三葉草浸提液對寒富蘋果根際土壤生物活性和養分有效性的影響

摘 要：為了明確果園覆草后根際環境變化，以2a生盆栽寒富蘋果為試材，通過施人不同類型三葉草浸提液。研究三葉草風干和腐解后對根際土壤生物活性和養分有效性的影響。結果表明，三葉草浸提液提高了根際微生物量碳、微生物商和微生物量碳／微生物量氮比值，降低了微生物量氮和微生物量氮與全氮比值；施入三葉草浸提液促進根際土壤脲酶、蛋白酶和中性磷酸酶活性增加，但抑制了過氧化氫酶活性；三葉草浸提液增加了有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀等養分的有效性。不同類型三葉草浸提液對根際土壤生物活性和養分有效性的影響有差異，鮮草浸提液處理對根際環境的改善作用效果最明顯，干草浸提液處理次之，腐草浸提液處理效果較差。

關鍵詞：寒富蘋果；三葉草浸提液；微生物量；酶活性；養分有效性

中圖分類號：S661.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-9980(2010)05-797-05

覆草是果園土壤管理的一項新興技術，在果業比較發達的國家如美國、日本已經推廣多年。我國雖然在果樹生產上早有應用，但近幾年才在全國得到大面積推廣。覆草可以有效減少水分蒸發，保持土壤溫度穩定，改善果園土壤物理性狀，增加養分含量，促進果樹生長發育。同時，三葉草中的一些化感物質在微生物、土壤酶、礦質營養等生物和非生物因子轉化中扮演著重要角色。有研究表明，白三葉草(Triflium repens)具有一定的化感潛勢，其根際土壤中微生物數量和活性與白三葉草根的長度和密度高度相關，而化感水稻和非化感水稻在根際微生物類群和酶活性方面也存在較大差異。李慧敏對杉木的研究發現，根系腐解的不同階段其化感作用差異較大，因此我們通過施入不同類型的三葉草浸提液，研究寒富蘋果根際土壤生物活性和養分有效性的變化，為揭示覆草后三葉草不同腐解階段對寒富蘋果根際環境影響提供參考依據。

1 材料和方法

1.1 材料

本試驗在沈陽農業大學果樹科研基地進行，以2a生盆栽寒富蘋果為試材，砧木為山定子(Mdusbaccata Borkh)。供試土壤基礎理化性質為：有機質3，47％、堿解氮224.0mg·kg^-1、速效磷78.27mg·kg^-1、速效鉀96.55 mg·kg^-1、pH值6.89、電導率183.35uS·cm^-1。

1.2 三葉草浸提液的制備

2007年6月隨機選取寒富果園中刈割的三葉草(主要是白三葉草)1.5kg，分3份，每份500g。第l份放在冰箱中保存；第2份放在室內自然風干；第3份放人塑料袋中使其自然腐爛。1個月后將3份三葉草剪碎，分別加2L蒸餾水浸提48h，經無紡布和定性濾紙過濾后得到三葉草浸提液。供試3種三葉草浸提液的主要化學成分見表1。

1.3 試驗處理

以澆蒸餾水為對照，設澆鮮草浸提液、干草浸提液、腐草浸提液3個處理，每盆澆100mL，連續處理3d，每處理5盆。處理后7d采用抖動法采集根際土，即取出根系后抖落與根系結合不緊密的土壤，剩下與根系緊密接觸，不易抖落的部分視為根際土壤。部分鮮土在0-4℃保存，用于微生物量的測定，其余土樣經自然風干后分別過20目和100目篩，用于測定土壤酶活性和養分含量。

1.4 測定方法

微生物量碳(SMB-C)和微生物量氮(SMB-N)分別采用氯仿熏蒸，K₂SO₄提取法㈣。脲酶采用苯酚鈉比色法測定，結果以培養24h后1g干土轉化生成NH₃-N的mg數表示；蛋白酶活性采用茚三酮比色法測定，結果以培養24h后1g干土中酶促反應生成的甘氨酸mg數表示；中性磷酸酶采用苯磷酸二鈉比色法測定，結果以培養24h后1g干土中釋出的酚的mg數表示；過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定容量法測定，結果以培養20min后1g干土所消耗0.1mol uL-1KMnO₄的mL數表示。土壤有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂分別采用重鉻酸鉀容量法、堿解擴散法、Olsen法、原子吸收法測定。

2 結果與分析

2.1 三葉草浸提液對寒富蘋果根際微生物量的影響

從表2可以看出，與對照相比，不同類型三葉草浸提液均使根際微生物量碳含量增加，其作用效果表現為鮮草>干草>腐草，根際微生物量碳分別比對照增加45.01％、37.50％和27.50％。鮮草浸提液處理根際微生物量碳與對照差異顯著，干草和腐草浸提液處理與對照差異不顯著。

與對照相比，三葉草浸提液處理降低了根際微生物量氮含量，各處理之間表現出與微生物量碳相同的變化趨勢，即鮮草>干草>腐草，其根際微生物量氮含量分別為對照的84.71％、76.86％和44.97％。施入腐草浸提液后，根際微生物量氮含量不足對照的1／2，與其他處理和對照均差異顯著，干草和鮮草浸提液處理根際微生物量氮與對照差異不顯著。

微生物商(MBC／SOC)可以指示土壤進化和土壤健康的變化，比土壤微生物量和有機碳更有效的反應土壤質量的變化。三葉草浸提液處理根際土壤微生物商高于對照，表現為腐草>鮮草>干草，腐草浸提液處理微生物商與對照差異顯著，其他處理與對照無明顯差異。

三葉草浸提液處理后土壤微生物量氮與土壤全氮比值下降，腐草浸提液處理下降最多，與對照和其他三葉草浸提液處理差異顯著，干草和腐草浸提液處理之間沒有明顯差異，但與對照差異顯著。

各處理和對照微生物量碳／氮的比值均大于1，施入三葉草浸提液后根際微生物量碳／微生物量氮比值均有所增加，腐草浸提液根際微生物量碳／微生物量氮比值變化最大。

2.2 三葉草浸提液對寒富蘋果根際土壤酶活性的影響

從表3可以看出，與對照相比，三葉草浸提液處理明顯提高了根際脲酶活性，根際脲酶活性表現為鮮草>干草>腐草，3種三葉草浸提液處理根際脲酶活性均與對照呈顯著差異。

與對照相比，三葉草浸提液處理提高了根際蛋白酶活性，其作用效果表現為鮮草>干草>腐草，鮮草浸提液處理對提高根際蛋白酶活性的效果最好，各處理均與對照呈顯著差異。

三葉草浸提液處理提高了根際中性磷酸酶活性，根際中性磷酸酶活性表現為鮮草>干草>腐草，鮮草和干草浸提液處理與對照差異顯著。腐草浸提液與對照沒有明顯差異。

三葉草浸提液處理使根際過氧化氫酶活性大幅度下降，腐草浸提液處理根際過氧化氫酶活性最高，干草浸提液處理根際過氧化氫酶活性最低，鮮草浸提液的效果居中，3者過氧化氫酶活性分別僅有對照的56.03％、43.43％和35.28％，與對照差異顯著。

2.3 三葉草浸提液對寒富蘋果根際養分有效性的影響

從表4可以看出，與對照相比，三葉草浸提液處理提高了根際有機質含量，其作用效果表現為鮮草>干草>腐草，其中鮮草和干草浸提液處理與對照差異顯著，而腐草浸提液處理效果最差，與對照無明顯差異。

三葉草浸提液處理根際堿解氮含量表現為鮮草>腐草>干草，其中鮮草浸提液處理明顯提高了根際堿解氮含量，比對照增加22.09％，干草和腐草浸提液對提高根際堿解氮含量的效果較小，僅比對照增加0.93％和6.32％。鮮草浸提液處理堿解氮含量與對照差異顯著，而干草和腐草浸提液處理與對照沒有明顯差異。

從表3可以看出，三葉草浸提液處理明顯提高了根際速效磷含量，其作用效果表現為鮮草>干草>腐草，分別比對照增加47.29％、27.39％和17.46％。各處理均與對照差異顯著。

根際速效鉀含量總體表現為鮮草>干草>腐草，鮮草浸提液處理的作用效果最明顯，比對照增加38.14％，腐草浸提液的作用效果最差，比對照增加13.03％。各處理速效鉀含量均與對照差異顯著。

3 討論

果園覆草具有保墑、蓄水、增肥、防凍、改善土壤水、肥、氣、熱等多方面的作用，進而優化土壤微生態環境，有利于土壤動物、微生物繁殖、強化土壤養分分解、轉化和更新。劉建新等研究發現，覆草增加了細菌、放線菌、氨化細菌和纖維素分解菌數量，雖然反硝化細菌數量減少，但微生物總量增加。牛新勝等㈣的研究也表明，玉米秸稈覆蓋增加了土壤微生物量碳含量，真菌生物量和活性。由于微生物在土壤變化過程中反應的靈敏性，所以微生物商在部分研究中也被認為是反映土壤質量或健康變化過程的重要指標，國內外研究均表明，有機質的投入能夠顯著提高土壤微生物商。本試驗中施入三葉草浸提液后微生物量碳和微生物商均明顯增加，與前人的研究結果一致，但腐草浸提液增加較少，可能與腐草浸提液中本身帶人的有機質較少有關。但試驗中發現微生物量氮和微生物量氮與全氮的比值均下降，導致土壤中可利用氮素不足，可能是引起試驗中微生物量氮下降的主要原因。土壤微生物量碳／土壤微生物量氮比值可反映微生物群落結構信息，因此，本試驗結果表明，施入三葉草浸提液后根際微生物群落結構發生改變。

不同類型三葉草浸提液對根際微生物量的作用效果有差異。鮮草浸提液處理微生物量碳增加最多，而微生物量氮和微生物量氮與全氮比值降低的最少，總體效果最好；相反，腐草浸提液處理的微生物量碳、氮以及多種土壤酶活性均最低，僅有過氧化氫酶活性較高，總體效果較差。研究表明，水稻腐解產生大量的羥基苯甲酸、苯乙醇酸、香豆酸、阿魏酸等化感物質，能抑制水稻幼苗生長；馬云華等研究黃瓜連作的研究表明，高濃度的對羥基苯甲酸和阿魏酸等化感物質明顯抑制了根際微生物活性，這可能是本試驗中腐草浸提液總體效果最差的主要原因。腐草浸提液處理微生物量碳／微生物量氮比值變化最大，即微生物群落結構發生巨大改變。

土壤酶主要來自微生物和植物根系分泌等途徑，此外還有土壤微生物和動植物殘體的分解釋放。本試驗中施人三葉草浸提液明顯提高了根際脲酶、蛋白酶和中性磷酸酶活性，但同時抑制了過氧化氫酶活性，即降低了土壤抵抗過氧化氫傷害的能力。土壤酶活性變化的原因，其一是外源有機物的輸入有利于微生物繁殖和土壤質量的改善，其二是三葉草浸提液中的化感物質改變了微生物群落組成，直接或間接影響酶活性，2者綜合作用導致本試驗中酶活性發生變化。過氧化氫酶活性的下降，說明施入三葉草浸提液后根際土壤減輕過氧化氫傷害的能力降低。腐草浸提液對土壤酶活性的作用效果較差，可能是三葉草腐解過程產生的有害物質削弱了有機質輸入對酶活性產生的正效應。

研究表明，樹盤覆草、三葉草還田和秸稈還田均能有效提高有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀含量，這與本試驗中施入三葉草浸提液后根際和非根際有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀含量增加的結果一致。三葉草浸提液對養分有效性的影響一方面是三葉草本身直接帶人土壤中的養分，另一方面施人三葉草浸提液后對土壤生物活性的影響以及這種影響所造成的養分循環轉化作用也不容忽視。三種三葉草浸提液中鮮草對提高根際養分含量的效果較好，腐草浸提液效果較差，可能與三葉草腐解過程中產生的抑制物質有關。

4 結論

施人三葉草浸提液有利于提高寒富蘋果根際土壤生物活性和養分有效性，但不同類型三葉草浸提液的作用效果有差異。鮮草浸提液處理提高了根際微生物量碳氮、土壤酶活性和養分含量，對根際環境的改善作用最好；干草浸提液處理的作用效果居中，腐草浸提液處理僅微生物量碳／微生物量氮比值最高，對根際環境的改善作用較差。