覆膜栽培方式對雨養區馬鈴薯土壤酶活性和土壤微生物及產量的影響

李浩然，曹君邁,蘇紅玉

(北方民族大學生物科學與工程學院，寧夏 銀川 750021)

【研究意義】土壤酶是具有高度催化作用的生物催化劑，作為土壤的組成部分，是土壤中的各種生物化學過程的動力。土壤酶活性是維持土壤肥力的一個潛在指標，它的高低反映了土壤養分轉化的強弱[1]，可以反映土壤的表觀肥力。土壤微生物在土壤有機質分解和生態系統養分循環的過程中發揮著關鍵作用，影響植被的發育[2]，對土壤生態系統功能和評價土壤有機質和肥力狀況有重要意義。【前人研究進展】近年來，眾多研究圍繞不同輪作施肥和不同陪肥方式對馬鈴薯田土壤酶活性和微生物數量的影響[3-5]。【本文切入點】鑒于此，本試驗探求正常施用農家肥的條件下，不同覆膜栽培方式對馬鈴薯田土壤酶活性以及土壤微生物數量的影響規律，為當地馬鈴薯實際生產提供理論依據。

1 研究區域概況

研究區位于寧夏回族自治區中南部、黃土高原西北部中衛市海原縣樹臺鄉，屬黃河中游黃土丘陵溝壑區，境內丘陵起伏，溝壑縱橫，海撥1366～2955 m，南北長95km，東西寬80 km，總面積6899 km2。東與原州區相連，南與西吉縣接壤，西臨甘肅靖遠、會寧縣，北瀕同心縣。位于東經105°09′～106°10′，北緯36°06′～37°04′，大陸性季風氣候明顯，特點是春暖遲、夏熱短、秋涼早、冬寒長。年均氣溫7 ℃，≥10 ℃積溫2398 ℃，年日照時數2710 h，無霜期149～171 d。年降水量多年平均值為389.0 mm，年最大降水量為706.0 mm，年最小降水量為194.5 mm。蒸發量多年平均值為2099.6 mm，年干燥度2.17，屬于干旱半干旱帶，土壤類型為黑壚土。

2 材料與方法

2.1 試驗設計

本試驗以寧南山區普遍種植的馬鈴薯品種“青薯9號”為供試材料，于2015年5月1日播種，共設5個處理，分別為處理1：露地平種種植(CK)，處理2：單壟單行壟上種植，處理3：單壟雙行壟上種植，處理4：單壟雙行半覆膜壟上種植，處理5：單壟雙行全覆膜壟上種植。種植方法：各處理株距均為40 cm，處理1行距50 cm，處理2行距100 cm，處理3、處理4、處理5為寬窄行行距60～40 cm，各處理種植深度為20～25 cm。處理2種植密度位25 000株/hm2，其余處理種植密度為50 000株/hm2，每處理面積為10.0 m ×4.0 m，小區間距70 cm，周邊200 cm的保護行。4次重復，隨機排列。

2.2 土壤樣品采集

2015年7月下旬和8月下旬，分別在每個樣方內按照S型選取采樣點，用直徑4 cm土鉆分別取0～20和20～40 cm土樣，無菌密封帶回實驗室。將每個土樣除去沙礫、植物根系等雜物，混勻后分為兩部分，一部分鮮土立即用于測定土壤微生物，一部分在室溫下風干，將風干土過1 mm篩，用于測量土壤酶活性。

2.3 測定項目與方法

2.3.1 土壤酶活性測定 過氧化氫酶活性測定采用KMnO4滴定法，結果以每單位土壤質量消耗0.002 mol/L KMnO4的毫升數表示。脲酶活性測定采用苯酚鈉次氯酸鈉比色法測定，結果以沒100 g土壤的NH4+-N的毫克數表示。磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定，結果以每100 g土壤中酚毫克數表示，蔗糖酶活性的測定方法為3,5-二肖基水楊酸比色法，結果以24 h，1 g干土生成葡萄糖毫克數表示[6]。

2.3.2 土壤微生物測定 放線菌培養采用改良高氏1號培養基，土壤懸濁液濃度采用10-3、10-4、10-5；細菌培養采用營養瓊脂培養基，土壤懸濁液濃度采用10-3、10-4、10-5；真菌培養采用玫瑰紅鈉瓊脂培養基，土壤懸濁液濃度采用10-2、10-3、10-4，每個培養基濃度重復3次，采用平板涂抹法接種。然后置于恒溫箱中培養，在無菌條件下進行操作。計數采用《數量指標計算細菌統計表》[7]。

1 g干土中的菌數=2個平板菌落數×稀釋度干土的百分數×100

2.4 數據處理

實驗中得出的數據用Excel2003和SPSS 17.0數據處理軟件進行統計分析

3 結果與分析

3.1 不同覆膜栽培方式下土壤酶活性變化

土壤酶是具有蛋白質性質的高分子生物催化劑,參與土壤中各種生物化學過程。土壤酶活性是土壤生物活性的總體現，反映了土壤的綜合肥力特征及土壤養分轉化進程，可以作為衡量土壤肥力水平高低的較好指標[8]。

由表1可知，各處理中土壤酶活性均表現為蔗糖酶>磷酸酶>脲酶>過氧化氫酶；在5種處理中土壤過氧化氫酶、磷酸酶活性表現為單壟雙行全覆膜壟上種植>單壟雙行半覆膜壟上種植>單壟雙行壟上種植>單壟單行壟上種植>露地平種(CK)；而脲酶酶活性表現為單壟雙行半覆膜壟上種植>單壟雙行全覆膜壟上種植>單壟雙行壟上種植>單壟單行壟上種植>露地平種(CK)，蔗糖酶活性表現為單壟雙行全覆膜壟上種植>單壟雙行半覆膜壟上種植>露地平種(CK)>單壟雙行壟上種植>單壟單行壟上種植。單壟雙行全覆膜壟上種植的土壤過氧化氫酶、磷酸酶、蔗糖酶、脲酶酶活性分別高出露地平種(CK)50.0 %、10.2 %、0.4 %、21.9 %；單壟雙行半覆膜壟上種植的土壤過氧化氫酶、磷酸酶、蔗糖酶、脲酶酶活性分別高出露地平種(CK)48.5 %、4.7 %、0.3 %、22.8 %；單壟雙行壟上種植的土壤過氧化氫酶、磷酸酶、脲酶酶活性分別高出露地平種(CK)33.3 %、2.7 %、8.8 %；單壟單行壟上種植的土壤過氧化氫酶、磷酸酶、脲酶酶活性分別高出露地平種(CK)30.3 %、0.4 %、6.5 %。單壟雙行全覆膜壟上種植的土壤磷酸酶活性比單壟雙行半覆膜壟上種植高出5.3 %。

3.2 不同覆膜栽培方式下土壤微生物數量變化

土壤微生物是土壤有機質和土壤養分轉化和循環的動力，在生態系統物質轉化和能量流動過程中起主導作用，具有巨大的生物化學活性[9]。

由表2可知，不同覆膜栽培模式各土壤微生物數量表現為細菌>放線菌>真菌，不同覆膜栽培模式土壤微生物總數表現為單壟雙行全覆膜壟上種植>單壟雙行半覆膜壟上種植>單壟雙行壟上種植>單壟單行壟上種植>露地平種(CK)，單壟雙行全覆膜壟上種植、單壟雙行半覆膜壟上種植、單壟雙行壟上種植、單壟單行壟上種植的土壤細菌、真菌、放線菌分別高出露地平種(CK)16.1 %、12.8 %、8.9 %、3.7 %，32.8 %、49.3 %、35.8 %、0和70.3 %、67.6 %、48.2 %、22.3 %。

表1 不同覆膜栽培模式酶活性

3.3 不同覆膜栽培方式下各類土壤酶活性、土壤微生物數量及產量的相關性分析

由表3 可知，土壤微生物總數與土壤酶活性呈顯著正相關關系，微生物總數與蔗糖酶活性相關性不顯著。不同土壤微生物數量與不同土壤酶活性相關程度不同，放線菌數量與過氧化氫酶、脲酶活性顯著相關，與磷酸酶、蔗糖酶相關性不顯著。

表2 不同覆膜栽培模式土壤微生物數量分布

表3 各項指標之間的相關性分析

注：*表示在0.05水平上達到了顯著性，**表示在0.01水平上達到了顯著性。

圖1 各處理馬鈴薯產量Fig.1 Different processing of potato produciton

馬鈴薯產量與細菌、脲酶呈極顯著正相關，與放線菌、過氧化氫酶、磷酸酶呈顯著正相關，而與真菌、蔗糖酶相關性不顯著。

3.4 不同覆膜栽培方式下馬鈴薯產量的變化

由圖1可以看出，處理5單壟雙行全覆膜栽培方式、處理4單壟雙行半覆膜栽培方式的馬鈴薯產量明顯高于其他處理，并且處理5的產量最高。分別高于處理1、處理2、處理3、處理4: 98.4 %、57 %、47.3 %、15 %。

4 討 論

4.1 不同覆膜栽培方式下土壤酶活性和土壤微生物數量

有研究表明，土壤酶主要來源于土壤微生物活動分泌、植物根系分泌和植物殘體以及土壤動物區系分解[1]，土壤微生物與植物根系關系密切。由于覆膜方式不同，馬鈴薯根系對土壤養分的活化、吸收以及土壤微生物和土壤酶對土壤有機質的分解轉換，不同種類的酶與土壤微生物數量表現出不同程度的相關性[10-11]，本試驗結果也證明土壤微生物總數與土壤酶活性呈顯著正相關關系。土壤微生物數量極易受到氣候、土壤類型和土壤環境因子的影響[12]。本試驗結果表明，起壟和起壟覆膜的栽培方式均能增加土壤中的微生物數量，并且以起壟覆膜的栽培方式為最優。其原因是起壟和起壟覆膜均能在不同程度上減少土壤水分的蒸發，起壟覆膜還可以保護土壤的溫度，促進植物根系產生分泌物，刺激了土壤微生物的生長和繁殖，進而提高了土壤酶的活性。

4.2 不同覆膜栽培方式的馬鈴薯產量

產量是農業生產中最重要的數值，直接關系到產區的經濟效益。通過本試驗可以看出，單壟雙行全覆膜栽培方式的產量最優，其原因是試驗當地氣候干燥，年降水量少，年蒸發量巨大，通過全覆膜的栽培方式，可以抑制土壤水分的蒸發，在播種期有效的達到保墑的作用。并且在各生育期盡可能的減少土壤中的水分流失，維持土壤溫度，為馬鈴薯田土壤微生物、土壤酶提供適宜的環境，有效的促進了土壤中營養物質的循環，從而達到增產的最終目的。

5 結 論

針對試驗地寧夏回族自治區中衛市海原縣樹臺鄉當地年降水量少，年蒸發量巨大，年均氣溫較低等氣候特點，推薦采用單壟雙行全覆膜壟上種植的栽培方式作為當地種植馬鈴薯的首選模式。

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