覆蓋對梨園土壤微生物、梨樹生長及果實品質的影響*

徐 鍇，趙德英，閆 帥，張少瑜，侯桂學

（中國農業科學院果樹研究所，農業農村部園藝作物種質資源利用重點實驗室，遼寧省落葉果樹礦質營養與肥料高效利用重點實驗室，遼寧興城 125100）

目前，我國梨園土壤管理方式有清耕制、免耕制、生草制和覆蓋制[1]。清耕會破壞土壤結構，增加水土流失風險。免耕制由于化學除草劑的長期使用會造成環境污染[2]，土壤有機質含量下降。因此，免耕制和清耕制已不適用于現代果園的發展[3]。生草制為其生長發育創造適宜的生態條件[4]，但初期存在土壤養分下降，與果樹爭肥的現象[5]，仍處于有條件的應用階段。覆蓋制是在土壤表面覆蓋有機或無機材料，可以調節土壤的保水能力[6]，提高土壤酶活性[7]，改變土壤養分含量[8]，這些改變必然會引起對環境敏感的土壤微生物發生變化。而土壤微生物對土壤肥力、果樹生長環境起著極其重要的調節作用。目前，覆蓋應用最多的是秸稈和地膜[9]，研究表明地膜覆蓋能顯著增加土壤細菌、真菌和纖維素分解菌的數量[10]，而秸稈覆蓋后，土壤細菌、真菌和放線菌數量比對照增加了1 倍以上[11]。本文在前人研究的基礎上，以地膜和秸稈為覆蓋材料，設置了不同組合處理，并添加了利于秸稈分解的菌肥，針對梨樹不同生長物候期土壤細菌、真菌、放線菌和研究較少的纖維素分解菌等微生物的變化展開研究，其結果對推廣梨園合理的土壤管理方式和農業生產廢棄物的科學利用具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地位于中國農業科學院果樹研究所，試驗園面積約為2 hm2，土壤為黏壤土，土壤有機質含量為1.03%。供試梨品種為‘錦豐’，砧木為‘杜梨’，樹齡12 年，行株距4 m×3 m，梨園管理水平較好，樹勢中庸，樹體長勢基本一致。

1.2 試驗處理

試驗于2018 年4—10 月進行，采用樹盤覆蓋的方式，設置5 個處理：地膜覆蓋，聚乙烯黑色地膜（寬900 mm、厚0.01 mm）覆蓋樹盤；秸稈覆蓋，玉米秸鍘成碎段覆于樹盤，厚10 cm，寬1.5 m；秸稈+地膜覆蓋，覆蓋秸稈后，其上加覆地膜；秸稈+菌肥覆蓋，覆蓋秸稈同時撒施菌肥；以清耕作對照。菌肥由沈陽樂田寶生物科技有限公司提供。試驗處理為單行小區，重復3 次，每處理15 株樹。

1.3 試驗方法

1.3.1樣品采集

分別于萌芽期、幼果期、新梢生長期、果實膨大期、果實成熟期和采后期采集樹盤下的土樣。采樣點為樹冠外邊緣滴水線垂直向內30 cm 處，清除覆蓋物后，取0～40 cm 土層的土壤，每株樹按對角線法取不同方位4 點樣品，每5 株為1 個樣本，重復3 次。之后將樣品混勻，迅速帶回實驗室，土壤樣品按四分法留取1 kg 裝入封口袋中，置于4 ℃冰箱保存待測。

9 月30 日，隨機采集樹冠外圍果實，每處理采集300 個果實進行樣品測定。

1.3.2樣品測定

土壤微生物數量測定采用稀釋平板涂抹計數法，細菌分離采用牛肉膏蛋白胨培養基，真菌分離采用馬丁氏培養基，放線菌分離采用高氏一號培養基，纖維素分解菌采用赫奇遜氏培養基，以1 g 干土為計量單位。果實樣品采集前，用皮尺測量樹高、干周和冠徑。用電子天平稱量單果重，用便攜式折光儀測定果實可溶性固形物含量，用電位滴定儀測定可滴定酸含量，用TA-HD plus 雙臂質構儀測定果實硬度，用重量法測定果肉石細胞含量。

1.4 數據處理

試驗數據用Excel 和DPS 軟件進行分析，結果采用Topsis 評價法進行排名。

2 結果與分析

2.1 覆蓋處理對土壤細菌數量的影響

如表1 所示，土壤細菌數量隨著梨樹的生長發育呈先上升后下降的變化趨勢，基本在果實膨大期達到最高值。在萌芽期，土壤細菌數量由高到低依次為秸稈+菌肥、秸稈+地膜、地膜、秸稈覆蓋處理，分別比對照提高78.71%、38.12%、31.44%、8.17%，差異均達顯著水平。在幼果期和新梢生長期，各處理的土壤細菌數量均較對照顯著提高，其中地膜覆蓋和秸稈+地膜覆蓋處理間均無顯著差異。在果實膨大期和成熟期，地膜覆蓋處理的土壤細菌含量顯著低于對照，其他處理仍然顯著高于對照。采后期，地膜覆蓋處理的土壤細菌數量再次顯著高于對照。而在果實成熟期和采后期，秸稈覆蓋處理的土壤細菌數量均顯著高于地膜、秸稈+地膜覆蓋處理。

2.2 覆蓋處理對土壤真菌數量的影響

梨園土壤真菌數量呈先下降后上升再下降的變化趨勢（表2），在新梢生長期，除秸稈+菌肥覆蓋處理外，其他處理的土壤真菌數量均達到最高值。在萌芽期，土壤真菌數量由高到低依次為秸稈+地膜、地膜、秸稈+菌肥、秸稈覆蓋處理，分別比對照提高35.73%、22.58%、16.38%、2.23%。在幼果期，秸稈+菌肥、秸稈覆蓋處理的土壤真菌數量下降較少，顯著高于其他處理，而秸稈+地膜和地膜覆蓋處理間差異不顯著，但仍顯著高于對照。從新梢生長期至采后期，秸稈+菌肥、秸稈+地膜、秸稈覆蓋處理的土壤真菌數量始終排在前3 名且次序不變，而地膜覆蓋處理的土壤真菌數量在新梢生長期低于對照，但無顯著差異，而在果實膨大期則顯著低于對照，在果實成熟期雖然高于對照，但差異不顯著，直到采后期才顯著高于對照。

表1 覆蓋處理對土壤細菌數量的影響

表2 覆蓋處理對土壤真菌數量的影響

2.3 覆蓋處理對土壤放線菌數量的影響

如表3 所示，地膜、秸稈覆蓋處理和對照的土壤放線菌數量呈先下降后上升再下降的趨勢，而秸稈+地膜、秸稈+菌肥覆蓋處理呈先下降后上升又下降再上升后下降的波動變化趨勢。各處理的土壤放線菌數量均在果實成熟期達到最高值，從高到低依次為秸稈+菌肥、秸稈+地膜、秸稈、地膜覆蓋處理，分別比對照提高32.62%、4.60%、1.85%、0.89%，其中地膜覆蓋處理與對照無顯著差異，而在其他物候期，各處理的土壤放線菌數量均顯著高于對照。從萌芽期到幼果期，秸稈+地膜覆蓋處理的土壤放線菌數量均顯著高于其他處理。秸稈+菌肥覆蓋處理的土壤放線菌數量在新梢生長期上升到各處理最高值，與秸稈+地膜覆蓋處理無顯著差異，從果實膨大期至采后期，其土壤放線菌數量均顯著高于其他處理。

表3 不同覆蓋處理對土壤放線菌數量的影響

2.4 覆蓋處理對土壤纖維素分解菌數量的影響

從表4 可以看出，地膜、秸稈覆蓋處理和對照的土壤纖維素分解菌數量呈先上升后下降的變化趨勢，而秸稈+地膜、秸稈+菌肥覆蓋處理呈先下降后上升再下降的變化趨勢。各處理的土壤纖維素分解菌數量均在果實膨大期達到最高值，從高到低依次為秸稈+菌肥、秸稈、秸稈+地膜、地膜覆蓋處理，分別比對照提高 154.43%、95.89%、64.56%和42.09%。其中，秸稈+菌肥覆蓋處理的土壤纖維素分解菌數量從萌芽期到果實成熟期均顯著高于其他覆蓋處理，秸稈覆蓋處理從果實膨大期至采后期超過秸稈+地膜覆蓋處理，僅低于秸稈+菌肥覆蓋處理，并在采后期與其無顯著差異。

表4 不同覆蓋處理對土壤纖維素分解菌數量的影響

2.5 覆蓋處理對梨樹生長和果實品質的影響

不同覆蓋處理對梨樹生長和果實品質的影響見表5，覆蓋處理對梨樹樹體生長有顯著促進作用，其中以秸稈+菌肥覆蓋處理效果最好，秸稈+地膜和秸稈覆蓋處理間差異不顯著，效果均好于地膜覆蓋。覆蓋可以顯著提升梨果實品質，單果重由高到低依次為秸稈+菌肥、秸稈、秸稈+地膜、地膜覆蓋處理，分別比對照提高52.03%、41.70%、28.04%和5.54%。秸稈+菌肥和秸稈+地膜覆蓋處理的可溶性固形物含量無顯著差異，均顯著優于其他處理。覆蓋處理顯著降低了果實可滴定酸含量、果肉硬度和石細胞含量，以秸稈+菌肥覆蓋處理降幅最大，顯著提升了果實的口感。

表5 不同覆蓋處理對梨樹樹體生長和果實品質的影響

2.6 覆蓋處理的綜合排名

通過Topsis 評價法，獲得各覆蓋處理的排名，由高到低依次為：秸稈+菌肥、秸稈+地膜、秸稈、地膜覆蓋處理。

3 討論與結論

土壤中的微生物以細菌最多，其次是放線菌，而真菌和纖維素分解菌最少[12]。土壤微生物的數量與土壤肥力有極為密切的關系[13]。細菌可產生胞外代謝產物，如多糖、脂類和蛋白質，起到膠結并穩定團聚體的作用，其數量的多少可以反映土壤質量的變化[14]。真菌參與土壤有機質的分解和土壤腐殖質的形成過程，直接影響到土壤肥力[15]。放線菌有分解有機物、改善土壤結構和促進物質循環等重要功能。纖維素分解菌在土壤碳素循環中起著重要作用，其數量與活性是反映土壤微生物生長發育和土壤肥力的一項重要指標[16]。

本研究表明，覆蓋可以顯著提高土壤表層的微生物數量，由于覆蓋能夠改變土壤水分含量和溫度狀況[17]，能夠提高土壤微生物量和C、N 含量[18]，為土壤微生物的活動和繁殖提供了適宜的環境條件。不同處理的土壤微生物數量表現出不同的變化趨勢，在梨樹生長發育初期，土壤溫度對樹體及微生物的活動起到關鍵作用；另外，秸稈覆蓋在土壤表層不能滿足其快速分解所需的水分條件，而地膜的保溫保水特性使得秸稈分解加快，土壤C、N 含量和養分大幅提高[19]，所以地膜覆蓋和秸稈+地膜覆蓋表現較好。但是隨著時間的推進，在果實膨大期和果實成熟期，地膜覆蓋處理的土壤細菌和真菌數量出現低于對照的現象；在新梢生長期之后，秸稈+地膜覆蓋處理的土壤微生物數量低于秸稈+菌肥覆蓋處理。可以看出土壤微生物是對環境變化非常敏感的，除了溫度的變化，氣體也起到了一定的影響，土壤微生物多為好氣性，而長時間的地膜覆蓋會影響土壤微生物的生長與繁殖[14]。而秸稈+菌肥覆蓋處理相對于秸稈+地膜覆蓋處理提供了相對平穩的土壤環境，隨著物候期的推移，秸稈分解后，土壤中有機質和C、N 含量增加，對土壤微生物生命活動有刺激效應，使得土壤中細菌、真菌、放線菌和纖維素分解菌的數量增加[20-22]。土壤微生物數量的改變，改善了土壤環境和肥力，有利于樹體根系的生長，進而促進地上部的生長發育，提升果實品質。

本研究中，秸稈+菌肥覆蓋處理排名第1，其中菌肥起到了關鍵作用。傳統的秸稈覆蓋是利用土壤中的原生微生物來分解，一是微生物數量少，二是秸稈主要由木質素、纖維素和半纖維素等組成，分解速度較慢[23]，因此微生物菌劑逐漸成為秸稈覆蓋應用的關鍵研究對象[24]。已有研究發現，秸稈配施微生物菌劑可以加快秸稈分解，從而提高土壤有機質和有效氮的含量，使土壤微生物數量增加、群落物種更豐富且分布更為均勻[25]。本研究結果與前人研究一致。

綜上，各處理的覆蓋效果排名依次為秸稈+菌肥、秸稈+地膜、秸稈、地膜覆蓋處理，在梨樹生產中，應結合當地實際情況，參考執行。