生草栽培對贛南地區晚棱臍橙土壤酶活性及微生物種群的影響

管冠+何天養+朱婧+姚鋒先

摘要：贛南地區以山地丘陵為主，作為我國臍橙的主產區，長期的清耕建園制度使得果園水土流失現象日益突出，嚴重破壞了果園土壤的生態環境，制約了贛南臍橙產業發展。通過平板計數法、比色法測定不同生草栽培模式下的臍橙果園土壤微生物種群數量、土壤酶活性。結果表明，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量，提高土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶活性，輔以科學的果園梯面管理措施效果更好。生草栽培在贛南地區臍橙果園的推廣有利于土壤生物學性質的維持，也有利于土壤生態環境的穩定。

關鍵詞：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： S666.404+.6文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2017）17-0141-03

作者簡介：管冠（1985—），男，湖北黃石人，博士，講師，主要從事土壤生物學研究。E-mail：guanguan_1985@aliyun.com。贛南地區是我國臍橙的主產區之一，種植面積世界第一，產量世界第二[1]。相比國內其他產區的臍橙品種，贛南臍橙具備很強的市場競爭力。然而，隨著臍橙產業的發展和擴大，贛南臍橙品種單一、土壤退化等問題也開始顯現[2]。為維持贛南臍橙產業的可持續健康發展，“贛南早”、“晚棱”等多種早晚熟臍橙品種已在當地逐步推廣[3-4]。同時，為解決水土流失及長期化肥施用所導致的土壤退化問題，生草栽培等栽培模式也在果園開始應用[5]。

生草栽培是在果園全園生草或果樹行間帶狀生草，生草后不再進行特意除草的果園栽培模式[6]。與贛南地區長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，避免對于果園生態環境的人為破壞，利于環境的保護[7]。生草栽培在維持“土壤-植物根系-微生物”的果園生態系統穩定的同時，能夠有效地提高土壤有機質含量及土壤肥力，促進土壤微生物的代謝，提高土壤理化性質及土壤生物學性質[8]。土壤生物學性質主要包括土壤微生物以及土壤酶活性。相對于土壤理化性質，土壤生物學性質對于果樹根系環境的變化更為敏感[9]。土壤微生物在代謝過程中所產生的各種代謝產物與果樹根系分泌物一起作用于果樹對土壤養分的吸收利用過程[10]。大量研究表明，優良的土壤生物學性質有助于果園土壤生態的穩定，同時也能促進果樹產量和品質的提高[11-12]。

本研究以晚熟臍橙品種晚棱為研究對象，以傳統的清耕方式為對照，研究生草栽培模式對果園土壤微生物數量和酶活性的影響，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的科學依據，同時也為生草栽培模式在全國臍橙果園的推廣提供技術依據。

1材料與方法

1.1試驗地點與材料

試驗在2015—2016年進行，研究區域位于江西贛州市信豐縣嘉定鎮莊高村，地理坐標為25°23′N，115°5′E，屬中亞熱帶季風濕潤氣候，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。項目區地貌類型為丘陵地貌，海拔高程在162～187 m，自然坡度為25°，土壤為紫砂巖母質發育的紅壤。2010年秋季挖機開墾形成梯帶，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，梯面內斜，梯面、梯壁交匯處開挖20～30 cm 寬的竹節溝，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月果實采摘后，采集果園土壤帶回實驗室，在自然狀況下風干，過2 mm篩保存待測。

1.2試驗設計

試驗共設置7個處理，具體試驗設計見表1。每個處理3個重復，每個試驗小區包含4級梯面，小區最頂端凈面寬 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

編號處理CK自然裸露果園（對照）T1草溝（在梯坎下開挖的水平竹節溝內種植百喜草）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土壤微生物數量測定細菌數量采用牛肉膏蛋白胨培養基平板混菌法培養測定；真菌數量采用孟加拉紅培養基平板混菌法培養測定；放線菌數量采用高氏l號培養基平板混菌法培養測定[13]。

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

1.4統計分析

試驗數據采用Excel 2007進行處理，SigmaPlot 10.0作圖，采用SAS 8.0統計分析軟件進行方差分析和顯著性分析。

2結果與分析

2.1生草栽培對臍橙果園微生物數量的影響

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

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

自然裸露果園對照土壤微生物數量2016年比2015年有所減少，其中，細菌、真菌數量顯著減少（表2）。endprint

2.2生草栽培對土壤酶活性的影響

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

本試驗中，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上加強梯面栽培管理能夠有效地促進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土壤酸性磷酸酶活性增加（圖1-c）。與自然裸露果園對照比較，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討論與結論

土壤生物學性質可以綜合反映土壤的健康水平，對評價土壤的可持續利用能力及肥力保持能力具有很大的價值[17]。在果樹根系附近，土壤微生物往往會形成某些固定的群落，在正常生長的同時維持根系生態環境的穩定[18]。在其代謝過程中，又會與根系分泌物發生互作，如蔗糖酶、脲酶、磷酸酶等各種存在于土壤中的酶便在這復雜的過程中共同參與植物-土壤-微生物的營養元素循環[19]。

贛南臍橙因地勢所限多種于山地丘陵，果園土質以紅壤為主，雨水沖刷極易導致嚴重的水土流失，生草栽培在防止水土流失的同時，能促進土壤細菌、真菌、放線菌數量的增加，這是符合預期的[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境，從生態學角度上來說，越豐富的物種類群所組成的生態系統越穩定，本試驗中也得到了體現，百喜草的種植有效地提高了臍橙根系微生物數量[21]。在梯面輔以更科學的管理措施，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構。梯面生草、秸稈覆蓋能夠有效地提高土壤有機質含量，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質的同時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構，在防控水土流失的前提下，增大土壤團聚體數量，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，本試驗中也得到了證實[23]。李國懷等研究表明，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分含量，利于土壤生態環境的穩定，對土壤微生物數量的提高具備促進作用[24]。

微生物的增加使得臍橙根系附近的土壤生態系統更為活躍與穩定，由此微生物和植物根系之間的互作就更為密切與頻繁[25]。筆者研究發現，土壤微生物本身與土壤酶就存在密切的相關性[26]。土壤蔗糖酶參與土壤有機質的分解與炭氮循環，脲酶參與尿素的降解，酸性磷酸酶則參與土壤的磷素循環，活躍的土壤酶活性有助于提高土壤有效養分的含量，更利于臍橙根系對土壤營養的吸收利用。科學合理的生草栽培措施在增加土壤微生物數量的同時，也提高了上述幾種土壤酶的活性[27]。相關研究表明，土壤蔗糖酶活性的提高與土壤有機質含量息息相關，土壤有機質的引入能夠有效地增加土壤蔗糖酶的底物濃度，促進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、持水量等理化性質關系密切，不同土壤酶對于土壤環境的響應不同[29]。本試驗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存在的土壤環境相對復雜，對土壤生物學性質的影響也絕非幾個因素可以說清，對其過程機制的挖掘還需要深入系統的研究。

本試驗結果表明，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量。在生草栽培的基礎上，加強梯面管理，如采用梯面施用生物炭等，提高土壤酶活性和微生物數量的效果更好，也有利于土壤的可持續利用。因此，在贛南山地臍橙果園中，生草栽培模式對于土壤質量、生物學性質以及土壤肥力的維持意義重大。

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