苧麻根際和非根際環(huán)境的土壤比較研究

周建霞 唐守偉 湯清明 朱四元 劉頭明

摘要：以６個不同苧麻品種地的土壤為材料，研究了根際和非根際環(huán)境的土壤養(yǎng)分、微生物數(shù)量、酶活性、ｐＨ值及其相關關系。結果表明，根際土壤中大部分的土壤養(yǎng)分、微生物數(shù)量、酶活性高于非根際土壤；相關性分析顯示，非根際環(huán)境中達到顯著相關的因子比根際土壤中多。

關鍵詞：苧麻；根際；非根際；土壤因子

中圖分類號：Ｓ１５４．４文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）15－3066-03

Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｎｏｎ－ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ Ｓｏｉｌ of Ramie

ＺＨＯＵ Ｊｉａｎ－ｘｉａ，ＴＡＮＧ Ｓｈｏｕ－ｗｅｉ，ＴＡＮＧ Ｑｉｎｇ－ｍｉｎｇ，ＺＨＵ Ｓｉ-ｙｕａｎ，ＬＩＵ Ｔｏｕ－ｍｉｎｇ

（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｂａｓｔ Ｆｉｂｅｒ Ｃｒｏｐｓ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０２０５， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ， ｓｏｉｌ ｍｉｃｒｏｂｅｓ， ｓｏｉｌ ｅｎｚｙｍｅ ａｎｄ ｐＨ ｉｎ ｒａｍｉｅ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｎｏｎ－ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｆｒｏｍ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ａｒｅａｓ ｏｆ ６ ｒａｍｉｅ ｖａｒｉｅｔｉｅｓ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅｍ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｎ， ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｋ， ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ， ｔｏｔａｌ Ｋ ａｎｄ ｗａｔｅｒ， ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｂａｃｔｅｒｉａ， ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｓ ａｎｄ ｆｕｎｇｉ， ｔｈｅ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ ｕｒｅａｓｅ ａｎｄ ａｃｉｄ ｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅ ｉｎ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌｓ ｗｅｒｅ all ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ those ｏｆ ｎｏｎ－ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ， ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｐＨ ｂｅｔｗｅｅｎ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｎｏｎ－ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ． Ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ａｍｏｎｇ ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ， ｓｏｉｌ ｍｉｃｒｏｂｅｓ， ｓｏｉｌ ｅｎｚｙｍｅ ａｎｄ ｐＨ ｉｎ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ ｗｅｒｅ ｍｏｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｉｎ ｎｏｎ－ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ． It was hypothesized that ｔｈｅ ｒａｍｉｅ ｒｏｏｔ ｂｒｏｕｇｈｔ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｎｏｎ－ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ．

Ｋｅｙ wｏｒｄｓ： ｒａｍｉｅ； ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ； ｎｏｎ－ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ； ｓｏｉｌ ｆａｃｔｏｒｓ

在植物生長過程中，由于根系和土壤的相互作用，根際環(huán)境在物理、化學和生物特性上不同于周圍的土體，即產(chǎn)生了根際效應。研究作物的根際環(huán)境對作物的水肥管理和病蟲害防治有重要意義［１］。根際土壤中聚居著的微生物包括細菌、放線菌、真菌、藻、原生動物和病毒。它們在營養(yǎng)的轉(zhuǎn)化中起著極其重要的作用。在土壤中，由于根際是一個特殊的生態(tài)環(huán)境，因此在根際的土壤微生物比根外的土壤微生物在數(shù)量和種類上都要多，它們在根上的繁殖和分布受根系生長發(fā)育的影響而表現(xiàn)出較為明顯的根際效應。因此，根際微生物研究也倍受關注。土壤養(yǎng)分是土壤肥力的重要組成，是作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的基礎條件。在水、熱、氣等條件適宜時，土壤養(yǎng)分的含量及比例直接影響作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量高低。氮、磷、鉀是植物生長發(fā)育所必需的三大基本元素；土壤ｐＨ值是土壤重要的化學性質(zhì)，它通過影響土壤微生物活動、土壤有機質(zhì)的分解、礦質(zhì)營養(yǎng)的有效狀態(tài)等影響土壤的肥力狀態(tài)；土壤有機質(zhì)的數(shù)量與質(zhì)量變化是土壤肥力及環(huán)境質(zhì)量狀況的最重要表征，是制約土壤理化性質(zhì)如水分、通氣性、抗蝕力、供保肥能力和養(yǎng)分有效性等的關鍵因素［２］。土壤酶參與土壤中許多重要的生物化學過程和物質(zhì)循環(huán)，可以客觀地反映土壤肥力狀況，是土壤生物學肥力的重要因素。由于受植物根系和微生物的影響，植物根際土壤中酶的活性與原土體存在差異。玉米根際土壤中磷酸酶［３，４］和脲酶［５］的活性均比非根際土壤高。

苧麻是我國極具特色的經(jīng)濟作物，其產(chǎn)量和面積均占全世界的９０％以上。但近幾年由于諸多原因?qū)е侣轭惖姆N植面積和總產(chǎn)大幅度降低。苧麻的高產(chǎn)栽培方面已有很多研究報道［６－９］，但是苧麻根際環(huán)境的研究還較少。本試驗主要通過比較根際和非根際環(huán)境的土壤養(yǎng)分、土壤酶、土壤微生物含量的差異及其相關關系的不同來研究苧麻的根際環(huán)境，旨在為苧麻的施肥管理提供理論基礎。

１材料與方法

１．１材料

試驗設在中國農(nóng)業(yè)科學院麻類研究所望城科技園苧麻試驗地進行，選?。秱€不同苧麻品種的土壤為試驗樣品，采用隨機區(qū)組設計，３次重復。土樣于２００９年苧麻冬培前采集。

１．２方法

土壤取樣采用“五點取樣法”。在植株周圍多點挖取５～１５ ｃｍ土層內(nèi)的根系。先抖落大塊不含根系的土壤，裝入塑料袋內(nèi)，混勻，作為根外土壤；然后取根系表面的細粒土壤，裝入塑料袋內(nèi)混勻，作為根際土壤。

土壤養(yǎng)分測定具體如下：土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化還原滴定外熱法測定，土壤全氮采用半微量凱氏法測定，土壤水解性氮測定采用堿解擴散法；土壤全磷測定采用鉬銻抗吸光光度法；土壤有效磷采用ＮａＨＣＯ３浸提－鉬銻抗吸光光度法測定；土壤全鉀采用火焰光度計法測定；土壤速效鉀采用醋酸銨浸提－火焰光度法測定；ｐＨ值用酸度計測定（水提法１．０∶２．５）。土壤水分測量采用烘干法［１０］。

細菌、放線菌及真菌分別用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、高氏１號培養(yǎng)基及馬?。霞永t培養(yǎng)基培養(yǎng)［１１］。細菌在３７ ℃條件下培養(yǎng)２～３ ｄ；放線菌、真菌在２８ ℃條件下培養(yǎng)３～５ ｄ。

酸性磷酸酶活性采用苯磷酸二鈉比色法測定，土壤酸性磷酸酶活性以２４ ｈ內(nèi)每克干土產(chǎn)生的苯酚微克數(shù)表示（μｇ／ｇ）。脲酶采用苯酚鈉次氯酸鈉比色法測定，土壤脲酶的活性以２４ ｈ內(nèi)每克干土產(chǎn)生的ＮＨ３－Ｎ的微克數(shù)表示（μｇ／ｇ）［１２］。

１．３數(shù)據(jù)處理

采用ＳＡＳ ８．０軟件進行相關的統(tǒng)計分析。

２結果與分析

２．１根際與非根際土壤環(huán)境因子比較

由表１可知，根際和非根際土壤的環(huán)境因子差異較大，根際環(huán)境中的有效氮、有效磷、有效鉀、有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、細菌、放線菌、真菌數(shù)量均高于非根際環(huán)境；根際環(huán)境土壤中的脲酶和酸性磷酸酶活性也高于非根際環(huán)境的活性。其中，有效氮、全鉀、脲酶活性、酸性磷酸酶活性、細菌數(shù)量在根際和非根際土壤環(huán)境中的差異較大。

２．２根際和非根際的土壤環(huán)境因子間的相關性

２．２．１土壤養(yǎng)分之間的相關性由表２、表３可知，在根際土壤中，有效氮和全氮間呈現(xiàn)極顯著正相關；有效氮與有效磷、有效氮和有機質(zhì)、有效磷和全氮、有效磷和全磷、全氮和全磷間均達到顯著正相關。在非根際土壤中，有效氮與有效磷、有效氮與有機質(zhì)、有效氮與全氮、全氮與全磷間均呈現(xiàn)極顯著正相關；有效氮與全磷、有機質(zhì)與有效磷、有機質(zhì)和全氮間均達到顯著正相關；有效磷和全鉀、全氮和全鉀間均達到顯著負相關；全磷和全鉀間達到極顯著負相關。

２．２．２土壤酶、土壤微生物間的相關性由表２、表３可知，在根際土壤中，酸性磷酸酶活性與真菌數(shù)量呈極顯著正相關；在非根際土壤中，脲酶活性與放線菌數(shù)量呈極顯著正相關，細菌數(shù)量和真菌數(shù)量呈顯著負相關。

２．２．３土壤酶、土壤微生物與土壤養(yǎng)分間的相關性由表２、表３可知，在根際土壤中，酸性磷酸酶活性與有效磷間呈顯著正相關，和有效氮間呈極顯著正相關。真菌無論在根際土壤還是非根際土壤中與土壤養(yǎng)分都存在一定的相關性；在根際土壤中，真菌數(shù)量和有效氮、全氮間呈極顯著正相關，和有效磷間呈顯著正相關；在非根際土壤中，真菌數(shù)量和速效鉀、有機質(zhì)間均呈顯著正相關，與有效氮、有效磷、全氮、全磷間均呈極顯著正相關，而與全鉀間呈極顯著負相關。

２．２．４土壤養(yǎng)分、土壤酶、土壤微生物與ｐＨ值間的相關性由表２、表３可知，在根際土壤中，土壤養(yǎng)分、土壤酶、土壤微生物和ｐＨ值之間不存在顯著的相關性。在非根際土壤中，速效鉀、全氮、全磷和ｐＨ值間均呈極顯著負相關，有效磷和ｐＨ值間呈顯著負相關，全鉀則和ｐＨ值間達到極顯著正相關。土壤酶中脲酶活性和ｐＨ值間呈極顯著正相關；土壤微生物中，細菌數(shù)量和ｐＨ值間呈顯著正相關，真菌數(shù)量和ｐＨ值間達極顯著負相關，放線菌數(shù)量和ｐＨ值間達極顯著正相關。

３討論

由以上分析可知，在根際土壤中，大部分土壤養(yǎng)分、微生物數(shù)量、酶活性高于非根際土壤。相關關系中，非根際土壤能達到顯著相關的要多于根際土壤。

１）根系活動向土壤中大量分泌有機物，大大促進了微生物的活動，使其數(shù)量遠高于非根際環(huán)境。土壤有機質(zhì)還具有良好的酸堿緩沖性質(zhì)，從而可以減輕作物被這些不良因素危害。土壤有機質(zhì)能提高土壤水分保持能力［１３］。

２）受根系的生理活動及環(huán)境脅迫的影響，植物根往往會向外分泌大量的酶，如酸性磷酸酶；此外，根系微生物的大量增加也引起酶的數(shù)量和種類的增加。

３）根際土壤溶液中養(yǎng)分濃度的分布與非根際

土壤有明顯的差異。它主要受控于根吸收速率與養(yǎng)分遷移速率的綜合影響。反之，根際養(yǎng)分的供應強度又直接影響植物的營養(yǎng)狀況［１４］。因此，根際微區(qū)的特殊環(huán)境，微生物的活動、根際生物化學特性、根際ｐＨ值、根分泌物因素對微區(qū)養(yǎng)分的影響是深刻的［１５］，如根分泌物可以直接或間接影響?zhàn)B分的有效性。根區(qū)的有機物、酶和微生物增多，使根際的氧化還原狀態(tài)不同于非根際土壤環(huán)境，進而影響根際的營養(yǎng)狀況。

４）由于根系的吸收和分泌作用，根際微生物的呼吸作用，對根際ｐＨ值產(chǎn)生顯著影響。ｐＨ值的變化是根際微生態(tài)系統(tǒng)中最為活躍的因素之一，在多方面影響著土壤養(yǎng)分的有效性。

總之，由于根際環(huán)境的特殊性，研究苧麻的根際環(huán)境對苧麻的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培及解決老麻園退化問題有重要意義，進一步深入地對其展開研究是我們下一步的工作。

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