生草栽培對(duì)贛南地區(qū)晚棱臍橙土壤酶活性及微生物種群的影響

管冠+何天養(yǎng)+朱婧+姚鋒先

摘要：贛南地區(qū)以山地丘陵為主，作為我國(guó)臍橙的主產(chǎn)區(qū)，長(zhǎng)期的清耕建園制度使得果園水土流失現(xiàn)象日益突出，嚴(yán)重破壞了果園土壤的生態(tài)環(huán)境，制約了贛南臍橙產(chǎn)業(yè)發(fā)展。通過平板計(jì)數(shù)法、比色法測(cè)定不同生草栽培模式下的臍橙果園土壤微生物種群數(shù)量、土壤酶活性。結(jié)果表明，相比裸露的果園，合理的生草栽培模式可以顯著增加土壤微生物數(shù)量，提高土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶活性，輔以科學(xué)的果園梯面管理措施效果更好。生草栽培在贛南地區(qū)臍橙果園的推廣有利于土壤生物學(xué)性質(zhì)的維持，也有利于土壤生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：生草栽培；土壤酶；土壤微生物；晚棱臍橙；果園管理

中圖分類號(hào)： S666.404+.6文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2017）17-0141-03

作者簡(jiǎn)介：管冠（1985—），男，湖北黃石人，博士，講師，主要從事土壤生物學(xué)研究。E-mail：guanguan_1985@aliyun.com。贛南地區(qū)是我國(guó)臍橙的主產(chǎn)區(qū)之一，種植面積世界第一，產(chǎn)量世界第二[1]。相比國(guó)內(nèi)其他產(chǎn)區(qū)的臍橙品種，贛南臍橙具備很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。然而，隨著臍橙產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和擴(kuò)大，贛南臍橙品種單一、土壤退化等問題也開始顯現(xiàn)[2]。為維持贛南臍橙產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展，“贛南早”、“晚棱”等多種早晚熟臍橙品種已在當(dāng)?shù)刂鸩酵茝V[3-4]。同時(shí)，為解決水土流失及長(zhǎng)期化肥施用所導(dǎo)致的土壤退化問題，生草栽培等栽培模式也在果園開始應(yīng)用[5]。

生草栽培是在果園全園生草或果樹行間帶狀生草，生草后不再進(jìn)行特意除草的果園栽培模式[6]。與贛南地區(qū)長(zhǎng)期以來的清耕除草的管理模式相比，果園生草栽培可以顯著減少除草劑的使用量，避免對(duì)于果園生態(tài)環(huán)境的人為破壞，利于環(huán)境的保護(hù)[7]。生草栽培在維持“土壤-植物根系-微生物”的果園生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的同時(shí)，能夠有效地提高土壤有機(jī)質(zhì)含量及土壤肥力，促進(jìn)土壤微生物的代謝，提高土壤理化性質(zhì)及土壤生物學(xué)性質(zhì)[8]。土壤生物學(xué)性質(zhì)主要包括土壤微生物以及土壤酶活性。相對(duì)于土壤理化性質(zhì)，土壤生物學(xué)性質(zhì)對(duì)于果樹根系環(huán)境的變化更為敏感[9]。土壤微生物在代謝過程中所產(chǎn)生的各種代謝產(chǎn)物與果樹根系分泌物一起作用于果樹對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收利用過程[10]。大量研究表明，優(yōu)良的土壤生物學(xué)性質(zhì)有助于果園土壤生態(tài)的穩(wěn)定，同時(shí)也能促進(jìn)果樹產(chǎn)量和品質(zhì)的提高[11-12]。

本研究以晚熟臍橙品種晚棱為研究對(duì)象，以傳統(tǒng)的清耕方式為對(duì)照，研究生草栽培模式對(duì)果園土壤微生物數(shù)量和酶活性的影響，為贛南臍橙晚熟品種的果園生草栽培模式提供土壤生物學(xué)的科學(xué)依據(jù)，同時(shí)也為生草栽培模式在全國(guó)臍橙果園的推廣提供技術(shù)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)在2015—2016年進(jìn)行，研究區(qū)域位于江西贛州市信豐縣嘉定鎮(zhèn)莊高村，地理坐標(biāo)為25°23′N，115°5′E，屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，日照充足，降雨較多，年均日氣溫19.2 ℃，年均降水量1 500 mm，多集中在4月至10月。項(xiàng)目區(qū)地貌類型為丘陵地貌，海拔高程在162～187 m，自然坡度為25°，土壤為紫砂巖母質(zhì)發(fā)育的紅壤。2010年秋季挖機(jī)開墾形成梯帶，開墾后梯帶的梯面、梯壁植被全清，梯面寬度約4m，梯壁高度3～4 m，梯面內(nèi)斜，梯面、梯壁交匯處開挖20～30 cm 寬的竹節(jié)溝，2011 年春定植嫁接1年生的臍橙樹苗，品種為晚棱。分別于2015年12月、2016年12月果實(shí)采摘后，采集果園土壤帶回實(shí)驗(yàn)室，在自然狀況下風(fēng)干，過2 mm篩保存待測(cè)。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置7個(gè)處理，具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)包含4級(jí)梯面，小區(qū)最頂端凈面寬 8 m，底端凈面寬7 m，投影面積154 m2。

表1不同生草栽培處理

編號(hào)處理CK自然裸露果園（對(duì)照）T1草溝（在梯坎下開挖的水平竹節(jié)溝內(nèi)種植百喜草）T2草溝+梯壁種植百喜草（在果園梯帶外坡種植百喜草）T3草溝+梯壁種植百喜草+梯面生草（15～18 kg/hm2）T4草溝+梯壁種植百喜草+梯面施生物黑炭（施用量6 t/hm2）T5草溝+梯壁種植百喜草+梯面秸稈覆蓋（覆蓋量9 t/hm2）T6

草溝+梯壁種植百喜草+梯面施土壤改良劑（丙烯酰胺 0.3 t/hm2）

1.3分析方法

1.3.1土壤微生物數(shù)量測(cè)定細(xì)菌數(shù)量采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基平板混菌法培養(yǎng)測(cè)定；真菌數(shù)量采用孟加拉紅培養(yǎng)基平板混菌法培養(yǎng)測(cè)定；放線菌數(shù)量采用高氏l號(hào)培養(yǎng)基平板混菌法培養(yǎng)測(cè)定[13]。

1.3.2土壤酶活性的測(cè)定磷酸酶活性采用PNPP法測(cè)定[14]；脲酶活性采用苯酚鈉比色法測(cè)定[14]；蔗糖酶活性采用水楊酸比色法測(cè)定[15-16]。

1.4統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007進(jìn)行處理，SigmaPlot 10.0作圖，采用SAS 8.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析和顯著性分析。

2結(jié)果與分析

2.1生草栽培對(duì)臍橙果園微生物數(shù)量的影響

在本試驗(yàn)條件下，生草栽培的管理措施提高了臍橙土壤細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量。其中，2016年與自然裸露果園對(duì)照土壤相比，T1、T2、T3、T4、T5、T6處理土壤細(xì)菌數(shù)量分別比對(duì)照增加50.0%、44.4%、72.2%、83.3%、44.4%、77.8%，與對(duì)照差異均顯著（表2）。表明生草栽培模式有利于土壤微生物數(shù)量的增加。

在生草栽培的基礎(chǔ)上加強(qiáng)梯面栽培管理，有利于土壤微生物數(shù)量的增加。試驗(yàn)結(jié)果表明，相比基礎(chǔ)生草栽培模式T2處理，T4、T6處理的土壤細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量均有不同程度的增加。其中，2016年T4、T6處理土壤細(xì)菌、放線菌數(shù)量均比T2處理顯著增加（表2）。

自然裸露果園對(duì)照土壤微生物數(shù)量2016年比2015年有所減少，其中，細(xì)菌、真菌數(shù)量顯著減少（表2）。endprint

2.2生草栽培對(duì)土壤酶活性的影響

土壤為掛果期0～20 cm表層土樣。測(cè)定生草栽培對(duì)臍橙果園土壤酶活性影響見圖1。

本試驗(yàn)中，生草栽培提高了晚棱臍橙土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶活性。其中，2015年與自然裸露果園對(duì)照相比，T1、T2、T3、T4、T5、T6處理土壤脲酶活性均顯著增加（圖1-b）。

在生草栽培模式的基礎(chǔ)上加強(qiáng)梯面栽培管理能夠有效地促進(jìn)土壤蔗糖酶活性的增加（圖1-a）。2016年，與無梯面管理的生草栽培T2處理相比，采用不同梯面管理措施的T3、T4、T5、T6處理土壤蔗糖酶活性均顯著增加。

在梯面施用土壤改良劑能有效地促進(jìn)土壤酸性磷酸酶活性增加（圖1-c）。與自然裸露果園對(duì)照比較，2016年施用土壤改良劑T6處理的土壤酸性磷酸酶活性顯著增加。

3討論與結(jié)論

土壤生物學(xué)性質(zhì)可以綜合反映土壤的健康水平，對(duì)評(píng)價(jià)土壤的可持續(xù)利用能力及肥力保持能力具有很大的價(jià)值[17]。在果樹根系附近，土壤微生物往往會(huì)形成某些固定的群落，在正常生長(zhǎng)的同時(shí)維持根系生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定[18]。在其代謝過程中，又會(huì)與根系分泌物發(fā)生互作，如蔗糖酶、脲酶、磷酸酶等各種存在于土壤中的酶便在這復(fù)雜的過程中共同參與植物-土壤-微生物的營(yíng)養(yǎng)元素循環(huán)[19]。

贛南臍橙因地勢(shì)所限多種于山地丘陵，果園土質(zhì)以紅壤為主，雨水沖刷極易導(dǎo)致嚴(yán)重的水土流失，生草栽培在防止水土流失的同時(shí)，能促進(jìn)土壤細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量的增加，這是符合預(yù)期的[20]。草溝+梯壁種植百喜草可以有效地防止水土流失，改良植株根系的土壤環(huán)境，從生態(tài)學(xué)角度上來說，越豐富的物種類群所組成的生態(tài)系統(tǒng)越穩(wěn)定，本試驗(yàn)中也得到了體現(xiàn)，百喜草的種植有效地提高了臍橙根系微生物數(shù)量[21]。在梯面輔以更科學(xué)的管理措施，諸如生草、秸稈覆蓋、施用生物炭、土壤改良劑等，能夠有效改善土壤結(jié)構(gòu)。梯面生草、秸稈覆蓋能夠有效地提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，維持土壤表層溫度的恒定[22]。而生物炭的施用在豐富土壤有機(jī)質(zhì)的同時(shí)可以在一定程度上弱化紅壤偏酸的pH值，土壤改良劑則直接作用于土壤物理結(jié)構(gòu)，在防控水土流失的前提下，增大土壤團(tuán)聚體數(shù)量，提高土壤含水量。以上管理措施從不同的角度均有利于土壤微生物的生長(zhǎng)，本試驗(yàn)中也得到了證實(shí)[23]。李國(guó)懷等研究表明，生草栽培在柑橘園種植3年后能夠有效地提高土壤水分與有效養(yǎng)分含量，利于土壤生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定，對(duì)土壤微生物數(shù)量的提高具備促進(jìn)作用[24]。

微生物的增加使得臍橙根系附近的土壤生態(tài)系統(tǒng)更為活躍與穩(wěn)定，由此微生物和植物根系之間的互作就更為密切與頻繁[25]。筆者研究發(fā)現(xiàn)，土壤微生物本身與土壤酶就存在密切的相關(guān)性[26]。土壤蔗糖酶參與土壤有機(jī)質(zhì)的分解與炭氮循環(huán)，脲酶參與尿素的降解，酸性磷酸酶則參與土壤的磷素循環(huán)，活躍的土壤酶活性有助于提高土壤有效養(yǎng)分的含量，更利于臍橙根系對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)的吸收利用?？茖W(xué)合理的生草栽培措施在增加土壤微生物數(shù)量的同時(shí)，也提高了上述幾種土壤酶的活性[27]。相關(guān)研究表明，土壤蔗糖酶活性的提高與土壤有機(jī)質(zhì)含量息息相關(guān)，土壤有機(jī)質(zhì)的引入能夠有效地增加土壤蔗糖酶的底物濃度，促進(jìn)土壤蔗糖酶活性的提高[28]。土壤脲酶與土壤磷酸酶活性的提高則與土壤pH值、持水量等理化性質(zhì)關(guān)系密切，不同土壤酶對(duì)于土壤環(huán)境的響應(yīng)不同[29]。本試驗(yàn)中土壤酶活性雖有不同程度的提高，但在自然條件下以黑箱狀態(tài)存在的土壤環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，對(duì)土壤生物學(xué)性質(zhì)的影響也絕非幾個(gè)因素可以說清，對(duì)其過程機(jī)制的挖掘還需要深入系統(tǒng)的研究。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，生草栽培能夠有效地提高贛南山地臍橙果園的土壤酶活性及土壤微生物數(shù)量。在生草栽培的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)梯面管理，如采用梯面施用生物炭等，提高土壤酶活性和微生物數(shù)量的效果更好，也有利于土壤的可持續(xù)利用。因此，在贛南山地臍橙果園中，生草栽培模式對(duì)于土壤質(zhì)量、生物學(xué)性質(zhì)以及土壤肥力的維持意義重大。

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