廢棄茯苓栽培場土壤生態(tài)恢復(fù)的人工調(diào)節(jié)研究*

余世金，潘少兵，鈕志遠(yuǎn)，孫慧群

(安慶師范學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院，安徽安慶 246003）

廢棄茯苓栽培場土壤生態(tài)恢復(fù)的人工調(diào)節(jié)研究*

余世金，潘少兵，鈕志遠(yuǎn)，孫慧群

(安慶師范學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院，安徽安慶 246003）

為了探尋茯苓連作障礙的人工調(diào)節(jié)技術(shù)，對廢棄茯苓栽培場采用調(diào)節(jié)土壤pH+增施廄肥+栽培作物的方法來修復(fù)土壤生態(tài)環(huán)境，測定土壤中細(xì)菌、放線菌和真菌的數(shù)量與土壤脲酶、酸性磷酸酶、脫氫酶和過氧化氫酶的活性，與空白對照和新場進(jìn)行比較.結(jié)果表明:調(diào)節(jié)土壤pH+增施廄肥+栽培作物的方法可以大幅提高土壤細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量，并超過新場水平;可以提高土壤酶的活性，使脲酶、酸性磷酸酶的活性超過新場，使過氧化氫酶的活性與新場基本持平，脫氫酶的活性比對照提高12.7倍，但仍低于新場18.4%.土壤生態(tài)恢復(fù)是明顯的.

茯苓;土壤生態(tài);生態(tài)恢復(fù);土壤微生物;土壤酶

茯苓(Wolfiporia cocos)栽培過程中會(huì)帶來嚴(yán)重的森林和生態(tài)破壞問題，其原因之一就是連作障礙.自然狀態(tài)下，有的資料說是三年以后才能使用［1］，岳西縣茯苓農(nóng)則要等十年以后才考慮使用.經(jīng)初步研究認(rèn)為土壤pH值降低、土壤微生物數(shù)量和酶活性的降低可能是茯苓連作障礙的重要原因［2，3］.因此，采用人工方法恢復(fù)廢棄茯苓栽培場上述土壤生態(tài)指標(biāo)，是解決茯苓連作障礙問題的一種思路.本研究擬通過熟石灰提高土壤pH值、增施廄肥和栽培作物來恢復(fù)土壤微生物數(shù)量和酶活性，以期快速恢復(fù)廢棄茯苓栽培場的土壤生態(tài)環(huán)境，為解決茯苓連作障礙問題提供參考.

1 材料與方法

1.1 樣地概況

研究地在安徽省岳西縣，該縣地處長江中下游北部大別山腹地，約 E116°、N30°50＇，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫14.5℃，年平均降雨量1 425 mm，多年平均無霜期213 d，日照率約47%.由于溫度、雨水和日照條件適宜，并具有豐富的天然馬尾松資源，使岳西縣成為我國茯苓生產(chǎn)的最大主產(chǎn)區(qū).樣地設(shè)在岳西縣里仁村一王姓農(nóng)戶2009年冬廢棄的栽培場內(nèi).該場面積約1 150 m2(31 m×37 m)，2009年兩茬共收獲鮮茯苓2 230 kg.坡向西偏北 30°，坡度約 32°，海拔870 m，沙黃壤.

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與處理方法

在廢棄的茯苓栽培場內(nèi)取樣地兩塊，每塊20 m2(5 m×4 m).一塊為處理組，處理方法是調(diào)節(jié)pH值+增施廄肥+栽培作物，另一塊為空白對照組，即保持自然狀態(tài)，不做任何處理.一年后測定兩塊樣地中土壤微生物區(qū)系細(xì)菌、放線菌和真菌的數(shù)量與脲酶、酸性磷酸酶、脫氫酶和過氧化氫酶四種土壤酶的活性.為了比較處理組結(jié)果與新場的差異，次年緊挨樣地旁邊開挖一塊新場，取樣測定以上成分作為參照.

pH值調(diào)節(jié)用熟石灰.廄肥以雜草皮作為墊圈材料，在豬圈內(nèi)積制而成.分解腐熟后取出瀝干，濕度以手捏成團(tuán)，放開可散為準(zhǔn).將廢棄茯苓栽培場表層50 cm深的土壤翻開，撒拌熟石灰與廄肥，盡量拌勻，等2 ～3 d后用試紙測定pH 值，使其為6.0 ～6.5.1 m2用熟石灰約0.5 kg，廄肥約30 kg.

作物栽培分二茬播種大豆和蘿卜.大豆五月上旬播種，點(diǎn)播，穴距30 cm，九月份收割.然后播種蘿卜，株距25 cm，次年三月份收割.大豆和蘿卜進(jìn)行鋤草等常規(guī)管理.

空白對照是仿上法將50 cm的土壤均翻一遍，不加熟石灰和廄肥，不栽培作物.

實(shí)驗(yàn)時(shí)間為2010－05－03～2011－05－12.

1.3 取樣與分析方法

按照五點(diǎn)取樣法確定樣地取樣點(diǎn)位置，每個(gè)取樣點(diǎn)采取兩個(gè)深度的土壤樣品，第一層為25 cm處，第二層為50 cm處(50 cm相當(dāng)于茯苓窖的底部，25 cm則為其一半).用100 cm3土壤定容環(huán)刀取樣，每點(diǎn)取樣3次，每樣地5個(gè)取樣點(diǎn)的同一層的土樣放在一起，帶回實(shí)驗(yàn)室后分成兩份，一份鮮樣測定土壤基本理化性質(zhì)和分析土壤微生物三大類;另一份風(fēng)干、去雜、過60目篩后，測定土壤酶活性.

pH值采用電位測定法;土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀法;速效N采用堿解擴(kuò)散法;速效P采用NaHCO3浸提－鉬蘭比色法;速效K采用中性NH4Ac浸提－原子吸收法.

細(xì)菌采用葡萄糖牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，放線菌采用淀粉硝酸鉀培養(yǎng)基(即高氏1號(hào))，真菌采用馬丁氏瓊脂培養(yǎng)基.土壤微生物計(jì)數(shù)采用稀釋涂抹平板法，微生物數(shù)量以每克干樣品的菌數(shù)表示［4］.每克樣品的菌數(shù)=同一個(gè)稀釋度幾次重復(fù)的菌落平均數(shù)×10×稀釋倍數(shù).

土壤脲酶采用苯酚－次氯酸鈉比色法，酸性磷酸酶采用對硝基苯酚比色法，脫氫酶采用氯化三苯基四氮唑(TTC)還原法，過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法［5］.

2 結(jié)果與討論

2.1 對土壤微生物區(qū)系的作用

1年后測得土壤中微生物區(qū)系的細(xì)菌、放線菌和真菌的數(shù)量，見表1.從表1可知:

1)對照與處理組比較，土壤微生物數(shù)量都顯著增加.細(xì)菌、放線菌、真菌的平均數(shù)量分別提高60.4%、260.7%、269.1%，說明調(diào)節(jié)pH值+增施廄肥+栽培作物的方法可以大幅度提高廢棄茯苓栽培場土壤微生物的數(shù)量.

2)處理場與新場比較，土壤微生物數(shù)量都是處理場高于新場.細(xì)菌、放線菌和真菌的平均數(shù)量處理場比新場分別高4.0%、13.7%、16.7%，說明調(diào)節(jié) pH 值 +增施廄肥+栽培作物的方法可以將廢棄茯苓栽培場中土壤微生物的數(shù)量完全恢復(fù)，并超過新場水平.

表1 土壤微生物區(qū)系的組成

2.2 對土壤酶活性的作用

不同處理一年后土壤脲酶、酸性磷酸酶、脫氫酶和過氧化氫酶四種土壤酶活性，見表2.從表2可知四種土壤酶活性處理與空白對照以及新場之間的差異:

1)處理與對照相比，四種土壤酶活性都大幅提高，其中脲酶和酸性磷酸酶分別提高60.5%和140.5%，脫氫酶和過氧化氫酶分別提高12.7倍和8.5倍，說明調(diào)節(jié)pH值+增施廄肥+栽培作物的方法，對廢棄茯苓栽培場四種土壤酶活性的恢復(fù)是極其有效的.

2)處理與新場相比，脲酶和酸性磷酸酶分別高6.7%和25.4%，脫氫酶和過氧化氫酶分別低18.4%和0.07%，調(diào)節(jié)pH值+增施廄肥+栽培作物的方法對四種土壤酶的恢復(fù)，除了脫氫酶不能得到新場水平外，對脲酶、酸性磷酸酶和過氧化氫酶都能恢復(fù)到或超過新場水平.

表2 土壤酶活性

2.3 討論

土壤微生物區(qū)系成分及其數(shù)量通常是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的指標(biāo)之一，其變化反映了土壤質(zhì)量的變化，數(shù)量的減少反映出土壤質(zhì)量的下降［6］.土壤酶是土壤生化過程的產(chǎn)物，主要來自土壤中的微生物細(xì)胞，部分來自動(dòng)植物殘?bào)w的分解［7，8］.土壤酶活性與土壤質(zhì)量的許多理化指標(biāo)以及土壤生物多樣性相聯(lián)系，是反映土壤生態(tài)變化的靈敏的土壤生物學(xué)指標(biāo)［9］.

曾經(jīng)對廢棄茯苓栽培場茯苓栽培前后土壤微生物區(qū)系和土壤酶活性變化的初步研究表明，這些成分在茯苓栽培后的土壤中都有不同程度的下降［3］，反映了茯苓栽培后土壤生態(tài)環(huán)境的惡化.

茯苓栽培后土壤pH值由當(dāng)初的6.0～6.5下降到4.3［2］，改變了土壤基本生態(tài)環(huán)境，使土壤微生物菌群發(fā)生變化.熟石灰的化學(xué)成分為Ca(OH)2，水溶性，溶液為強(qiáng)堿性，撒入土壤可以提高土壤的pH值.將pH值提高到新場6.0～6.5的水平，這將改善土壤基本生態(tài)條件，利于微生物菌群的繁衍.廄肥含有大量的礦物質(zhì)，并能改善土壤結(jié)構(gòu)，有機(jī)質(zhì)腐解后，可為土壤微生物提供能量和養(yǎng)料，促進(jìn)土壤微生物的繁殖.大豆和蘿卜的根系可以分泌釋放代謝物質(zhì)，有利于土壤微生物的繁殖.并可以分泌酸性磷酸酶.可見提高pH值、增施廄肥和栽培作物都可以提高土壤微生物的數(shù)量.因此，土壤微生物細(xì)菌、放線菌和真菌的數(shù)量，處理比空白對照大幅增加，并且超過了新場.

土壤脫氫酶和過氧化氫酶活性易受pH值變化的影響，一般在pH值小于5時(shí)，活性幾乎喪失［6］.提高土壤pH值對增加土壤脫氫酶和過氧化氫酶的活性具有直接作用.因此，實(shí)驗(yàn)中脫氫酶和過氧化氫酶活性處理比對照高出12.7倍和8.5倍.

廄肥含有一些土壤酶，如蛋白酶、脲酶、磷酸化酶等，增施廄肥，土壤中脲酶、酸性磷酸酶活性必然提高.土壤中磷酸酶是植物根系與土壤微生物的分泌物［10］，土壤脫氫酶是胞內(nèi)酶，只存在活的微生物體內(nèi)，其活性大小反映了土壤微生物的數(shù)量和活性［11］，土壤過氧化氫酶活性與土壤呼吸強(qiáng)度和土壤微生物活動(dòng)相關(guān)［12］.可見，增施廄肥、栽培大豆和蘿卜以及上述土壤微生物數(shù)量的增加都可以提高土壤酶的活性.因此，測定的土壤脲酶、酸性磷酸酶、脫氫酶和過氧化氫酶活性，處理與對照相比都有大幅度提高;與新場相比或超過(脲酶、酸性磷酸酶)或基本持平(過氧化氫酶)，只有脫氫酶低18.4%.為什么脫氫酶的活性比新場低18.4%，尚難以解釋.這種差異是否會(huì)影響處理后栽培場的茯苓栽培效果，也有待進(jìn)一步研究.

調(diào)節(jié)pH值+增施廄肥+栽培作物的處理帶來細(xì)菌、放線菌和真菌的量超過新場水平，使土壤脲酶、酸性磷酸酶、脫氫酶和過氧化氫酶活性與新場接近，這些土壤生態(tài)指標(biāo)上的恢復(fù)是極其明顯的，但這能否帶來茯苓栽培產(chǎn)量上的恢復(fù)尚不能確定，畢竟連作障礙因素是很復(fù)雜的，方法是否有效還需由今后茯苓栽培實(shí)驗(yàn)來證明.同時(shí)，方法的應(yīng)用性還要考慮勞動(dòng)力成本等因素.

3 結(jié)論

對廢棄茯苓栽培場，通過調(diào)節(jié)土壤pH+增施廄肥+栽培作物的方法來修復(fù)土壤生態(tài)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)，得出如下結(jié)論:

1)可以大幅提高土壤細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量，并超過新場水平.

2)可以提高土壤酶的活性，使脲酶、酸性磷酸酶的活性超過新場，使過氧化氫酶的活性與新場基本持平，脫氫酶的活性比對照提高12.7倍，但仍低于新場18.4%.

3)土壤生態(tài)指標(biāo)上的恢復(fù)是極其明顯的，但這能否帶來茯苓栽培產(chǎn)量上的恢復(fù)尚不能確定，栽培結(jié)果如何有待今后實(shí)驗(yàn)證明.

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Study on the Ecological Restoration of Soil by Artificial Regulation in Scrap Tuckahoe Cultivation Field

YU Shi－jin，PAN Shao－bing，NIU Zhi－yuan，SUN Hui－qun

(School of Resources ＆ Environment，Anqing Teachers’College，Anqing Anhui 246003，China)

In order to seek for the artificial regulation technology of continuous cropping obstacle of tuckahoe，in scrap tuckahoe fields the method to adjust PH value in the soil，crease farmyard manure，and cultivate crops has been used to restore the soil’s ecological environment，measure the number of bacteria，actinomycetes，fungi，and the activity of soil enzyme including urease，acid phosphatase，dehydrogenase，and catalase.The comparison and contrast were made with the blank group and the new field.The result shows:the method can greatly enlarge the number of bacteria，actinomycetes，and fungi in the soil and their number has surpassed that of the new field;the method can raise the activity of soil enzyme，with the activity of urease’s and acid phosphatase’s surpassing that in the new field，the activity of catalase’s nearly the same as that in the new field，the activity of dehydrogenase’s increasing 12.7 times more than that in the blank group and still 18.4%lower than that in the new field.

tuckahoe;soil ecology;ecological restoration;soil microbe;soil enzyme;

S－3

B

1673－2103(2011)05－0049－04

2011－10－07

安徽省教育廳自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(KJ2010B090)

余世金(1962－)，男，安徽岳西縣人，副教授，博士，研究方向:環(huán)境生態(tài).