氮素形態對紅菜薹根際和非根際土壤微生物數量及產量的影響

摘要：采用田間小區試驗，以不施氮為對照，設置酰胺態氮、銨態氮和硝態氮處理，研究了不同氮素形態對紅菜薹根際和非根際土壤微生物群落及產量的影響，以期為紅菜薹的科學平衡施肥以及優質高產栽培提供理論依據。結果表明，在紅菜薹蓮座期之前，施用銨態氮處理的根際和非根際土壤細菌和放線菌數量均顯著高于其他形態氮處理，而真菌數量卻顯著低于其他形態氮處理；在紅菜薹主薹期之后，施用硝態氮處理的根際和非根際土壤細菌和放線菌數量顯著高于其他形態氮處理，其真菌數量也顯著低于其他形態氮處理；施用硝態氮處理的紅菜薹產量最高，為19 112.33 kg/hm2，較不施氮處理增產51.46%。因此，在考慮土壤微生物數量及紅菜薹產量的情況下，建議紅菜薹基肥施用銨態氮肥，追肥以硝態氮為主。

關鍵詞：紅菜薹；氮素形態；根際微生物；非根際微生物；產量

中圖分類號：S143.1；S154.3 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）12-3021-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.12.009

Abstract： Using field plot test taking no nitrogen as control and setting the amide nitrogen and ammonium nitrogen and nitrate nitrogen treatment， studied the effects of different nitrogen forms on the microorganisms quantity in rhizosphere and non-rhizosphere soil and yield of purple-caitai， which could provide theoretical basis for balanced fertilization and high quality and yield cultivation of purple-caitai. The results showed that for ammonium nitrogen treated plants before rosette stage， the amount of bacteria and actinomycetes in rhizosphere and non-rhizosphere soil were significantly higher than other forms of nitrogen treatment， and the number of fungi was significantly lower than other forms of nitrogen treatment. However， for the nitrate nitrogen treatment after rosette， the amount of bacteria and actinomycetes in rhizosphere and non-rhizosphere soil were significantly higher than other forms of nitrogen treatment， while the number of fungi was also significantly lower than other forms of nitrogen treatment. Maximun Purple-caitai yield of 19 112.33 kg/hm2 was obtained for the nitrate nitrogen treated plants， which increased by 51.46% than control. Therefore， considering the microorganisms amount and the purple-caitai yield， the ammonium nitrogen treatment was suggested for basal dressing and the nitrate nitrogen for top dressing.

Key words： purple-caitai；nitrogen form；rhizospheric microorganism；non-rhizosphere microorganism；yield

土壤微生物主要指土壤中個體微小的生物體，主要包括細菌、放線菌、真菌，還有一些原生動物和藻類等[1]，其主要功能是分解有機物質并釋放養分。土壤微生物在維持土壤功能方面至關重要，因為微生物參與了土壤中物質轉化和循環的重要過程，如土壤結構的形成、有機質的轉化、有毒物質的降解以及C、N、P、S的循環[2]。土壤微生物也是維持土壤質量的重要因素，微生物學指標能敏感地反映土壤質量的變化，是土壤質量評價體系中不可缺少的組成部分[3]。影響土壤微生物的數量及活性的因素有土壤類型、肥料種類和輪作方式等[4]。施肥能影響土壤的理化性質，改變土壤中的生物平衡，進而導致土壤微生物數量的變化，其中化肥對土壤微生物的影響比較復雜，因肥料種類、用量或不同肥料之間的配合方式而異[5-7]。

氮素是植物生長發育不可缺少的營養元素，也是植物體內重要的有機化合物、蛋白質、酶、維生素等的重要組成成分[8]。氮素主要以硝態氮（NO3--N）和銨態氮（NH4+-N）的形態被植物吸收，是植物可利用的主要無機氮素形態[9]。施用不同形態氮素的氮肥會影響植物根系、土壤微生物和土壤動物等根際環境[10，11]。施氮肥對微生物數量的影響前人已經做了大量的研究，林葆等[12]的研究發現單施氮肥能促進土壤真菌的繁殖；Krishnamoorthy[5]研究發現反復地大量施用氮肥，能促進放線菌的快速生長，氮磷肥配施可增加土壤中細菌的數量。楊東等[13]采用不同施氮方式對水稻根際土壤微生物生態效應影響的研究結果表明施氮肥可增加水稻根際土壤細菌和放線菌數量，減少真菌數量。另有試驗報道，不同氮素形態對蔬菜的產量和品質有顯著影響[14]，但氮素形態對蔬菜根際和非根際微生物群落的影響鮮有報道。為此，本試驗以露地紅菜薹為研究對象，探討酰胺態氮、銨態氮和硝態氮對紅菜薹不同生育期根際和非根際微生態環境及其產量的影響，試圖探索出合理的氮素配比，以期為紅菜薹的科學平衡施肥以及優質高產栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2013年9月25日至2014年3月15日在湖北省武漢市黃陂區武湖農業生態園武漢市農業科學院試驗田進行，試驗地前茬作物為茄子，土壤類型為灰潮土。試驗前取耕作層（0～20 cm）土壤，測定基本理化性質：pH 7.34，有機質15.86 g/kg，全氮1.42 g/kg，堿解氮81.90 mg/kg，有效磷23.24 mg/kg，速效鉀53.85 mg/kg。供試菜薹品種為洪山大股子，2013年8月15日播種，9月25日移栽，次年3月15日結束，移栽密度為3.4萬株/hm2。每小區20 m2，苗數58～64株，南北壟向，隨機區組排列，4次重復。

試驗設不同氮素形態肥料為因素，其中氮素形態包括酰胺態氮、銨態氮和硝態氮3種，以不施氮肥為對照（分別用N1、N2、N3和N0表示），共4個處理，詳見表1。各處理施入的磷肥為過磷酸鈣，鉀肥為硫酸鉀，施用量為N（460 kg/hm2）、P2O5（300 kg/hm2）和K2O（340 kg/hm2），其中50%的氮和鉀做底肥，25%在主薹期（11月24日）做追肥施入，25%在側薹期（2014年1月24日）做追肥施入，磷肥全部做基肥一次施入。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 微生物數量測定 分別于紅菜薹的幼苗期、蓮座期、主薹期和側薹期進行土壤取樣，采用“抖落法”收集根際和非根際土壤[15]。采用平板計數法測定根際和非根際土壤微生物數量，細菌采用牛肉膏蛋白胨培養基，放線菌采用改良高氏Ⅰ號培養基，真菌采用馬丁氏培養基，每處理3次重復。

1.2.2 紅菜薹產量測定 按紅菜薹的主薹期、側薹期和孫薹期等進行實收測產，最后累計為紅菜薹的總產量，并折合成公頃產量。

1.3 數據分析

采用Excel 2007和SPSS 17.0軟件處理分析，采用最小顯著法（LSD）進行檢驗，差異顯著性水平為P<0.05。

2 結果與分析

2.1 氮素形態對紅菜薹根際和非根際土壤細菌數量的影響

由圖1可知，不施氮處理的根際土壤細菌數量顯著低于施氮處理，且隨生育時期的推進無明顯變化。各施氮處理中，在紅菜薹幼苗期，銨態氮處理的根際土壤細菌數量要顯著高于酰胺態氮處理和硝態氮處理的土壤細菌數量，其中硝態氮處理的土壤細菌數量最低；蓮座期，酰胺態氮處理和銨態氮處理的根際土壤細菌數量要顯著高于硝態氮處理的土壤細菌數量；在紅菜薹主薹期和側薹期，硝態氮處理的土壤細菌數量要顯著高于銨態氮處理和酰胺態氮處理的土壤細菌數量。

與根際土壤趨勢類似，各處理的非根際土壤細菌數量隨著紅菜薹生育時期的推進整體呈增加趨勢，在側薹期達最高值；不施氮處理的非根際土壤細菌數量在整個生育期都顯著低于其他施氮處理；各施氮處理中，在紅菜薹幼苗期和蓮座期，硝態氮處理的非根際土壤細菌數量顯著低于銨態氮處理和酰胺態氮處理的非根際土壤細菌數量；在側薹期，硝態氮處理的非根際土壤細菌數量要顯著高于銨態氮處理和酰胺態氮處理的非根際土壤細菌數量；銨態氮處理和酰胺態氮處理之間無顯著差異（圖2）。

2.2 氮素形態對紅菜薹根際和非根際土壤真菌數量的影響

由圖3可知，在紅菜薹的整個生育期中不施氮處理的根際土壤真菌數量均高于各施氮處理，并且隨著生育期的推進根際土壤真菌數量呈增加趨勢。各施氮處理中，在紅菜薹幼苗期和蓮座期，銨態氮處理的根際土壤真菌數量顯著低于硝態氮處理和酰胺態氮處理的根際土壤真菌數量，硝態氮處理與酰胺態處理之間的根際土壤真菌數量無顯著性差異；在紅菜薹主薹期和側薹期，硝態氮處理的根際土壤真菌數量顯著低于銨態氮處理和酰胺態氮處理的根際土壤真菌數量，銨態氮處理與酰胺態氮處理之間的根際土壤真菌數量也無顯著性差異。隨著生育期的推進，各施氮處理的根際土壤真菌數量呈先增加后降低的趨勢，在主薹期達到最高值，其中蓮座期各處理的根際土壤真菌數量都比較低，這可能與當時取樣時的溫度有關系。

由圖4可知，各處理非根際土壤真菌數量隨生育時期的推進整體呈增加趨勢。在整個生育期中，不施氮處理的非根際土壤真菌數量顯著高于其他施氮處理。各施氮處理中，與根際土壤真菌趨勢類似，在蓮座期，銨態氮處理的非根際土壤真菌數量顯著低于硝態氮處理和酰胺態氮處理的非根際土壤真菌數量，而在側薹期，硝態氮處理的非根際土壤真菌數量顯著低于銨態氮處理和酰胺態氮處理的非根際土壤真菌數量，酰胺態氮處理的非根際土壤真菌數量在整個生育期呈規律性增殖趨勢。

2.3 氮素形態對紅菜薹根際和非根際土壤放線菌數量的影響

由圖5可知，在紅菜薹的幼苗期和蓮座期根際土壤放線菌數量整體偏低，隨著生育期的推進，在主薹期各處理土壤放線菌數量明顯增多，在側薹期達到最高值。整個生育期中不施氮處理的根際土壤放線菌數量顯著低于硝態氮處理和銨態氮處理（蓮座期除外），與酰胺態氮處理無顯著差異。各施氮處理中，在幼苗期和蓮座期，銨態氮處理的根際土壤放線菌數量顯著高于其他形態氮處理；在主薹期和側薹期，硝態氮處理的根際土壤放線菌數量明顯高于其他形態氮處理。

與根際土壤放線菌數量變化趨勢類似，非根際土壤放線菌的數量隨生育期的推進整體呈增加趨勢，其中幼苗期和蓮座期的非根際土壤放線菌數量明顯偏低（圖6）。在幼苗期，不施氮處理的非根際土壤放線菌數量顯著高于硝態氮處理和酰胺態氮處理，但顯著低于銨態氮處理。各施氮處理中，在幼苗期和蓮座期，銨態氮處理的非根際土壤放線菌數量顯著高于其他形態氮處理；在主薹期和側薹期，不施氮處理的非根際土壤放線菌數量明顯低于其他施氮處理，硝態氮處理的非根際土壤放線菌數量顯著高于其他形態氮處理（圖6）。

2.4 氮素形態對紅菜薹產量的影響

不同氮素形態對紅菜薹產量的影響如表2所示。由表2可見，與不施氮肥對照相比，各形態氮處理均能增加紅菜薹的產量。其中，酰胺態氮處理的紅菜薹產量為16 536.60 kg/hm2，增產31.04%；銨態氮處理的紅菜薹產量為18 187.98 kg/hm2，增產44.13%；硝態氮處理的紅菜薹產量最高，為19 112.33 kg/hm2，增產51.46%。

3 小結與討論

氮素營養狀況直接影響植物的光合速率、生長發育和生物量分配。氮素形態不同，對植物生理效應的影響不同，從而導致植物的生長發育不同[16]。嚴君等[17]采用不同形態氮素對種植大豆土壤中微生物數量及酶活性的影響的研究結果證明，大豆不同生育期內真菌、細菌和放線菌數量對不同形態氮素的反應不同。本試驗研究結果表明，氮肥的施用能增加紅菜薹根際和非根際土壤細菌和放線菌的數量，降低其真菌數量，且隨著生育時期的推進，細菌和放線菌數量整體上呈上升趨勢，而真菌數量呈下降趨勢；從組成上來說，各處理細菌數量>放線菌數量>真菌數量，細菌為優勢菌，放線菌居中，而真菌數量最少。這與章家恩等[18]的研究結果相似。馬冬云等[19]研究表明，小麥根際土壤微生物總數量隨生育時期的變化呈單峰變化曲線，放線菌和真菌數量隨著生育期的變化趨勢與細菌不同，且花期時微生物總數量有所下降，與本試驗結果不太一致。本試驗研究結果認為，不同形態氮肥對根際和非根際土壤細菌、真菌和放線菌數量具有顯著影響，且不同的生育時期土壤微生物數量變化有一定差異；在紅菜薹蓮座期之前，銨態氮對根際和非根際土壤細菌和放線菌數量都有顯著促進作用，對根際和非根際土壤真菌有顯著性抑制作用，而在紅菜薹主薹期之后，硝態氮對根際和非根際土壤細菌和放線菌數量具有顯著促進作用，對根際和非根際土壤真菌呈顯著性抑制作用，酰胺態氮在整個生育期中無明顯變化。這可能是由于不同作物在不同生育時期的根系分泌物不同，以及對養分的需求不同所致。各處理在不同生育期中，根際土壤細菌和放線菌數量明顯高于非根際土壤細菌和放線菌數量，而根際土壤真菌數量要明顯低于非根際土壤真菌數量，這說明施氮肥能促進根際土壤細菌和放細菌的增長，減少真菌的繁殖，減低土傳病害的發生。

氮素形態對蔬菜的產量有著顯著影響，有些是喜硝態氮作物，有些是喜銨態氮作物。劉秀珍等[20，21]研究發現，莧菜的生物量隨著硝態氮比例的增大而增加，茼蒿在硝態氮∶銨態氮比例為0.5∶0.5時產量最高。沈振東[22]報道，硝態氮∶銨態氮為0.75∶0.25時，蘿卜和芹菜分別比全施銨態氮增產26.6%～32.2%。艾紹英等[23]發現石灰性土壤上施用硝態氮肥菠菜生長量大，硝態氮累積量低；大量的銨態氮肥對菠菜的生長有明顯的抑制作用。紅菜薹與其他多數蔬菜同為喜硝態氮作物，當全為硝態氮處理時產量最高，與不施氮處理相比增產51.46%，與酰胺態氮處理相比增產13.48%，與硝態氮處理相比增產4.84%。

綜合來看，氮素形態影響了紅菜薹生長過程中微生物數量，銨態氮能促進紅菜薹生育前期的根際和非根際微生物數量，而硝態氮在紅菜薹生育后期對根際和非根際土壤微生物數量有促進作用；各種形態氮素都能增加紅菜薹的產量，其中硝態氮處理增產效果最顯著。結合氮素形態對紅菜薹不同生育期根際和非根際土壤微生物數量及最終產量的影響，建議銨態氮和硝態氮混合施用，銨態氮作基肥施入，硝態氮作追肥施入。本試驗未對氮肥的施用量做研究，在實際生產中，應進一步研究氮素形態配比和其施入量對土壤微生物活性的影響，為紅菜薹產量和品質的提高提供進一步的指導。

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