沿海灘涂增施氮肥對馬齒莧生長發育及土壤微生物環境的影響

劉沖　王茂文　邢錦城　丁海榮　朱小梅　趙寶泉　董靜　溫祝桂　洪立洲

摘要：為明確沿海灘涂上增施氮肥對馬齒莧生長發育及土壤微生物環境的影響，通過田間小區試驗研究了5個氮肥水平（CK；N1：100 kg/hm2；N2：150 kg/hm2；N3：200 kg/hm2；N4：250 kg/hm2）對馬齒莧生長發育、土壤養分及土壤微生物特性的影響。結果表明：增施氮肥能顯著改善馬齒莧生長發育，提高其生物產量，其中N3、N4達顯著水平，鮮質量分別比對照增加19.3%、18.9%；增施氮肥后，土壤鹽分呈現逐漸下降的趨勢，土壤各養分指標呈現上升的趨勢。N3水平下，土壤鹽分僅為對照的88.6%，土壤全氮含量、有機質含量分別比對照增加21.5%、16.9%；在沿海灘涂上施用氮肥，土壤微生物群落物種豐富度指數、均勻度指數均高于CK處理，且施氮量越大，指數值越大，N3、N4水平達顯著差異。氮肥用量越大，優勢度指數越小。由此可見，在沿海灘涂上增施氮肥，可顯著改善馬齒莧的生長發育，促進其生長；增施氮肥能夠增加土壤養分，降低土壤鹽分，提高土壤微生物多樣性，增加土壤微生物活性，起到改善土壤生態環境的效果，且以N3和N4效果最佳。

關鍵詞：馬齒莧；氮肥；生長發育；土壤微生物；土壤生態

中圖分類號： S158.3 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2017）19-0208-03

收稿日期：2016-05-10

基金項目：江蘇省農業科技自主創新資金[編號：CX（14）2046]。

作者簡介：劉 沖（1984—），男，江蘇鹽城人，碩士，助理研究員，主要從事耐鹽植物栽培利用研究。E-mail：cellbio@163.com。

通信作者：洪立洲，研究員，主要從事土壤肥料與鹽土農業工程研究。E-mail：ychonglz@163.com。 隨著我國人口的增長和城市交通建設用地的不斷增加，有限的耕地資源不斷減少，人地矛盾空前嚴峻[1]。我國東部沿海具有廣闊的灘涂土地資源，且每年可以形成約2萬hm2的淤泥質灘涂，這為全國特別是沿海省份的長期發展提供了最實際的耕地后備資源[2]。

灘涂土壤屬于特殊原始土壤，最顯著的特征就是鹽分含量高，養分含量低[3]。氮是植物必需的主要營養元素之一，參與植物體內許多重要化合物的組成及多種營養代謝，與植物的生長發育及產量和品質的形成關系密切[4]。施用氮肥是現代農業的一項標志性措施，其對作物產量的提高使全球70億人口得以存活[5]。研究表明，在鹽堿地上，控釋氮肥的施用能有效提高棉花的抗逆性，減緩衰老，獲得較高產量[6]；還可降低土壤中的Na+濃度，降低鹽害[7]。

馬齒莧（Portulaca oleracea L.）為馬齒莧科一年生草本植物，藥食兩用，具有肉質、多汁型葉片；葉片具有保持水分的細胞，能抵御一定的鹽分脅迫[8]；且在高鹽分地區馬齒莧仍能獲得較高的產量[9]。本研究通過田間試驗，探討了沿海灘涂上增施氮肥對馬齒莧生長發育及土壤養分、土壤微生物特性的影響，以期為沿海灘涂馬齒莧人工栽培中氮肥的營養措施及改良沿海灘涂土壤生態環境提供指導依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試土壤

試驗地點位于江蘇省大豐市金海農場灘涂試驗基地，東距黃海約6 km，處于北亞熱帶季風氣候區，年均降水量 1 058.4 mm，主要集中在6—8月。供試土壤為沖積鹽土類，土壤鹽漬化是制約該地區農業生產發展的主要障礙因子。試驗地土壤理化性質見表1。

1.2 試驗設計及田間管理

每處理3次重復，采用完全隨機區組設計。試驗小區長4 m，寬3 m，面積為12 m2，四邊均設有保護行，以防側滲和互溢。供試植物為馬齒莧，取江蘇沿海地區農業科學研究所培育的蘇馬齒莧2號上年采收種子供試驗。平整小區時使用尿素作為氮肥，氮肥30%、磷肥（P2O5）135 kg/hm2作基肥。剩余的氮肥均分3次以尿素形態分別在馬齒莧的苗期、分枝期和花期作為追肥施入。

1.3 測定項目及方法

土壤基本理化指標測定采用文獻[10]的方法。

Biolog方法步驟：10 g土壤外加95 mL無菌的 0.145 mol/L NaCl溶液，在搖床上振蕩15 min，然后將土壤樣品稀釋至1×10-3，再從中取125 μL該懸浮液接種至革蘭氏陰性板的每一個孔中，最后將接種好的板放至25 ℃的恒溫培養箱中培養，每隔一定的時間（4 h）于波長為595 nm處的Biolog在電腦顯示屏上讀數[11]。

1.4 數據分析

試驗數據采用SPSS 13.0軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 增施氮肥對馬齒莧生長發育的影響

由表2所示，隨著氮肥的施用，馬齒莧生長發育顯著改善，各項生長指標均呈現上升的趨勢。以地上部鮮質量為例，隨著施氮量的增加，鮮質量均顯著高于對照，其中，N3、N4水平下，鮮質量分別為對照的119.3%、118.9%。

2.2 增施氮肥對土壤鹽分含量的影響

從圖1可以看出，隨著氮肥的施用，土壤鹽分呈現逐漸下降的趨勢。其中，在N1水平下土壤鹽分略有下降，但差異不顯著；在N2～N4水平下，土壤鹽分顯著下降，N3水平時，土壤鹽分僅為對照的88.6%。

2.3 增施氮肥對土壤養分含量的影響

從表3可以看出，隨著施氮量的增加，土壤各養分指標變化不一。土壤全氮含量在N1～N4水平下，分別比對照增加6.1%、15.3%、21.5%、23.1%。土壤有機質含量亦顯著增加，N3、N4水平下，比對照增加16.9、17.6%。土壤全磷及全鉀含量呈現上升的趨勢，但增加幅度小于全氮，且在N3、N4水平下略有下降，但依然高于對照。土壤pH值隨著施氮量的增加變化不顯著。endprint

2.4 氮肥對土壤微生物群落功能的影響

從表4可以看出，在沿海灘涂上施用氮肥，土壤微生物群落物種豐富度指數（H）、均勻度指數（E）均高于CK處理，且施氮量越大，指數值越大，在N3、N4水平達顯著差異（P<005）。H、E等2項指數表示微生物的功能多樣性，其值越大，表明微生物群落功能多樣性越高。分析其原因，主要是沿海灘涂上缺乏氮素，追施氮肥不僅增加了土壤氮素含量，還改善了土壤的物理化學性質，給微生物提供了合適的生存環境，從而使土壤微生物豐富度增加。

Simpson優勢度指數（Ds）反映了各物種種群數量的變化情況，指數越大，說明群落內微生物優勢種的地位越明顯，其多樣性較差。本研究中，氮肥用量增大，Ds數值越小，N4水平下數值僅為對照的90.1%，進一步說明了施用氮肥可顯著改善沿海灘涂土壤微生物生存環境。

3 討論與結論

作物的高產、優質是以較高的生物量為前提的，而生物量的累積是以養分吸收為基礎，養分吸收與生物量的積累關系密切[12]。氮素營養是調控作物生長發育的重要手段[13]。沿海灘涂土壤養分低，增施氮肥不僅可以促進作物生長發育和產量積累，還能顯著降低土壤Na+含量，增加土壤有機質、氮、磷、鉀和微生物數量[14]。農田微生物與無機氮肥的關系密切，盡管土壤微生物只為土壤有機質的1%～5%，但支配養分供應中，土壤微生物量不僅充當許多基礎反應的生物催化劑，還相當于土壤N、P元素的快速周轉庫[15-17]。王健等通過對比試驗研究了尿素對油松刺槐混交林土壤微生物種群的影響，結果表明，尿素處理能夠顯著增加土壤微生物種群的數量，與對照相比，生長季平均增加了18.4%[18]。

本試驗系統地研究了沿海灘涂上增施氮肥對馬齒莧生長發育及土壤微生物環境的影響。結果發現，增施氮肥可顯著改善馬齒莧生長發育，提高其生物產量，N3、N4水平較為顯著。對土壤環境而言，沿海灘涂上增施氮肥，可降低土壤鹽分，增加土壤養分，尤其是土壤全氮、土壤有機質含量，且在N3、N4水平較為顯著。

Biolog的主成分分析顯示了微生物群落在不同處理下對碳源利用的響應，是反映土壤微生物群落結構特征的有效手段[19]。土壤微生物群落與土壤肥力之間有著密切關系，土壤養分含量高低在很大程度上影響著土壤微生物量與生理功能多樣性。本研究中，在沿海灘涂上施用氮肥，土壤微生物群落物種豐富度指數（H）、均勻度指數（E）均高于CK處理，且施氮量越大，指數值越大；氮肥用量越大，Simpson優勢度指數（Ds）數值越小，在N3、N4水平達顯著差異。而在N3水平下的土壤養分含量亦達到較大值，這主要是因為增施氮肥提高了土壤微生物活性，增加了土壤中有機養分的分解消耗和無機養分的轉化，從而提高土壤養分，進而滿足作物對養分的需求。高明霞等也發現平衡施肥對于改善農田土壤微生物特性、提高土壤養分具有良好作用[20]。

綜上所述，在沿海灘涂上增施氮肥，可顯著改善馬齒莧的生長發育，促進其生長；增施氮肥能夠增加土壤養分，降低土壤鹽分，提高土壤微生物多樣性，增加土壤微生物活性，起到改善土壤生態環境的效果，且以上效果以N3（200 kg/hm2）和N4（250 kg/hm2）水平最佳。

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