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土壤酶及其研究法范文1
关键词 红壤丘陵区；林龄；马尾松；土壤酶活性；土壤酶指数
中图分类号 S154.2；S718.51 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）15-0165-03
土壤酶是一类具有蛋白质性质的生物催化剂，是土壤生物活动的产物[1]。森林土壤酶在森林生态系统中具有重要作用，参与了土壤中许多重要生物化学过程和物质循环，是表征森林土壤肥力的重要参数，在植被恢复过程中常被用来反应土壤生态系统变化的预警和敏感指标[2-3]。红壤丘陵区是我国侵蚀较严重地区，生态环境极其脆弱[4]。
马尾松以其抗旱、耐瘠薄、生态适应强及防风固沙等特点，在亚热带红壤丘陵地区大量引种、种植，是我国南方的主要造林树种[3]。目前，针对马尾松的研究大多集中在生态系统碳储量[5]、凋落物动态[6]和林地土壤性质[7]等方面，而对于在植被恢复过程中土壤酶活性随林龄变化的研究鲜见报道。
现以不同林龄马尾松人工林为研究对象，分析土壤酶活性随着林龄演变的规律，探讨土壤酶活性对于马尾松造林过程的意义，以期为红壤丘陵区的生态恢复提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
研究区位于江西省鹰潭市余江县（东经116°55′，北纬28°15′）。该区属于中亚热带湿润季风气候区，年均降水量1 794 mm，年均蒸发量为1 318 mm，降水主要集中在4—6月，雨量分配极不均匀，干湿交替明显，平均海拔1 100 m。年平均温17.6 ℃，年平均日照时数1 809 h，≥10 ℃有效积温为5 528 ℃，年均无霜期262 d。该区地形以岗地为主，海拔在35～60 m，坡度为5°～8°，土壤类型以第四纪红黏土发育而成的典型红壤为主。本研究以马尾松（Pinus massoniana）林为研究对象，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 土样采集。2012年4月，在野外详细调查的基础上，采用空间代替时间法，选择营林、管理方法及坡位、坡向和土壤母质一致的6年（PM6）、12年（PM12）、16年（PM16）、20年（PM20）、25年（PM32）、30年（PM30）和45年（PM45）马尾松人工林为研究对象，选取裸地（CK1）和天然次生林（CK2）为对照样地（表1）。在20 m×20 m不同林龄马尾松样地内用“S”形采样法选取5点，利用土钻取0～20 cm厚的土样，每个土样3次重复。将每个土样去掉石砾、动植物残体及杂质后，混匀，四分法留取约500 g土样，将土样分成2份装入塑封袋内带回实验室。一份存于4 ℃冰箱内用于土壤酶活性测定分析，另一份自然风干，研磨，分别过1.00、0.25 mm筛，用于土壤理化性质分析。
1.2.2 样品测定。土壤pH值、有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾含量采用《中华人民共和国林业行业标准方法》测定[8]。蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性具体测定方法参照《土壤酶及其研究法》[9]：蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定，以24 h后1 g土壤中含有的葡萄糖量（mg）表示；脲酶活性采用苯酚钠—次氯酸钠比色法测定，以24 h后1 g土壤中NH4+-N量（mg）表示；酸性磷酸酶采用Hoffman法测定，以12 h后1 g土壤所消耗酚量（mg）测定；过氧化氢酶采用滴定法测定，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测定，以1 g土壤滤液的0.01 moL/L I2体积（mL）数来表示。
1.3 土壤酶指数（Soil enzymes index，SEI）计算方法及相关数据分析
为了全面揭示不同林龄马尾松人工林土壤酶活性的变化规律，进一步采用土壤酶指数（SEI）说明土壤酶活性在植被恢复过程中的演变特征[1]。土壤酶计算公式[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为土壤酶（i）的权重，Ci为公因子方差，C为公因子方差之和；SEI（xi）为升型酶（i）的隶属度值，SEI（xj）为降型酶（j）的隶属度值；（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分别表示土壤酶（i）活性的最大值和最小值。xjmax和xjmin分别表示土壤酶（j）活性的最大值和最小值。多酚氧化酶采用降型分布函数对土壤酶指数进行计算，其他酶采用升型分布函数对土壤酶指数进行计算。相关性分析及差异性比较采用SPSS13.0（SPSS Inc.，USA）软件进行分析。
2 结果与分析
2.1 不同林龄马尾松人工林地土壤酶活性变化特征
不同林龄马尾松林地土壤养分特征见表2。研究结果表明，裸地在种植马尾松6年后，土壤中蔗糖酶含量显著增加，在种植12～20年时土壤中蔗糖酶活性呈相对稳定趋势，25年后开始稳定增加，到45年达到最大，是CK1的2.55倍，但仍低于天然次生林土壤蔗糖酶活性（表3）。
裸地种植马尾松后，土壤酸性磷酸酶活性显著增加，随林龄增加呈上升趋势，到45年达到最大，是CK1的5.76倍，为天然次生林（CK2）的92.3%（表3）。
土壤过氧化氢酶的变化趋势和酸性磷酸酶类似，裸地种植马尾松后土壤过氧化氢酶活性显著增大，在种植6～25年时，保持相对稳定，32年后逐渐增加，到45年达到最大，但仍低于天然次生林（CK2）的（3.38±0.12）mL/g（表3）。栽植马尾松后，土壤脲酶活性增幅达到显著水平，随着植被种植年限的增加，土壤脲酶活性呈上升趋势，到45年达到最大，是CK1的3.88倍，仍低于天然次生林，但二者之间差异并不显著（表3）。
过氧化氢酶活性变化趋势与蔗糖酶相似，与CK1相比，不同林龄过氧化氢酶活性均显著增加，且随着林龄的增加呈上升趋势。多酚氧化酶随着马尾松种植年限的增加呈现递减趋势，到45年时达到最低值，仅占CK1的41.9%，但仍然高于天然次生林（CK2）（表3）。
2.2 土壤酶活性与土壤养分相关性分析
土壤酶活性与土壤养分相关性分析表明（表4），蔗糖酶与有机碳、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾呈极显著正相关（p
2.3 土壤酶指数（SEI）
由前面对土壤酶活性随林龄变化的分析可知，马尾松林龄对土壤酶活性的影响随土壤酶类型的不同而有一定的差异。为了克服单一土壤酶指标反映土壤性质变化的缺点，引入土壤酶指数作为各酶因子的综合作用的反映，从而能更加客观、全面地反映土壤酶活性在整个植被恢复过程中的变化。研究结果表明（图1），裸地种植马尾松6年后，SEI呈显著升高趋势，在种植12～20年时保持相对稳定，在种植25年后又开始稳定升高，到45年达到最大，是CK1的2.64倍，但低于天然次生林（CK2）。
3 结论与讨论
3.1 土壤酶活性
土壤酶能催化土壤中的生物化学反应和物质循环，其活性的高低可以反应土壤的肥力状况[10]。林龄主要是通过对土壤理化性质、生物区系和土壤水热状况的改变，从而间接影响土壤酶活性[3]。张 超等[1]对黄土高原丘陵区植被恢复过程中土壤酶活性的研究表明，植被恢复过程中土壤中脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、纤维素酶活性显著增加，但仍然低于天然侧柏林，而多酚氧化酶的活性随着马尾松林龄的增加而降低。
本研究结果表明，土壤多酚氧化酶活性也随林龄的增加而降低，与葛晓改等[3]、谭芳林等[11]的研究结果一致；其他酶活性随林龄的增加而呈总体上升趋势，与张 超等[1]的研究结果类似。土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶和纤维素酶活性随马尾松种植年限增加而增加，这可能是因为红壤丘陵区低质土壤在种植马尾松后，根系能够固定土壤，减少水土流失，同时大量的枯枝落叶返回土壤，增加土壤中的有机质和营养元素含量[1]；同时，随植被恢复年限的增加，林下植被种类增多，能为土壤微生物提供更多的营养物质，土壤酶活性因而得到提高[12]。土壤多酚氧化酶随着马尾松林龄的增加反而降低，这可能是因为土壤无机氮利用率的提高，改变了土壤微生物的群落结构，导致了土壤多酚氧化酶活性的降低[13-14]。
3.2 土壤酶活性与养分相关性
在植被恢复过程中，土壤酶在改善土壤质量中扮演着极其重要的角色，它们能直接影响土壤养分的转化和代谢过程，可以作为土壤肥力的评价指标[1-2]。Duran et al[15]认为，纤维素酶和土壤中有机质和氮含量之间有着密切的关系，土壤有机质性质决定纤维素酶活性。葛晓改等[3]对红壤丘陵区不同林龄马尾松林土壤养分和酶活性关系研究表明，马尾松土壤养分与土壤酶活性关系密切，土壤有机质含量越高，转化酶活性越高。张 超等[1]对黄土丘陵区不同林龄人工林刺槐林土壤酶演变特征研究表明，土壤酶与土壤养分因子相关性较强。
本研究结果也表明，土壤酶与土壤养分因子之间存在密切关系。因此，土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、纤维素酶和多酚氧化酶可以作为土壤肥力和质量的生物学评价指标[16-17]。
3.3 土壤酶指数
土壤酶是较为理想的土壤质量指标，在进行土壤肥力评价时，可以作为土壤肥力状况的评价指标。但利用单一酶类反映土壤酶活性变化，这存在很大的片面性和局限性，土壤酶指数（SEI）可以克服这一缺点，能更加客观、全面地反映土壤酶活性随植被恢复的演变特征。张 超等[8]在对黄土高原丘陵区植被恢复的研究表明，土壤酶指数随植被种植年限的增加而增加，结果认为土壤酶指数可以作为一种土壤肥力评价指标。
本研究表明，在植被恢复过程中，土壤酶指数随马尾松林龄的增加呈上升趋势，45年龄的为裸地上的2.64倍，但仍低于天然次生林的土壤酶指数。
4 参考文献
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土壤酶及其研究法范文2
关键词：麻疯树（Jatropha curcas L.）；盖度；土壤重金属；土壤酶活性；土壤理化性质；影响
中图分类号：S792.99；S714.3 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）03-0545-03
攀枝花市位于中国西部，是重要的矿业城市[1]，在矿山开采过程中，大量的矿石、尾矿沿江堆放，采矿废水和选矿废液的直接排放对河水和沿河土壤都造成了严重污染。土壤对重金属污染物的累积富集作用使得重金属污染日趋严重[2-5]。麻疯树（Jatropha curcas L.）作为生物燃料树种，种子榨油后油中的重金属含量是否超标应引起重视。
攀枝花市位于长江上游金沙江段，是麻疯树适宜的生长区域。这个区域的麻疯树群落结构和种群分布格局尚不清楚，不利于麻疯树生物多样性的保护和开发利用。麻疯树跨地区、跨生态系统引种对新的地区可能形成入侵的问题正逐渐受到重视。所以对攀枝花金沙江干热河谷麻疯树群落进行调查，获得麻疯树生物地理特点、有害特征以及生物学和生态学特征等方面的资料显得非常迫切。
本研究对攀枝花市仁和工业区、新盐边县麻疯树群落进行调查，对麻疯树所生长的土壤重金属含量进行测定并对土壤肥力、土壤酶活性的变化情况进行分析，以期为麻疯树野外环境调查提供参考。
1 研究地区与研究方法
1.1 研究地区概况
攀枝花市位于四川省西南部（101°15′-102°08′ E，26°05′-27°21′ N），地处川、滇南北构造带中段的安宁河构造带，东临攀西地区会理，南靠云南省永仁县，西临云南省华坪县和宁蒗县，北与凉山州地区德昌县、盐源县接壤，地形切割强烈，垂直分异显著。攀枝花市是川西南重要的矿业城市，被称为中国的钒钛之都。几十年的开发建设使该区经济发展迅速，但同时引发的环境问题也比较严重，如植被破坏、土壤和水体污染、生态环境恶化等，其中矿渣场对生态系统的破坏尤为严重[1，6-8]。
1.2 麻疯树群落盖度分布研究方法
2010年4月在攀枝花市新盐边县、仁和工业区进行采样，采样土壤有6种类型，表层（0～20 cm）取样，根据麻疯树的不同演替阶段、裸土区以及麻疯树和其他植物混生划分为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅴ型和Ⅵ型。Ⅰ型，麻疯树为优势种群，盖度约达90%；Ⅱ型，零星有当地植物生长，麻疯树盖度在60%左右；Ⅲ型，麻疯树与当地植物处于竞争生长，麻疯树盖度在10%～30%；Ⅳ型（CK），裸土区，几乎无任何植物成株生长；Ⅴ型，当地植物剑麻，盖度50%，没有麻疯树的生长；Ⅵ型，当地植物混合生长，单种植物各自的盖度均小于1%。将采集的土样风干、研磨、过筛，将过筛后的土样约500 g于室温保存，用于土壤各指标的测定。
1.3 测定指标及方法
1.3.1 土壤理化性质的测定 土壤基本化学性质测定均采用土壤农业化学分析法[9]，其中有机质采用电热板加热-K2Cr2O7容量法，水解性氮采用碱解扩散法，有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法，缓效钾采用1 mol/L HNO3煮沸浸提-火焰光度法，速效钾采用1 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法。
1.3.2 土壤酶活性的测定 脲酶活性采用靛酚蓝比色法测定，酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定，蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定[10]。
1.3.3 土壤重金属Pb、Cd含量测定 土壤样品Pb、Cd的全量经过浓HNO3∶HF∶HClO4（2∶1∶2）消化后用瑞利WFX-120A原子吸收分光光度计测定。
1.4 数据统计分析
上述试验均为3次重复，计算平均值，并采用SAS 8.2 软件和Excel进行统计分析和作图。
2 结果与分析
2.1 土壤理化性质、重金属含量与麻疯树群落盖度的关系
分别对6种不同群落形式的表层土壤pH、有机质、水解性氮、有效磷、缓效钾、速效钾和重金属铅、镉含量进行了比较，结果见表1。
土壤pH是土壤重要的化学指标，植被状况也对土壤pH产生一定的影响作用[11]。表1表明，pH在6种不同的群落形式上变化不同，Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅵ型的pH均高于裸土Ⅳ型，且随着麻疯树盖度的增加而增加，各类型间pH差异显著，Ⅴ型pH显著低于对照。土壤有机质是土壤的一个重要指标[12-15]，是植物营养的主要来源，但是在短时间内土壤有机质的变化不大。与裸土Ⅳ型相比，除了Ⅰ型外，其他类型的土壤表层有机质均显著高于裸土Ⅳ型，随麻疯树盖度的增加有机质含量呈现减少趋势。土壤氮素供应能力的高低主要取决于水解性氮的多少，土壤的矿化作用和植物对氮素的吸收直接影响着水解性氮的增减[16]，因而不同植被类型下水解性氮含量的增减情况有所差异。除Ⅲ型外，其他类型的土壤表层水解性氮均比裸土Ⅳ型减少，且Ⅰ型与裸土Ⅳ型差异显著。随麻疯树盖度的增加水解性氮含量逐渐减少。土壤磷素供应状况主要由土壤有效磷含量来表示。土壤pH、土壤有机质的含量以及土壤的分解状况和微生物的活动等因素共同影响土壤有效磷的含量[17-20]。与裸土Ⅳ型相比，除Ⅰ型外，其他类型的土壤有效磷均显著高于裸土Ⅳ型；随麻疯树盖度的增加有效磷含量先增加后减少。各种类型的群落与裸土Ⅳ型相比，除Ⅴ型外，其他类型的土壤缓效钾含量均高于裸土Ⅳ型；Ⅰ型、Ⅱ型的土壤速效钾含量均显著高于裸土Ⅳ型，其他类型的土壤速效钾含量均低于裸土Ⅴ型。所调查样地内土壤重金属Pb、Cd含量参照中华人民共和国国家标准中土壤环境质量标准（GB 15618—1995），Pb属于一级（Pb≤35 mg/kg），土壤Pb含量基本保持自然背景水平；有3个样地Cd含量高于国家允许安全限量（Cd>0.3 mg/kg）[21，22]。
2.2 土壤酶活性与麻疯树群落盖度的关系
土壤脲酶直接参与土壤中含氮有机化合物的转化[23]，其活性强度常用来表征土壤氮。表2表明，Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型土壤表层脲酶活性分别比裸土Ⅳ型升高了78.9%、39.5%和89.5%，差异达显著水平。土壤中蔗糖酶直接参与土壤碳素循环[24]，Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型土壤表层的蔗糖酶活性分别比裸土Ⅳ型升高了244.3%、115.9%和186.6%，差异达显著水平。酸性磷酸酶酶促作用能加速土壤有机磷的脱磷速度，从而提高磷的有效性和供应强度[25]，Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型土壤表层的酸性磷酸酶活性分别比裸土Ⅳ型升高了266.7%、125.0%和208.3%，差异达显著水平。随麻疯树盖度的增加，酸性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶活性呈现先升高后降低的趋势。
3 结论
有麻疯树分布的Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅵ型土壤的缓效钾含量高于裸土Ⅳ型和单一剑麻Ⅴ型。pH在6种不同的群落形式上变化不同，与裸土Ⅳ型相比，随麻疯树盖度的增加pH逐渐上升趋于碱性，土壤有机质、水解性氮、有效磷含量总体呈现减少的趋势，速效钾、缓效钾含量有所提高。样地中土壤Pb含量基本保持自然背景水平；有3个样地Cd含量高于国家允许安全限量标准。
随着麻疯树在群落中的盖度增加，土壤酸性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性呈现先升高后降低的趋势。土壤酶活性与植被盖度和生物量呈较高的相关性，土壤酶主要来自群落中植物的残体分解，结果表明土壤酶活性随麻疯树盖度的增加总体呈升高趋势，说明麻疯树使土壤环境条件向着有利于其自身生长的方向演变。麻疯树生长需要消耗大量的碳、氮、磷元素，从而导致了随麻疯树盖度的增加，土壤有机质、水解性氮、有效磷含量呈现逐渐减少的趋势；有麻疯树覆盖的土壤酸性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶活性均较裸土显著增加，从而有利于土壤中碳、氮、磷循环。
重金属的污染对土壤酶活性多表现为抑制作用，在Cd含量超标较严重的Ⅱ型样地中，酸性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶活性受到明显抑制，其抑制机理可能是重金属与酶分子中的活性部位结合形成较稳定的络合物产生了与酶活底物的竞争性抑制作用，或可能由于重金属通过抑制土壤微生物的生长和繁殖，减少微生物体内酶的合成和分泌，最后导致土壤酶活性下降。
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土壤酶及其研究法范文3
关键词：黄瓜；轮作；大葱；土壤；连作障碍
中图分类号：S642.2 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.08.008
研究表明，蔬菜连作会导致生长受阻，抗病能力减弱，产品产量和品质下降[1-2]。连作土壤与轮作土壤相比，理化性质变劣[3]，酶活性降低[4]，微生物数目及种群多样性减少[5]。黄瓜是设施主栽蔬菜，连作障碍已成为制约其高产高效和可持续发展的重要因素。试验发现，大葱轮作可显著减轻黄瓜连作土壤障碍，促进生长，提高产量[6]，对此，前人从根区土壤的理化和生物学特性方面进行了探讨[6-8]。根际是植物与土壤进行物质和能量交换最剧烈的区域，根际土壤的理化和生物学特性与非根际土壤明显不同[9]。本试验以黄瓜连作土壤为对象，比较研究了大葱-黄瓜轮作和黄瓜-黄瓜连作两种栽培模式对后茬黄瓜根际土壤理化和生物学性状的影响，以期探讨大葱轮作减轻黄瓜连作障碍的机理，为制定合理栽培制度提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 材 料
供试土壤取自山东省泰安市岱岳区房村镇北滕村，为连续种植15年黄瓜的日光温室耕层土壤。土壤类型为棕壤，属砂壤土，土壤理化性状为pH 值6.19，EC值 825 μS·cm-1，碱解氮238.0 mg·kg-1，有效磷151.2 mg·kg-1，速效钾131.2mg·kg-1。
供试黄瓜（Cucumis sativus L.）品种‘新津11号’，大葱（Allium fistulosum L.）品种‘元藏大葱’。
1.2 方 法
1.2.1 试验设计 试验于2011年8月—2012年6月在山东农业大学园艺试验站日光温室内进行，设2个处理：大葱-黄瓜轮作（T），黄瓜-黄瓜连作（CK）。每处理30盆，随机排放。花盆直径30 cm，高25 cm，内装连作土壤10 kg。装盆前向土壤中均匀混入复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）10 g，生育期不再追肥。黄瓜、大葱分期播种育苗，2011年8月29日同时定植，黄瓜每盆1株，大葱每盆5株，12月20日拉秧。
后茬于2012年4月25日全部定植黄瓜，常规方法管理，6月20日拉秧。
分别于5月15日、5月25日、6月5日取样。每处理随机取5盆，利用雷娟利等[10]方法获得根际土样，混合均匀，研磨过2 mm筛，一部分于4 ℃冰箱保存，用于土壤微生物分析；另一部分风干后过1 mm筛，用于土壤酶和理化指标分析。
1.2.2 测定方法
（1）土壤理化性状。pH值按土水比1∶5（W/V）浸提，用雷磁PHBJ-260便携式pH计测定，EC值按土水比1∶5（W/V）浸提，用雷磁DDB-303A便携式电导率仪测定；碱解氮采用碱解扩散法测定，有效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定，速效钾采用醋酸铵浸提-火焰光度法测定[11]。
（2）土壤微生物数量。细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基培养；放线菌采用改良高氏1号培养基培养（每1 000 mL培养基中加入3%重铬酸钾3.3 mL）；真菌采用马丁氏培养基培养（每1 000 mL培养基中加入1%孟加拉红水溶液3.3 mL，1%链霉素3 mL）。微生物数量均采用系列稀释法计数[12]。
（3） 土壤酶活性。土壤脲酶采用苯酚-次氯酸钠比色法测定；磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法测定；过氧化氢酶采用高锰酸钾滴定法测定[13]。
1.2.3 数据统计与分析 采用DPS软件对数据进行方差分析及最小显著差异性检验。
2 结果与分析
2.1 不同种植模式对黄瓜根际土壤EC值和pH值的影响
伴随生育期推进，黄瓜根际土壤EC值不断降低，生育初期轮作黄瓜的根际土壤EC值大于连作黄瓜，但定植40 d后，EC值开始低于连作黄瓜（图1）。连作和轮作黄瓜根际土壤pH值缓慢升高，轮作黄瓜上升幅度大于连作黄瓜，6月5日轮作黄瓜的根际土壤pH值高于连作黄瓜土壤。
2.2 不同种植模式对黄瓜根际土壤养分含量的影响
由图2可以看出，根际土中速效氮含量呈先升高后降低趋势，有效磷和速效钾含量则持续降低。生育初期，轮作黄瓜根际土壤中的速效氮、有效磷、速效钾含量高于连作土壤，尽管有效磷含量未达显著差异水平，说明前茬大葱吸收的养分较少。随着植株生长，轮作黄瓜根际土壤中有效磷含量迅速降低，以致低于连作土壤，速效氮与连作土壤无显著差异，速效钾含量却始终较高。
2.3 不同种植模式对黄瓜根际土壤酶活性的影响
脲酶是土壤中主要的水解酶之一，与土壤中尿素的水解密切相关，其酶促产物氨是植物氮源之一；磷酸酶可加速有机磷的脱磷速度，对土壤磷素的有效性具有重要作用，其活性是评价土壤磷素生物转化方向与强度的指标；过氧化氢酶促过氧化氢的分解，有利于防止它对生物体的毒害作用，其活性则可以反应土壤中氧化过程的强度[13]。根际土壤中3种酶活性均随黄瓜生长不断升高，但轮作黄瓜根际土壤酶活性始终高于连作土壤（图3），6月5日轮作土壤中脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性分别是轮作土壤的1.24，1.11，1.27倍，说明轮作有利于提高后茬黄瓜根际土壤酶活性。
2.4 不同种植模式对黄瓜根际土壤微生物群落结构的影响
从图4可以看出，随着黄瓜的生长，根际土中细菌、真菌和放线菌数目均不断增加，其中，细菌在土壤微生物群落中占绝对优势。根际土壤中细菌、放线菌和真菌数初期差异不大，后期轮作黄瓜根际土壤中细菌、放线菌数目显著高于连作黄瓜，真菌数则显著低于连作黄瓜。轮作黄瓜根际土壤中真菌数占微生物总量的比例低于连作黄瓜，6月5日土壤真菌所占比例分别为0.28%和0.54%。
3 讨 论
设施连作障碍的一个重要原因是土壤酸化、次生盐渍化和养分失衡[14]。合理轮作可以降低土壤盐分积累，在一定程度上避免次生盐渍化的发生[15]。与连作相比，轮作黄瓜的根际土壤EC值降低速度较大，最后低于连作黄瓜根际土壤，可能与轮作植株生长势较强，吸收土壤中养分较多有关。王柳[16]发现，在不施肥或只施底肥情况下，黄瓜根区土壤pH值总体呈上升趋势。本试验中，伴随黄瓜生育，连作和轮作黄瓜根际土壤pH值均呈升高趋势，可能与只施用了底肥有关。
轮作黄瓜根际土壤中速效氮、有效磷和速效钾含量前期较高，说明前茬大葱吸收养分数量少于黄瓜。伴随生育进程，黄瓜根际土壤中养分含量快速降低，轮作黄瓜根际有效磷含量低于连作黄瓜，可能因为轮作黄瓜生长旺盛，对磷的吸收较多，同时磷在土壤中移动性较差[17]有关。土壤速效氮含量先升高后降低，可能由于根系生理活动使速效氮在根际发生了富集。钦绳武等[18] 对氮素在根际迁移规律的研究中发现，氮素在旱作根际土壤中会出现富集现象。
土壤酶直接参与土壤中物质的转化及养分的释放和固定过程， 与土壤肥力状况密切相关[19]。本试验中，大葱轮作模式下土壤酶活性明显高于黄瓜连作土壤。吴焕涛等[6]也得出相似的结论。土壤酶活性升高是轮作减轻连作障碍的原因之一。
土壤微生物群落结构的多样与稳定不仅可提高土壤微生态的稳定性，也可提高土壤的缓冲能力[20]。本研究结果表明，轮作黄瓜根际土壤中可培养细菌及放线菌数目均高于连作黄瓜，可培养真菌数目则低于连作黄瓜，与杨凤娟[8]、吴凤芝[21]研究结果一致，表明轮作可以改变土壤微生物群落结构，改善土壤的微生态环境。
本试验结果表明，大葱轮作后的黄瓜根际土壤理化及生物学性状得到明显改善，可作为防控设施黄瓜连作障碍的一种有效种植模式。
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土壤酶及其研究法范文4
关键词：沼肥；山药；土壤；效应
中图分类号：S141．9文献标识码：A文章编号：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
沼渣及沼液统称为沼肥，养分全面、肥效高，易被作物吸收，为速缓兼备的有机复合肥。许多研究表明，沼肥既可促进农作物及果蔬的生长发育并提高产量及品质，也有明显的培肥土壤作用［1］。土壤肥力是提高作物产量及品质的基础，微生物是土壤物质循环及能量流动的推动者，酶则直接参与土壤物质转化、养分释放及固定过程，故三者都是反映土壤质量的重要指标。为了探讨沼肥对山药土壤的肥效作用及其机理，研究了施沼肥对山药土壤养分、主要微生物类群及酶活性的影响，以期为综合利用沼肥发酵技术并减少化肥用量及污染，栽培无公害山药提供参考。
1材料与方法
试验地是河北饶阳县大尹村镇大齐村5年未种山药的滹沱河河滩沙壤栽培地，品种为麻山药。试验设两个处理，每处理15 m2为一小区，3次重复，随机排列。对照每公顷施农家肥52 500 kg、复合肥750 kg；试验每公顷施沼渣52 500 kg、复合肥750 kg；全部肥料均结合春季翻地整地作基肥。从6月底到8月底，试验每公顷追施80％的沼液7 500 kg，共施3次；对照以相同量的水代替，其他管理措施相同。2009年11月初收获山药后，按对角线设点取各处理0～30 cm土层的土样，按文献［2－4］的方法测定土壤肥力、微生物类群及酶活性。
2结果与分析
2．1不同处理山药土壤的肥力变化
不同处理山药土壤的肥力变化见表1。从表1看出，施沼肥山药土壤的全量养分及速效养分含量均比相应施农家肥的高，前者的有机质、全氮、全磷、全钾含量分别比后者提高了4．85％、9．52％、6．25％、3．36％，速效氮、速效磷、速效钾分别比后者提高了24．84％、16．41％、32.00％。说明施沼肥增加了山药土壤的养分含量，且速效养分的增加幅度明显大于全量养分。原因是沼肥既含有丰富的有机质、腐殖质、N、P、K及微量元素等养分，又能促进土壤速效养分的转化释放［5］。
2．2不同处理山药土壤微生物的数量变化
不同处理山药土壤各类微生物的数量分布不同（表2），与农家肥比较，施沼肥山药土壤的细菌、放线菌、真菌、氨化细菌及微生物总数分别增加了22．55％、16．62％、12．33％、27．43％、22．53％。土壤微生物依赖于土壤营养及生态环境生存，施沼肥增加了山药土壤养分并改善了理化环境，同时也为微生物提供了营养及适宜的生态条件，最终使四大类微生物的数量及总数都增加了。因土壤微生物参与土壤有机及无机营养的转化，为作物生长提供了必需的养分，并对作物的有效养分起着储备库及源的作用，故土壤微生物数量的增加反过来又促进了土壤碳、氮、磷等养分的转化循环，同时也有利于作物生长。
2．3不同处理山药土壤酶活性的变化
土壤酶是土壤微生物、植物根系及其他生物所产酶的总称，也是评价土壤肥力的重要指标。酶活性高者，物质与能量代谢相对旺盛，土壤肥力也高。不同处理山药土壤酶活性的变化见表3，施沼肥山药土壤的蔗糖酶、中性磷酸酶、脲酶、蛋白酶活性均比施农家肥的高，分别提高了10．79％、18．17％、33．60％、38．55％，说明沼肥有利于提高这些酶活性。蔗糖酶与磷酸酶主要来自植物根系及微生物，前者将蔗糖水解成葡萄糖及果糖，为土壤微生物提供碳源和能源，后者水解含磷有机物并释放出无机磷供作物吸收利用，故提高了土壤磷素的有效性；脲酶将尿素水解成氨和CO2为作物提供氮素营养；蛋白酶将蛋白质水解成氨基酸，再经脱氨酶的作用释放出氨，故可促进土壤氮素的转化及作物吸收。施沼肥山药土壤的酶活性高，说明该山药土壤的氮素含量高且转化速度快。因土壤环境、养分、微生物及酶活性的关系是相互联系、相互制约的，故不同施肥使山药土壤的营养状况及水气环境产生了差异，就导致了山药土壤中微生物及酶学特性也发生了变化。
3小结
试验结果表明，与农家肥比较，施沼肥增加了山药土壤的全量养分及速效养分含量，增加了细菌、放线菌、真菌及氨化细菌的数量，同时也提高了蔗糖酶、中性磷酸酶、脲酶及蛋白酶的活性。说明沼肥对山药土壤有较好的培肥作用。
参考文献：
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土壤酶及其研究法范文5
关键词： 刈割；草甸草原；群落特征；土壤微生物；土壤酶活性
中图分类号：S812.8 文献标识码：A 文章编号：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
不论是天然草地、人工草地还是退耕后新建的草地，除发挥其生态功能外，其主要目的在于利用。草地的利用方式主要有放牧和割草两种。对于北方温带草原而言，放牧和刈割是草场利用和管理的主要方式，同时也是两个主要的人为干扰因素。由于牧草生产季节不平衡，刈割相对于放牧而言，对于解决牧草生产季节不平衡的问题，确保家畜越冬营养需要起着重要的作用。在广大牧区，割草地收获的干草是解决牧草供给季节不平衡的重要手段，也是冬春期间抗灾保畜，减少春乏损失的主要措施。
研究在刈割干扰下呼伦贝尔草甸草原羊草和贝加尔针茅群落特征、土壤微生物与酶活性的变化，并进行比较分析，在刈割条件下羊草群落和贝加尔针茅群落哪个生长情况更好，更适合刈割，产量更高等，对于草原的保护和合理利用，草原自然保护区的建设等都具有重要的意义。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
采样地位于呼伦贝尔市陈巴尔虎旗草甸草原。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。属于中温带半干旱大陆性气候，冬季严寒漫长，夏季温暖短促，年均气温-2.6 ℃，最高、最低气温分别为38.4 ℃和-49 ℃；年积温1 580～1 800 ℃，无霜期110 d；年平均降水量350～450 mm，多集中在7～9月且变化较大。草原类型是以羊草（Leymus chininse）p贝加尔针茅（Stipa baicalensis）分别为建群种和优势种构成，主要伴生种有硬质早熟禾（Poasphondy lodes）p蓬子菜（Galium verum）等。
1.2 试验设计
1.2.1 样地设置 根据利用方式不同，将样地分为放牧和刈割两个区，再根据建群种不同将每个区划分为羊草群落（YD）和贝加尔针茅群落（BD）。本研究只对刈割区的羊草群落和贝加尔针茅群落进行研究，刈割区属于常年正常刈割3年以上，羊草群落和贝加尔针茅群落分别以羊草和贝加尔针茅为建群种。每个群落各设一个样带，每个样带长100 m，宽2 m，在每个样带中随机取面积为0.5 m×0.5 m的样方，重复15次。
1.2.2 植物调查与取样 2012年8月中旬，草原植物群落生物量达到高峰期时，在呼伦贝尔草甸草原刈割草场的羊草群落和贝加尔针茅群落各选取一个样带进行调查与取样。野外植被学调查采用常规调查法[1]。植物多度采用计数法测定、植被盖度采用目测法测定、用直尺测量每个物种的自然高度、地上生物量测定，齐地面剪取茎叶，然后分种计数并称取鲜重后，装入纸袋中自然晾干，称其干重。
1.2.3 土壤样品采集 在采取植物样本的同时采取土壤样本。每个样地内用9 cm土钻随机选10个样点，每个取样点之间间隔10 m，分层取0～10 cm、10～20 cm土壤样品，同层土样混合均匀，试验设3次重复。将土样保鲜带回实验室立即进行试验，用于土壤微生物和土壤酶活性的测定。
1.2.4 土壤微生物种群数量测定 细菌、放线菌和真菌的活菌计数培养基分别为牛肉膏蛋白胨培养基、高氏1号培养基、孟加拉红培养基，方法参考文献[2]。
1.2.5 土壤酶活性的测定 脲酶用靛酚蓝比色法测定，酶活性以24 h后1 g土中NH4+-N 的毫克数表示；转化酶采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定，酶活性以24 h后1 g土中葡萄糖的毫克数表示；过氧化氢酶采用高锰酸钾滴定法，酶活性以每克土壤滴定所需0.1 mol/L KMnO4的毫升数来表示[3]。
1.2.6 数据处理
1）重要值。植物群落物种重要值计算公式为：重要值=（相对高度+相对密度+相对盖度）/3
2）植物群落α多样性 物种α多样性指数包括：Margarlef丰富度指数（Ma）、Shannon-Wiener多样性指数（H′）、Simpson多样性指数（D）和Pielou均匀度指数（Jp）。
3）数据分析 采用Excel 和SAS 9.13 软件进行数据分析和作图。
2 结果与分析
2.1 植物群落数量特征分析
2.1.1 群落盖度变化 群落盖度分析结果显示，两个群落之间无显著性差异，贝加尔针茅和羊草的群落盖度大致相同，相差不大（P>0.05）。贝加尔针茅群落高出羊草群落2.090个百分点（图1A）。
2.1.2 群落高度变化 群落高度方差分析结果显示，两个群落之间无显著差异，贝加尔针茅和羊草的群落高度大致相同，相差不大（P>0.05）。贝加尔针茅群落高出羊草群落2.217%（图1A）。
2.1.3 群落密度变化 群落密度变化显示，两个群落的密度比较与群落高度和盖度有所不同，两个群落之间有显著差异（P
2.1.4 群落现存量变化 群落现存量变化显示，不同群落之间存在显著差异（P
2.2 植物群落α多样性变化
由表1可知，不同群落在刈割干扰下，Margalef物种丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数，贝加尔针茅群落相比羊草群落有升高趋势，Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数，不同群落之间没有显著差异，相差不大。
Margalef物种丰富度指数：羊草群落显著高于贝加尔针茅群落18.110%（P
Shannon-Wiener多样性指数：不同群落之间有显著差异，羊草群落显著高于贝加尔针茅群落35.544%（P
Simpson优势度指数：不同群落之间无显著差异，但羊草群落高出贝加尔针茅群落2.20%。
Pielou均匀度指数：不同群落之间无显著差异，但羊草群落高出贝加尔针茅群落7.07%。
2.3 刈割条件下土壤微生物数量变化
由表2可知，在土壤微生物中，无论是羊草草原还是贝加尔针茅草原土壤，细菌的数量基本上较放线菌高1个数量级，放线菌较真菌高2个数量级。细菌与放线菌和真菌均呈显著差异（P0.05）。两类型草原相比较，在0～10 cm土层中放线菌的数量贝加尔针茅草原的要高于羊草草原的，但差异不显著（P>0.05）。
2.4 刈割对羊草和贝加尔针茅草原土壤酶活性的影响
刈割对羊草和贝加尔针茅草原土壤酶活性的影响情况见表2。两种类型草原土壤酶活性的垂直分布情况为0～10 cm高于10～20 cm，刈割干扰下两个土层中土壤脲酶和过氧化氢酶活性相比较，贝加尔针茅草原的要高于羊草草原的，但差异不显著（P>0.05），而转化酶的活性羊草草原要高于贝加尔针茅草原的，但差异不显著（P>0.05）。
2.5 土壤微生物、土壤酶活性与植物群落数量的关系
相关性分析表明，植物群落α多样性与土壤微生物数量、土壤酶活性呈显著正相关（P
3 结论与讨论
刈割作为草甸草原重要的利用和管理方式之一，对天然草地生态系统而言，是一种人为干扰机制，对草地生态系统及其各组分产生一定的影响。对于刈割干扰下的草甸草原，已经有了一系列的研究，研究表明，刈割可以增加群落的物种数、群落密度以及羊草群落盖度[4]，同时，随着刈割频次的增加，即刈割间隔期间的缩短，群落的地上生物量和地下生物量都有所减少。适量的刈割可以刺激植物的生长，但刈割频次过多会严重影响植物的生长[5]。适度的刈割对土壤微生物和土壤酶的活性也会产生一定的影响[6]，所以研究刈割对草原的影响对于合理利用草地具有重要意义。
贝加尔针茅个体比羊草大，在高度和盖度两个指标中贡献大，高于羊草，可是同一大小的样方中羊草数量众多，导致密度指标上羊草要大于贝加尔针茅[7]。而且，由于贝加尔针茅个体大，对别的物种的竞争排斥作用强，导致同一群落的种间竞争过程中，贝加尔针茅会优于羊草[8]，这可能使贝加尔针茅群落的现存量和枯落物量要小于羊草群落。另外这可能也是导致羊草群落α多样性比贝加尔针茅群落高，因为种间竞争小，就能允许更多的物种共同生存，生物多样性就高，反之就低。
植物群落与数量特征：在群落与数量特征的五个指标中，不同群落之间高度和盖度都没有显著差异，相差不大，但贝加尔针茅群落略高于羊草群落。而另外两个，即现存量和密度，不同群落之间有显著差异，并且都是羊草群落显著高于贝加尔针茅群落。表明在刈割干扰下，以羊草为建群种的群落所受的影响比贝加尔针茅群落小，生长情况相对更好。
植物群落α多样性：在刈割干扰下，羊草群落受影响较贝加尔针茅群落小，植物群落α多样性四个指数都比贝加尔针茅群落高，物种多样性更丰富。
总之，草甸草原自然保护区在刈割干扰下，羊草群落普遍生长情况相对更好，生物多样性也更高，而且由于枯落物的量高于贝加尔针茅群落，对土壤肥力的作用也会比贝加尔针茅好，但是就草场的牧草生产力而言，由于贝加尔针茅个体大于羊草，使得贝加尔针茅群落明显高于羊草群落。另外，虽然贝加尔针茅群落在刈割干扰下生长情况稍劣于羊草群落，但对草甸草原并没有多大影响，因此，贝加尔针茅群落更适合刈割。在草甸草原自然保护区的建设过程中，可以适当的调整两个群落的刈割强度和刈割频次，以便达到最好的利用效果，对此还有待进一步的研究。
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土壤酶及其研究法范文6
关键词：连作障碍；生理特性；土传病害；自毒作用
中图分类号：Q948．12 文献标识码：A 文章编号：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
同一种植物在同一块土壤上连续种植，将出现植物发育不良、品质降低、产量下降、病虫害发生严重等危害，人们将这种现象称为连作障碍。植物连作障碍现象在全球普遍存在，尤其在中国、日本、印度等复种指数高的国家分布面积较广。因此，连作障碍已是植物类生产上亟待解决的一大难题。
尽管人们采用了各种各样的轮作制度来避免或减少连作障碍的发生，但随着社会经济的发展，现代种植业呈现集约化、复种指数高和种类单一的发展趋势，植物连作障碍现象愈加突出，尤其在蔬菜、果树、花卉、中草药和粮食等植物生产中表现的更为普遍。现综述了连作对植物的危害，阐述了连作障碍产生的原因，并对今后连作障碍机理研究的重点进行了展望，以期为克服连作障碍提供一定的科学依据。
1 连作对植物造成的影响
1．1 连作对植株形态和生理特性的影响
大豆连作时，根系和根瘤生长发育不良，影响根系对养分的吸收能力以及根瘤的固氮能力，导致株高、节数、叶面积、地上鲜重、地下鲜重、根冠比、根瘤数量等形态指标严重降低，并使体内速效养分含量、叶绿素含量、光合速率、可溶性糖和氨基酸含量等生理指标降低［1，2］，而且植株叶面积指数和根瘤数量随连作年限增加而降低［3］。已有研究证明，轮作能对提高大豆的根瘤固氮能力产生影响［4］。大豆连作后植株体内微量元素如Cu、Zn、Mo、Mn也显著降低［5］；黄瓜［6］和番茄［7］连作导致植株根系活力下降，且连作3年的黄瓜根系侧根多而细长，连作18年的黄瓜根系侧根少而粗短［6］，连作25年的黄瓜雌花分化数和坐果率降低，化瓜率增加［8］。光合作用是植物最重要的生理过程之一。有人研究了连作对药用植物地黄（Rehmannia glutinosa）光合作用的影响，发现连作导致地黄的光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、叶绿素含量显著降低，SOD活性降低、MDA含量升高，叶肉细胞的结构出现异常。
1．2 连作对植物品质和产量的影响
连作对作物生理产生影响，进而会影响到作物品质和产量。番茄和黄瓜连作，果实口感差，糖酸比、VC含量和可溶性固形物含量降低，硝酸盐含量升高，品质明显变劣［7，8］。连作造成土壤大量有害生物的积累，有害生物可使大豆产量、每株粒数和百粒重降低［9］。连作同样造成大豆品质下降，如秕粒增加，虫食率和病粒率增加，蛋白质含量下降，脂肪含量增加［3］。烟草连作也使得产量和烟叶质量下降［10］。
2 连作障碍形成的原因
2．1 土壤病虫害增加
由于同一种类蔬菜在同一地块的连续种植造成特异土传病原菌和害虫在土壤中大量积累，而连年使用农药又使病原菌的抗药性增加。特别是近年来由于过多施用化肥导致土壤中病原拮抗菌减少，更加重了土壤病虫害的发生。韩晓增等［9］用灭菌的连作土壤种植大豆，发现其植株生长特性和产量与非连作土壤无显著差异，而用未灭菌的连作土壤种植大豆，其生长特性与非连作土壤差异达到显著水平，这表明有害生物是连作大豆减产的主要障碍因素。虽然灭菌在杀死有害生物的同时也杀死了有益生物，但有益生物对大豆产量的影响远远小于有害生物的影响［11］。
设施蔬菜主要土传病虫害种类很多，常见的如镰刀菌（Fusarium oxysporum）［12］和根结线虫等。吴凤芝等［8］研究表明，连作25年的黄瓜发病率（秋茬主要是菌核病）高达51．2％。
大豆连作时植株根区孢囊线虫孢囊数显著增加［4］。根结线虫也是连作菜地最常见的病害，其寄主范围广，除辣椒、葱、蒜目前尚未发现被侵染外，其余几乎所有蔬菜都已受到危害，特别是瓜类、茄果类、豆类等受害最重。
2．2 土壤养分严重失调
蔬菜从土壤中吸收的养分以K最多，N次之，P最少，而施肥时，一般总是偏重N肥，P肥次之，这样会造成土壤N含量逐渐增加、K含量很少增加甚至降低、P含量有明显的富集现象。连作时由于特定作物对肥料的选择性吸收，容易导致一些元素的缺乏，从而引起蔬菜的生育障碍，如黄瓜连作后土壤中P过剩，K则消耗过多，造成养分失衡［13］。
2．3 土壤理化性质恶化
邹永久等［14］研究表明，由于大豆连作造成根系分泌有机酸类物质的残留和积累，使根际土壤酸性增强，引起根系范围土壤中生化它感现象产生，导致反映土壤有机肥力核心指标的土壤腐殖质总量、胡敏酸（HA），HA／FA（富里酸）比值随连作年限延长而呈现下降趋势。设施蔬菜生产中经常出现的问题还有偏施化肥，加上设施内的土壤缺乏雨水淋溶所引起的土壤物理结构的破坏和盐分的积累。研究发现，连作会造成土壤酸化，进而造成土壤养分有效性改变［15］。
2．4 植物的自毒作用
一些植物可通过地上部淋溶、根系分泌物和植株残茬等途径来释放一些物质对同茬或下茬同种或同科植物生长产生抑制作用，这种现象被称为自毒作用。
杉木连作土壤中，土壤毒素香草醛含量上升，其在极低的浓度下即可明显抑制植物根系生长、种子的萌发和土壤微生物的活性，尤其对自身固氮菌抑制作用较强，认为这可能是造成杉木连作障碍的直接原因［16，17］。
自毒物质对连作植物也可以产生间接的影响。近来，先后从豌豆、番茄、黄瓜、西瓜和甜瓜等植物根系分泌物和残茬中分离出一些自毒物质，这些物质通过影响细胞膜透性、酶活性、离子吸收和光合作用等多种途径影响植物生长［18］。
2．5 土壤酶活性的改变
土壤酶不仅与土壤养分状况直接相关，而且可以间接影响植株的生长。张淑香等［19］研究表明，连作大豆根系酚酸物质对大豆胚根生长有明显抑制作用，其原因是由于连作条件下土壤多酚氧化酶活性升高，导致植株体内生长素氧化酶的活性升高，生长素被分解，最终影响植株的生长发育，多酚氧化酶的活性增强反映大豆连作条件下又一重要土壤特征。傅慧兰等［20］研究表明，连作大豆根系分泌物使得土壤过氧化氢酶活性下降，从而导致土壤中过氧化氢的积累，对大豆根系毒害作用加重，根系受毒害后使得根系吸收养分受阻，在营养胁迫下，又使根系分泌物的种类和数量都发生改变，反过来又抑制了土壤中酶的活性。战秀梅等［21］研究表明，连作大豆根系分泌物的种类以及各种分泌物的量比正茬大豆都要多，并且根茬腐解物对大豆根系分泌物中酚酸类物质的种类和物质的量都有影响。
2．6 土壤有益微生物减少
土壤有益微生物对土壤有机物质的分解以及矿物质的释放起着关键的作用。植物生长所需的养分很大一部分是枯枝落叶分解供给的。土壤中分解枯枝落叶的微生物种群数量的减少必然会极大地影响到枯枝落叶的分解，导致营养物质循环受阻，从而影响到植物的生长发育。杉木连栽会导致生产力下降［22，23］。李传涵等［24］研究发现，杉木林土壤有机质、全氮、水解氮、有效钾都极显著低于阔叶林，并且与之一致的是，杉木林土壤细菌、放线菌、微生物总量、硝化细菌的数量比阔叶林低，认为这是由于杉木是常绿树种，凋落物少，含纤维素量多，因而土壤中的微生物数量少，活性相对较弱，有机质分解较慢。因此，杉木会使土壤肥力下降。
在重迎茬条件下，大豆根际微生物组成的主要变化特征表现在根际细菌和放线菌数量减少，真菌数量增加，单一施用氮磷化肥将更加剧这一趋势，通过施用有机肥和秸秆还田以及采用保护性施氮技术可以明显改变这一状况［25］。
3 研究展望
如前所述，植物连作障碍是由多种原因造成的，多种因素之间相互联系、相互影响又增加了这一现象的复杂性，如土壤微生物和土壤酶与土壤养分状况密切相关，土壤微生物与土壤毒素形成、释放有关，植物自身的生物学特性与土壤微生物种类、数量以及与土壤的状况有关等。因此，对土壤连作障碍的机理需要做更深入的探讨，尤其在土壤养分与毒素方面值得着重研究，以找到克服这一障碍的途径和方法，为农林业生产服务。
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