不同土壤菌配置對贛南山區土壤酶活性及微生物數量的影響

周進波 劉波 王賢寧

摘? 要：隨著我國經濟建設的不斷發展，工程施工后期的跡地恢復是保護環境、維護生態平衡的重要環節。為解決這一問題，采用土壤菌配置加客土噴播技術進行跡地恢復，將不同的土壤菌配置（DL1+DL2、DL1+DL3、DL2+DL3、DL1+DL2+DL3）加入噴播基質中并通過噴播的方式鋪設到贛南山區邊坡。針對贛南山區邊坡后期跡地恢復問題，提出最優的土壤菌配置模式。結果表明，土壤菌的施用，促進土壤微生物活動，加速土壤中的生化反應，加入土壤菌能顯著提高贛南山區邊坡土壤的過氧化氫酶活性、蔗糖酶活性、中性磷酸酶活性和纖維素酶活性，能顯著提高土壤中真菌、細菌、放線菌以及微生物的總數量，其中土壤菌DL1+DL2配置模式下對提高贛南山區土壤酶活性以及微生物數量效果最明顯。

關鍵詞：贛南山區；土壤菌；土壤酶活性；土壤微生物數量；生態平衡

中圖分類號：X3? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2024）19-0068-06

Abstract： With the continuous development of China's economic construction， site restoration in the later stage of project construction is an important link to protect the environment and maintain ecological balance. In order to solve this problem， the soil bacteria configuration and guest soil spray seeding technology were used to restore the trace. different soil bacteria configurations （DL1+DL2， DL1+DL3， DL2+DL3， and DL1+DL2+DL3） were added to the spray seeding substrate and laid to the slope of the mountain area of southern Jiangxi. In order to solve the problem of slope restoration in the later stage of mountain slope in southern Jiangxi， the optimal allocation model of soil bacteria was put forward. The results showed that the application of soil bacteria promoted the activity of soil microorganisms and accelerated the biochemical reaction in soil. the addition of soil bacteria could significantly increase the activities of catalase， sucrase， neutral phosphatase and cellulase， and the total number of fungi， bacteria， acti-nomycetes and microorganisms in the slope soil of southern Jiangxi province. Among them， the DL1+DL2 configuration mode of soil bacteria has the most obvious effect on improving the soil enzyme activity and the number of microorganisms in the mountainous area of southern Jiangxi.

Keywords： southern Jiangxi mountainous area; soil bacteria; soil enzyme activity; number of soil microorganisms; ecological balance

贛南屬南方紅壤區，降雨集中、溝壑縱橫、土壤結構差，不利的自然地理條件極易造成水土流失。此外，過度開發和不合理的耕作方式也是導致水土流失的主要原因。輸變電項目的建設對山地丘陵地貌及地表植被產生擾動和損毀，加劇水土流失，產生崩崗、山區石漠化、土地退化等現象，對丘陵山區生態安全、糧食安全、防洪安全和人居安全造成威脅。

客土噴播技術起源于英美，并在日本得到積極推廣，是一種較為有效的邊坡植被復綠技術。近年來，客土噴播技術被越來越廣泛地應用到山體邊坡生態修復中[1]，然而噴播基質無法與邊坡巖壁土壤有效融合，并且隨著時間的推移，土體養分逐漸流失導致土壤肥力降低，使山體巖壁邊坡呈現出裸露、缺肥、無土的狀態，導致邊坡植被面臨干、熱、脫落等威脅，無法實現植被復綠的長期維持，因此在土層薄的情況下進行邊坡巖壁植被恢復，目前面臨的最主要問題是噴播基質的組成物質結構及巖壁-基質界面融合度[2]；土壤菌是維系土壤生態系統功能穩定的主導因子[3]，其作用主要體現在分解土壤有機質和促進腐殖質形成[4]，促進植物菌根的形成[5]，產生土壤微量氣體[6]，吸收、固定并釋放養分[7]等，有研究表明，用篩選好的微生物菌種加入噴播基質中，對加速山體巖面的風化產生了有利作用[8]。將土壤菌加入噴播基質并施用于邊坡巖壁之后，在土壤菌的作用下，邊坡巖壁與噴施基質界面融合性得到了有效提高，并且可形成一個最適合植物生長的“生育基盤”，可長期維持邊坡巖壁的植被復綠，減少邊坡裸露、植被脫落的情況。目前土壤菌加客土噴播技術在輸變電項目邊坡治理上還未見報道，本研究以吉埠變電站北側邊坡土壤為試驗對象，研究噴播基質中不同土壤菌配置對土壤酶活性和微生物數量的影響，土壤酶活性情況在一定程度上可以反映土壤養分的循環情況，從而分析篩選出最佳的土壤菌配置模式，為指導贛南山區邊坡治理以及長期維持邊坡植被復綠提供理論依據和技術支撐。

1? 材料與方法

1.1? 研究區概況

本項目研究區位于贛州市，地處江西省南部，屬亞熱帶季風氣候，年平均氣溫為19.8 ℃，年平均降雨量為1 318.9 mm，土壤類型以花崗巖母質發育的紅壤為主，土壤質地主要為砂質壤土，是崩崗主要發生區域。根據《江西省水土保持公報（2021）》，全省水力侵蝕總面積23 326.19 km2，占全省土地總面積的13.96%。從全省11個設區市的水土流失現狀來看，水力侵蝕面積最大的是位于贛南的贛州市。贛州市是典型的南方山地丘陵區，屬亞熱帶季風氣候，多年平均降水量1 500.40 mm，土壤以由花崗巖風化物發育形成的紅壤為主，是崩崗主要發生區域。該區水土流失以水力侵蝕為主，侵蝕面積為6 865.55 km2，占土地總面積的17.43%。

1.2? 試驗材料

1.2.1? 土壤菌的發酵

將3種土壤菌，即枯草芽孢桿菌（DL1）、哈茨木霉菌（DL2）和地衣芽孢桿菌（DL3）先接入液體培養基，振蕩24 h，再接入發酵罐中發酵，發酵過程中隔一定時間抽取土壤菌測定其濕重，當變化曲線達到峰值后第一次下降時，將土壤菌接出至已消毒的塑料瓶中。

1.2.2? 土壤菌的不同配置

選取上述3種土壤菌進行配置，在基質中的配置方式有3種菌混合、2種菌混合和無菌（對照組），共5種配置方式（對照組、DL1+DL2、DL1+DL3、DL2+DL3、DL1+DL2+DL3），每種配置方式做3個重復，各土壤菌種均等比例混合后分別混入噴播基質土中，每種配置模式種菌的含量為100 mL。

1.3? 試驗布設

試驗布設于贛縣區吉埠鎮新建吉埠變電站北側邊坡（E115°11′8.14″，N25°59′53.05″），設計4種不同土壤菌配置（DL1+DL2、DL1+DL3、DL2+DL3、DL1+DL2+DL3）及一個對照（空白），按照2.0 L·m-2的標準將加入了土壤菌的噴播基質均勻噴涂于試驗區土壤表面。為此，現場共設置了5個試驗小區，每個小區長1.5 m，寬3.5 m。分別標記為：空白組、DL1+DL2、DL1+DL3、DL2+DL3和DL1+DL2+DL3。

1.3.1? 土壤菌噴播試驗施工工序

坡面整理—將不同土壤菌加入客土基質—客土噴播—播撒草種—后期養護和觀測。

1.3.2? 坡面整理

考慮坡面的施工性和種子的噴灑，需對坡面進行處理，保證坡面的平整性、滲透性和整體的施工性能。

1.3.3? 配方

將不同配比模式的土壤菌加入噴播基質中，配比模式為枯草芽孢桿菌+哈茨木霉菌、哈茨木霉菌+地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌+地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌+哈茨木霉菌+地衣芽孢桿菌。

1.3.4? 客土噴播

將加入了土壤菌的噴播基質，均勻地噴灑于樣方坡面。

1.3.5? 播撒草種

主要選用適合當地生長的草種，使用撒播的形式進行，撒播后用耙子耙勻，使得種子被土覆蓋，防止種子的流失。

1.3.6? 后期養護和觀測

每月進行采樣觀測，采樣主要為采集土樣，觀測主要為觀測樣地中土壤酶活性。

1.4? 樣品采集與分析

分別于2023年9月、10月、11月和12月進場采集試驗土樣，每組樣品采取3組重復。土壤蔗糖酶、過氧化氫酶、纖維素酶和中性磷酸酶活性的測定方法均參照《土壤酶及其研究法》[9]。

1.4.1? 土壤蔗糖酶、纖維素酶活性

土壤蔗糖酶、纖維素酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，以24 h每克土生成的葡萄糖的毫克數來表示蔗糖酶活性，以24 h每克土生成的葡萄糖的毫克數來表示纖維素酶活性。

1.4.2? 過氧化氫酶活性

采用高錳酸鉀容量法測定，以每克土1 min消耗的0.02 mol·L-1的KMnO4體積表示。

1.4.3? 中性磷酸酶

采用磷酸苯二鈉比色法測定。

1.4.4? 微生物數量采用真菌、細菌、放線菌數量表示

土壤微生物（細菌、真菌、放線菌）數量采用固體平板計數法測定，接種采用稀釋涂布法。微生物培養基種類見表1。

1.5? 數據處理

采用Microsoft Excel 2018、SPSS 22等軟件進行統計分析，Origin 8.5和WPS作圖。

2? 結果與討論

2.1? 不同土壤菌配置對贛南山區邊坡土壤酶活性的影響

共有DL1+DL2、DL1+DL3、DL2+DL3、DL1+DL2+DL3和CK（對照） 5種土壤菌配置模式，不同的配置模式下土壤過氧化氫酶活性的變化如圖1所示，其中DL1+DL2配置模式下土壤過氧化氫酶活性最高，平均為2.03 μmol·g-1·d-1，其次是DL1+DL2+DL3，平均為1.88 μmol·g-1·d-1，DL1+DL3和DL2+DL3較低，平均為1.55、1.57 μmol·g-1·d-1。DL1+DL2最高，與CK相比，土壤過氧化氫酶活性提高了36.2%，且差異達到了顯著水平。

各土壤菌配置模式下土壤纖維素酶活性的變化如圖2所示，不同土壤菌配置模式下土壤纖維素酶活性表現為DL1+DL2+DL3最高，平均為8.63 mg·g-1·d-1，DL1+DL2次之，平均為8.02 mg·g-1·d-1，DL1+DL3和DL2+DL3較低，平均為7.66 mg·g-1·d-1和6.90 mg·g-1·d-1。DL1+DL2+DL3最高，與CK相比，土壤纖維素酶活性提高了57.2%，且差異達到了顯著水平。

各土壤菌配置模式下土壤蔗糖酶活性的變化如圖3所示，不同土壤菌配置模式下土壤蔗糖酶活性表現為DL1+DL2最高，平均為6.57 mg·g-1·d-1，DL1+DL2+DL3次之，平均為6.2 mg·g-1·d-1，DL1+DL3和DL2+DL3較低，平均為5.84 mg·g-1·d-1和5.77 mg·g-1·d-1。DL1+DL2配置模式下，土壤蔗糖酶活性與CK相比顯著提高了26.3%。

各土壤菌配置模式下土壤中性磷酸酶活性的變化如圖4所示，不同土壤菌配置模式下土壤中性磷酸酶活性表現為DL1+DL2最高，平均為6.04 μmol·g-1·d-1，DL1+DL3次之，平均為5.82 μmol·g-1·d-1，DL2+DL3和DL1+DL2+DL3較低，平均為5.12 μmol·g-1·d-1和5.26 μmol·g-1·d-1。DL1+DL2配置模式下，土壤中性磷酸酶活性與CK相比顯著提高了51.8%。

2.2? 不同土壤菌配置對贛南山區邊坡土壤微生物數量的影響

如圖5所示，DL1+DL2、DL1+DL3、DL2+DL3、DL1+DL2+DL3配置模式下，土壤中細菌數量均高于CK，各土壤菌配置模式下土壤中細菌數量平均為44.77×104 CFU·g-1（DL1+DL2）、43.63×104 CFU·g-1（DL1+DL2+DL3）、34.98×104 CFU·g-1（DL1+DL3）、36.88×104 CFU·g-1（DL2+DL3）。土壤中細菌數量最高的配置模式為DL1+DL2，其次是DL1+DL2+DL3配置模式，DL1+DL3和DL2+DL3配置模式下土壤中細菌數量較低，低于DL1+DL2和DL1+DL2+DL3配置模式，CK最低。細菌數量較高的2種配置模式DL1+DL2和DL1+DL2+DL3相較于CK，細菌數量提高了59.2%和55.2%，且差異水平均顯著。

如圖6所示，DL1+DL2、DL1+DL3、DL2+DL3、DL1+DL2+DL3配置模式下，土壤中真菌數量均高于CK，各土壤菌配置模式下土壤中真菌數量平均為2.46×104 CFU·g-1（DL1+DL2）、2.33×104 CFU·g-1（DL1+DL2+DL3）、2.05×104 CFU·g-1（DL2+DL3）、2.02× 104 CFU·g-1（DL1+DL3）。土壤中真菌數量最高的配置模式為DL1+DL2，其次是DL1+DL2+DL3配置模式，DL1+DL3和DL2+DL3配置模式下土壤中真菌數量較低，低于DL1+DL2和DL1+DL2+DL3配置模式，CK最低。真菌數量較高的2種配置模式DL1+DL2和DL1+DL2+DL3相較于CK，真菌數量提高了62.9%和54.3%，且差異水平均為顯著。

如圖7所示，DL1+DL2、DL1+DL3、DL2+DL3和DL1+DL2+DL3配置模式下，土壤中放線菌數量均高于CK，各土壤菌配置模式下土壤中放線菌數量平均為0.18×104 CFU·g-1（DL1+DL2+DL3）、0.16×104 CFU·g-1（DL2+DL3）、0.15×104 CFU·g-1（DL1+DL2、DL1+DL3）。土壤中放線菌數量最高的配置模式為DL1+DL2+DL3，其次是DL2+DL3配置模式，DL1+DL2和DL1+DL3配置模式下土壤中放線菌數量較低，低于DL1+DL2+DL3和DL2+DL3配置模式，CK最低。放線菌數量較高的2種配置模式DL1+DL2+DL3和DL2+DL3相較于CK，放線菌數量提高了63.6%和45.5%，且差異水平均為顯著。

如圖8所示，DL1+DL2、DL1+DL3、DL2+DL3、DL1+DL2+DL3配置模式下，土壤中微生物總數量均高于CK，各土壤菌配置模式下土壤中微生物總數量平均為47.38×104 CFU·g-1（DL1+DL2）、46.14×104 CFU·g-1（DL1+DL2+DL3）、39.09×104 CFU·g-1（DL2+DL3）、37.15×104 CFU·g-1（DL1+DL3）。土壤中微生物總數量最高的配置模式為DL1+DL2，其次是DL1+DL2+DL3配置模式，DL1+DL3和DL2+DL3配置模式下土壤中微生物總數量數量較低，低于DL1+DL2和DL1+DL2+DL3配置模式，CK最低。微生物總數量較高的2種配置模式DL1+DL2和DL1+DL2+DL3相較于CK，微生物總數量提高了59.3%和55.1%，且差異水平均顯著。

3? 結論與展望

土壤酶是指土壤中其他生物細胞、土壤中的微生物以及植物根系產生的和胞外酶的總稱[10]，能加速土壤有機質的化學反應[11]，主要來自于動物、植物以及微生物的活體或殘體。土壤酶活性目前可作為檢測土壤肥力和土壤環境變化重要指標。土壤菌施用能夠有效地提高贛南山區坡面土壤的酶活性，土壤菌施用后，邊坡土壤過氧化氫酶活性、蔗糖酶活性、中性磷酸酶活性、纖維素酶活性均有所提高，其中以DL1+DL2和DL1+DL2+DL3配置模式提高效果最為顯著。

土壤微生物對維持土壤生態系統的內環境平衡有著極其重要的作用，土壤微生物主要由細菌、真菌和放線菌等組成。微生物對維系土壤生態系統功能穩定發揮著重要作用，可作為土壤中碳、氮、硫和磷等養分元素循環的“轉化器”，土壤菌施用能夠有效地提高贛南山區坡面土壤的微生物數量，土壤菌施用后，邊坡土壤細菌數量、真菌數量、放線菌數量以及微生物總數量均有所提高，其中以DL1+DL2和DL1+DL2+DL3配置模式提高效果最為顯著。

本研究成果可指導贛南山區輸變電工程施工后期的跡地恢復，提高山區輸變電工程的安全性，有效控制水土流失，將“爛山地貌”和侵蝕劣地發展為可利用地，提升植被恢復效果，改善生態環境。但本研究對不同土壤菌配置模式在贛南山區邊坡土壤酶活性和微生物數量的研究主要限于酶活性以及微生物數量指標的增減以及差異性變化，雖然在一定程度上反映了施用土壤菌的積極作用，但對土壤酶活性以及微生物數量和土壤肥力之間的相關性分析來說，還不夠深入。今后的研究當中，應考慮加入植被恢復情況，深入從不同角度探索土壤菌施用對贛南山區跡地的恢復效果。在之后的試驗中，可加入當地抗逆性較強的樹種或草種并對樹種草種的根系活力進行分析研究，分析研究土壤菌施用對植物根系、植株生長情況的影響，以篩選出最適宜于邊坡跡地恢復種植的樹種或草種。

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