廢棄茯苓栽培場土壤生態恢復的人工調節研究*

余世金，潘少兵，鈕志遠，孫慧群

(安慶師范學院資源環境學院，安徽安慶 246003）

廢棄茯苓栽培場土壤生態恢復的人工調節研究*

余世金，潘少兵，鈕志遠，孫慧群

(安慶師范學院資源環境學院，安徽安慶 246003）

為了探尋茯苓連作障礙的人工調節技術，對廢棄茯苓栽培場采用調節土壤pH+增施廄肥+栽培作物的方法來修復土壤生態環境，測定土壤中細菌、放線菌和真菌的數量與土壤脲酶、酸性磷酸酶、脫氫酶和過氧化氫酶的活性，與空白對照和新場進行比較.結果表明:調節土壤pH+增施廄肥+栽培作物的方法可以大幅提高土壤細菌、放線菌和真菌數量，并超過新場水平;可以提高土壤酶的活性，使脲酶、酸性磷酸酶的活性超過新場，使過氧化氫酶的活性與新場基本持平，脫氫酶的活性比對照提高12.7倍，但仍低于新場18.4%.土壤生態恢復是明顯的.

茯苓;土壤生態;生態恢復;土壤微生物;土壤酶

茯苓(Wolfiporia cocos)栽培過程中會帶來嚴重的森林和生態破壞問題，其原因之一就是連作障礙.自然狀態下，有的資料說是三年以后才能使用［1］，岳西縣茯苓農則要等十年以后才考慮使用.經初步研究認為土壤pH值降低、土壤微生物數量和酶活性的降低可能是茯苓連作障礙的重要原因［2，3］.因此，采用人工方法恢復廢棄茯苓栽培場上述土壤生態指標，是解決茯苓連作障礙問題的一種思路.本研究擬通過熟石灰提高土壤pH值、增施廄肥和栽培作物來恢復土壤微生物數量和酶活性，以期快速恢復廢棄茯苓栽培場的土壤生態環境，為解決茯苓連作障礙問題提供參考.

1 材料與方法

1.1 樣地概況

研究地在安徽省岳西縣，該縣地處長江中下游北部大別山腹地，約 E116°、N30°50＇，屬亞熱帶季風氣候區，年平均氣溫14.5℃，年平均降雨量1 425 mm，多年平均無霜期213 d，日照率約47%.由于溫度、雨水和日照條件適宜，并具有豐富的天然馬尾松資源，使岳西縣成為我國茯苓生產的最大主產區.樣地設在岳西縣里仁村一王姓農戶2009年冬廢棄的栽培場內.該場面積約1 150 m2(31 m×37 m)，2009年兩茬共收獲鮮茯苓2 230 kg.坡向西偏北 30°，坡度約 32°，海拔870 m，沙黃壤.

1.2 實驗設計與處理方法

在廢棄的茯苓栽培場內取樣地兩塊，每塊20 m2(5 m×4 m).一塊為處理組，處理方法是調節pH值+增施廄肥+栽培作物，另一塊為空白對照組，即保持自然狀態，不做任何處理.一年后測定兩塊樣地中土壤微生物區系細菌、放線菌和真菌的數量與脲酶、酸性磷酸酶、脫氫酶和過氧化氫酶四種土壤酶的活性.為了比較處理組結果與新場的差異，次年緊挨樣地旁邊開挖一塊新場，取樣測定以上成分作為參照.

pH值調節用熟石灰.廄肥以雜草皮作為墊圈材料，在豬圈內積制而成.分解腐熟后取出瀝干，濕度以手捏成團，放開可散為準.將廢棄茯苓栽培場表層50 cm深的土壤翻開，撒拌熟石灰與廄肥，盡量拌勻，等2 ～3 d后用試紙測定pH 值，使其為6.0 ～6.5.1 m2用熟石灰約0.5 kg，廄肥約30 kg.

作物栽培分二茬播種大豆和蘿卜.大豆五月上旬播種，點播，穴距30 cm，九月份收割.然后播種蘿卜，株距25 cm，次年三月份收割.大豆和蘿卜進行鋤草等常規管理.

空白對照是仿上法將50 cm的土壤均翻一遍，不加熟石灰和廄肥，不栽培作物.

實驗時間為2010－05－03～2011－05－12.

1.3 取樣與分析方法

按照五點取樣法確定樣地取樣點位置，每個取樣點采取兩個深度的土壤樣品，第一層為25 cm處，第二層為50 cm處(50 cm相當于茯苓窖的底部，25 cm則為其一半).用100 cm3土壤定容環刀取樣，每點取樣3次，每樣地5個取樣點的同一層的土樣放在一起，帶回實驗室后分成兩份，一份鮮樣測定土壤基本理化性質和分析土壤微生物三大類;另一份風干、去雜、過60目篩后，測定土壤酶活性.

pH值采用電位測定法;土壤有機質采用重鉻酸鉀法;速效N采用堿解擴散法;速效P采用NaHCO3浸提－鉬蘭比色法;速效K采用中性NH4Ac浸提－原子吸收法.

細菌采用葡萄糖牛肉膏蛋白胨培養基，放線菌采用淀粉硝酸鉀培養基(即高氏1號)，真菌采用馬丁氏瓊脂培養基.土壤微生物計數采用稀釋涂抹平板法，微生物數量以每克干樣品的菌數表示［4］.每克樣品的菌數=同一個稀釋度幾次重復的菌落平均數×10×稀釋倍數.

土壤脲酶采用苯酚－次氯酸鈉比色法，酸性磷酸酶采用對硝基苯酚比色法，脫氫酶采用氯化三苯基四氮唑(TTC)還原法，過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法［5］.

2 結果與討論

2.1 對土壤微生物區系的作用

1年后測得土壤中微生物區系的細菌、放線菌和真菌的數量，見表1.從表1可知:

1)對照與處理組比較，土壤微生物數量都顯著增加.細菌、放線菌、真菌的平均數量分別提高60.4%、260.7%、269.1%，說明調節pH值+增施廄肥+栽培作物的方法可以大幅度提高廢棄茯苓栽培場土壤微生物的數量.

2)處理場與新場比較，土壤微生物數量都是處理場高于新場.細菌、放線菌和真菌的平均數量處理場比新場分別高4.0%、13.7%、16.7%，說明調節 pH 值 +增施廄肥+栽培作物的方法可以將廢棄茯苓栽培場中土壤微生物的數量完全恢復，并超過新場水平.

表1 土壤微生物區系的組成

2.2 對土壤酶活性的作用

不同處理一年后土壤脲酶、酸性磷酸酶、脫氫酶和過氧化氫酶四種土壤酶活性，見表2.從表2可知四種土壤酶活性處理與空白對照以及新場之間的差異:

1)處理與對照相比，四種土壤酶活性都大幅提高，其中脲酶和酸性磷酸酶分別提高60.5%和140.5%，脫氫酶和過氧化氫酶分別提高12.7倍和8.5倍，說明調節pH值+增施廄肥+栽培作物的方法，對廢棄茯苓栽培場四種土壤酶活性的恢復是極其有效的.

2)處理與新場相比，脲酶和酸性磷酸酶分別高6.7%和25.4%，脫氫酶和過氧化氫酶分別低18.4%和0.07%，調節pH值+增施廄肥+栽培作物的方法對四種土壤酶的恢復，除了脫氫酶不能得到新場水平外，對脲酶、酸性磷酸酶和過氧化氫酶都能恢復到或超過新場水平.

表2 土壤酶活性

2.3 討論

土壤微生物區系成分及其數量通常是評價土壤質量的指標之一，其變化反映了土壤質量的變化，數量的減少反映出土壤質量的下降［6］.土壤酶是土壤生化過程的產物，主要來自土壤中的微生物細胞，部分來自動植物殘體的分解［7，8］.土壤酶活性與土壤質量的許多理化指標以及土壤生物多樣性相聯系，是反映土壤生態變化的靈敏的土壤生物學指標［9］.

曾經對廢棄茯苓栽培場茯苓栽培前后土壤微生物區系和土壤酶活性變化的初步研究表明，這些成分在茯苓栽培后的土壤中都有不同程度的下降［3］，反映了茯苓栽培后土壤生態環境的惡化.

茯苓栽培后土壤pH值由當初的6.0～6.5下降到4.3［2］，改變了土壤基本生態環境，使土壤微生物菌群發生變化.熟石灰的化學成分為Ca(OH)2，水溶性，溶液為強堿性，撒入土壤可以提高土壤的pH值.將pH值提高到新場6.0～6.5的水平，這將改善土壤基本生態條件，利于微生物菌群的繁衍.廄肥含有大量的礦物質，并能改善土壤結構，有機質腐解后，可為土壤微生物提供能量和養料，促進土壤微生物的繁殖.大豆和蘿卜的根系可以分泌釋放代謝物質，有利于土壤微生物的繁殖.并可以分泌酸性磷酸酶.可見提高pH值、增施廄肥和栽培作物都可以提高土壤微生物的數量.因此，土壤微生物細菌、放線菌和真菌的數量，處理比空白對照大幅增加，并且超過了新場.

土壤脫氫酶和過氧化氫酶活性易受pH值變化的影響，一般在pH值小于5時，活性幾乎喪失［6］.提高土壤pH值對增加土壤脫氫酶和過氧化氫酶的活性具有直接作用.因此，實驗中脫氫酶和過氧化氫酶活性處理比對照高出12.7倍和8.5倍.

廄肥含有一些土壤酶，如蛋白酶、脲酶、磷酸化酶等，增施廄肥，土壤中脲酶、酸性磷酸酶活性必然提高.土壤中磷酸酶是植物根系與土壤微生物的分泌物［10］，土壤脫氫酶是胞內酶，只存在活的微生物體內，其活性大小反映了土壤微生物的數量和活性［11］，土壤過氧化氫酶活性與土壤呼吸強度和土壤微生物活動相關［12］.可見，增施廄肥、栽培大豆和蘿卜以及上述土壤微生物數量的增加都可以提高土壤酶的活性.因此，測定的土壤脲酶、酸性磷酸酶、脫氫酶和過氧化氫酶活性，處理與對照相比都有大幅度提高;與新場相比或超過(脲酶、酸性磷酸酶)或基本持平(過氧化氫酶)，只有脫氫酶低18.4%.為什么脫氫酶的活性比新場低18.4%，尚難以解釋.這種差異是否會影響處理后栽培場的茯苓栽培效果，也有待進一步研究.

調節pH值+增施廄肥+栽培作物的處理帶來細菌、放線菌和真菌的量超過新場水平，使土壤脲酶、酸性磷酸酶、脫氫酶和過氧化氫酶活性與新場接近，這些土壤生態指標上的恢復是極其明顯的，但這能否帶來茯苓栽培產量上的恢復尚不能確定，畢竟連作障礙因素是很復雜的，方法是否有效還需由今后茯苓栽培實驗來證明.同時，方法的應用性還要考慮勞動力成本等因素.

3 結論

對廢棄茯苓栽培場，通過調節土壤pH+增施廄肥+栽培作物的方法來修復土壤生態環境的實驗，得出如下結論:

1)可以大幅提高土壤細菌、放線菌和真菌數量，并超過新場水平.

2)可以提高土壤酶的活性，使脲酶、酸性磷酸酶的活性超過新場，使過氧化氫酶的活性與新場基本持平，脫氫酶的活性比對照提高12.7倍，但仍低于新場18.4%.

3)土壤生態指標上的恢復是極其明顯的，但這能否帶來茯苓栽培產量上的恢復尚不能確定，栽培結果如何有待今后實驗證明.

［1］王桂娟，王煥章.茯苓的高產栽培技術［J］.林業實用技術，2003，(5):19 －20.

［2］余世金，吳喚玲.茯苓栽培場土壤生態變化的初步研究［J］.安徽農業科學，2008，36(3):14662 －14664.

［3］余世金，孫慧群，王萍，等.茯苓栽培場土壤微生物區系與酶活性變化初探［J］.安徽農業科學，2009，37(16):7585 －7588.

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［5］關松蔭.土壤酶及其研究法［M］.北京:農業出版社，1986:14－15，294 －333.

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Study on the Ecological Restoration of Soil by Artificial Regulation in Scrap Tuckahoe Cultivation Field

YU Shi－jin，PAN Shao－bing，NIU Zhi－yuan，SUN Hui－qun

(School of Resources ＆ Environment，Anqing Teachers’College，Anqing Anhui 246003，China)

In order to seek for the artificial regulation technology of continuous cropping obstacle of tuckahoe，in scrap tuckahoe fields the method to adjust PH value in the soil，crease farmyard manure，and cultivate crops has been used to restore the soil’s ecological environment，measure the number of bacteria，actinomycetes，fungi，and the activity of soil enzyme including urease，acid phosphatase，dehydrogenase，and catalase.The comparison and contrast were made with the blank group and the new field.The result shows:the method can greatly enlarge the number of bacteria，actinomycetes，and fungi in the soil and their number has surpassed that of the new field;the method can raise the activity of soil enzyme，with the activity of urease’s and acid phosphatase’s surpassing that in the new field，the activity of catalase’s nearly the same as that in the new field，the activity of dehydrogenase’s increasing 12.7 times more than that in the blank group and still 18.4%lower than that in the new field.

tuckahoe;soil ecology;ecological restoration;soil microbe;soil enzyme;

S－3

B

1673－2103(2011)05－0049－04

2011－10－07

安徽省教育廳自然科學基金資助項目(KJ2010B090)

余世金(1962－)，男，安徽岳西縣人，副教授，博士，研究方向:環境生態.