相进行各种复杂作用的交界面, 是微生物活动的重要场所, 同时是农业粮食的基本生产资料。土壤中的微生物是地球各个圈层能量与物质交换的纽带, 是地球土壤中生物和化学循环的引擎, 同时也是农田生态系统的重要环节, 土壤微生物的主要作用包括:分解土壤中的有机质, 促进腐殖质的形成;吸收、固定和吸收养分, 改善和调节植物的养分状况;促进农作物生长, 与农作物形成共生关系, 例如植物菌根;土壤中的有机碳和氮在微生物的作用下得到分解, 产生土壤微量气体;潜移默化地进行有机物污染和重金属污染治理等[1]。土壤中的微生物种类繁多并且数量巨大, 与土壤的肥力有极为紧密的关系, 微生物的活性越高, 通常表示土壤越肥沃。

在上述背景下, 本文旨在浅析诸如连作、大棚种植、施肥和施加农药等不同的农艺措施对土壤微生物产生各种影响, 并提出合理的农艺建议, 调节人类活动对土壤微生物的影响, 对保护土壤微生物群落结构、维护土壤肥力、提高农作物产量, 有积极的现实意义[2]。

2 不同农艺措施对土壤微生物的影响

2.1 连作对土壤微生物的影响

连作的含义是在一年内或连续几年间, 在同一块田地上连续种植单一作物的种植方式。单一农艺措施和单一作物会使土壤中某些特定的微生物群富集。例如, 植物病原真菌, 容易造成作物根部病变, 影响产量;同时, 土壤微生物的数量和活性随着连作而逐步降低, 使分解营养的作用减弱, 造成作物的酶活性降低, 细胞分裂速度变慢, 细胞膜结构受到不同程度的损伤, 影响矿物质的吸收[3]。例如, 长期连作花生的土壤中, 有效微生物的数量连年下降, 在连作3 a的土壤中, 有助于花生吸收钾肥和磷肥的细菌数量减少70%以上, 而花生的病原菌大量繁殖, 引发花生根部的病变。因此, 建议在农艺措施的实务中积极实行轮作, 使有益的土壤微生物的数量和活性增加, 并使单一寄主化的病原体失去生长和繁殖的温床, 改善土地肥力和各种理化性能。

2.2 大棚种植对土壤微生物的影响

目前, 以塑料大棚和温室种植为主要形式的农艺措施得到广泛应用, 主要作用是保护作物越冬或促进作物早熟, 能保温并提高作物产量, 为不同气候类型下的地区提供作物栽培的良好条件。但常年的大棚种植对土壤微生物产生了较大的影响, 使用大棚种植这一农艺措施年限长的土地和年限短的土地中, 前者的微生物数量明显低于后者, 而有害真菌得到大量繁殖, 以曲霉、非病原性腐生性青霉为主, 并存在镰霉、寄生性真菌、长蠕孢菌等病原真菌。另外, 大棚种植下的土壤中, 硝化细菌的绝对数量较外部露地明显增多, 原因在于大棚种植环境中的土壤中比露地含有更多的硝和氮, 使硝化菌活性增强。同时, 氨化细菌、腐霉性真菌的数量也比外部露地多, 土壤中细菌与真菌的比值B/F随之降低, 使作物容易从根部或茎部腐烂或枯萎, 造成大棚种植条件下的土传病害, 说明大棚种植环境中的作物是否病变和病变程度的关键在于土壤微生物结构是否合理。因此, 需进一步深入研究大棚种植环境下的土壤中细菌、放线菌及真菌的种类和优势类群, 研究土壤微生物的比例是否达到合理范围, 对于改进大棚种植的农艺措施, 提高大棚作物的质量和产量, 有十分重要的现实意义。

2.3 施肥对土壤微生物的影响

近年来, 化肥的广泛使用直接影响土壤的化学成分、改变土壤的性状, 使土壤微生物活性和微生物群落结构都受到影响。本文进行了5种施肥处理:化肥处理、中量有机肥 (猪粪) 处理、高量有机肥 (猪粪) 处理、秸秆还田、不施肥, 连续试验3个周期。研究发现, 土壤微生物数量在施肥后明显增加, 长期使用化肥、长期使用有机肥的土壤微生物数量明显高过不施肥或使用无机肥土壤中的微生物数量。另外, 秸秆还田的施肥方法会降低土壤微生物的碳源利用能力, 并降低土壤微生物群落的均匀度。另外, 本文实行堆肥试验, 证明堆肥会影响土壤微生物的数量, 并影响土壤有机碳、氮等成分, 短期使用堆肥可以使土壤微生物的活性和数量得以提升, 长期堆肥会导致堆肥中养分的释放, 并造成土壤有机层中可溶有机物的改变。因此, 使土壤有机层的微生物呼吸强度和活性都降低;同时, 土壤矿物层的微生物呼吸强度和活性都上升。研究还表明, 放线菌的数量会随着有机肥料的使用而增加, 本文通过研究认为, 使用有机肥最能改善土质, 提升土壤微生物活性, 其中以猪粪为最佳有机肥。

2.4 农药对土壤微生物的影响

目前, 农药主要以杀灭害虫为目的, 能直接侵入土壤生态系统, 虽然可以被土壤微生物及其分泌出的酶所降解, 但也直接改变土壤微生物群落的结构, 抑制了土壤微生物的活性。本文试验时, 采用乙草胺喷洒试验田30 d, 检测土壤细菌、放线菌和真菌种群数量, 经对照后表明, 所检测土壤中细菌和放线菌的数量均明显降低, 真菌数量变化未达到显著水平, 但土壤微生物的群落多样性却变得明显, 原因在于土壤中的各个微生物种群之间存在复杂关系, 如协同、共生或偏害、竞争等。试验中处于一定程度的农药污染改变了原有土壤微生物群落内部种群间的竞争关系, 导致原有优势种群丧失优势, 或是其他种类的微生物产生了对农药的抗药性, 客观上达到了保护其他微生物种群的作用, 使土壤微生物群落结构得到改变, 使群落的多样性更加凸显。同时, 试验表明, 农药的施用方法直接关系到对土壤微生物的影响, 单次低剂量或单一种类用药产生的影响较小, 但长期反复使用混合药剂, 会对土壤微生物产生巨大影响。因此, 建议使用类型单一和低毒的农药, 尽量减少混合农药的使用次数。

3 结语

分析表明, 不同农艺措施对土壤微生物有各方面不同程度的影响, 本文提出了相关的建议, 说明有效的农艺措施可以改善土壤微生物生态系统的种群和数量, 提高土壤微生物的活力, 对维持生态平衡、保持土壤肥力和提高作物产量有重要意义。相信随着学科的发展和技术的进步, 农艺措施能为绿色农业的发展开辟更广阔的道路。

摘要：土壤中的微生物是农田生态系统的重要环节, 本文将论述连作、大棚种植、施肥和农药等农艺措施对土壤微生物产生的各种影响, 提出合理的农艺建议, 目的在于保护土壤微生物群落结构、维护土壤肥力, 提高农作物产量。

关键词：农艺措施,土壤微生物