延安不同種植年限棗園土壤微生物、養(yǎng)分及pH的相關(guān)性

趙瑞華　昌蕊蕊　賀曉龍

摘要

[目的]為陜北延安地區(qū)棗樹土壤科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。[方法]以不同樹齡的棗樹土壤為研究對(duì)象，測(cè)定土壤的微生物菌群、養(yǎng)分及pH狀況，并且分析三者間相互關(guān)系。[結(jié)果]在不同樹齡的棗園土壤微生物中，微生物類群的分布規(guī)律為細(xì)菌數(shù)量>放線菌數(shù)量>真菌數(shù)量，數(shù)量差異表現(xiàn)為盛果期棗園>老齡期棗園>幼齡期棗園，且隨著土層的加深而遞減；土壤微生物數(shù)量與有機(jī)質(zhì)及有效氮、磷、鉀、鐵、鉬均呈正相關(guān)，其中細(xì)菌數(shù)量與有機(jī)質(zhì)、有效氮極顯著相關(guān)，放線菌數(shù)量與有效鉀顯著相關(guān)，真菌數(shù)量與有機(jī)質(zhì)、有效鉀顯著相關(guān)；3種微生物類群均與土壤pH呈負(fù)相關(guān)。[結(jié)論]適當(dāng)降低土壤pH，提高養(yǎng)分可以增加土壤微生物數(shù)量，改善棗園土壤微生態(tài)環(huán)境。

關(guān)鍵詞棗園土壤；相關(guān)性分析；土壤微生物；土壤養(yǎng)分；土壤pH

中圖分類號(hào)S153.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）28-09749-03

Correlation of Soil Microbes， Nutrients and pH of Different Jujube Planting Life Orchards in Yanan Area

ZHAO Ruihua， CHANG Ruirui， HE Xiaolong

（College of Life Science， Yanan University， Yanan， Shaanxi 716000）

Abstract[Objective] The research aimed to provide the theoretical basis for scientific fertilization of Jujube soil in Yanan area of north Shaanxi Province. [Method] Soil microbes， soil nutrient and soil pH in different Jujube planting life orchards were measured and the correlation of the soil microbes， soil nutrient and soil pH was analyzed. [Result] The numbers of microbes in microbial groups differed on some level， which was shown as bacteria > actinomycetes > fungi， and the numbers of microbes in different Jujube planting life orchards differed on some level， which could be shown as mediumage orchard > oldage orchard > young orchard. The correlation analysis among the soil microbes， the soil nutrient and the soil pH made a conclusion that the soil microbes correlated with organic matter， available N， available P， available K， available Fe and available Mo positively. The correlation between the soil bacteria number and the soil organic matter and available N was significant at 0.01 level， so the number of actinomycetes and the soil available K， and the correlation between the number of fungi and the soil organic matter and available K was significant at 0.05 level. These three microorganism groups showed a negative correlation with pH. [Conclusion] Reducing the soil pH and increasing the soil nutrients could increase the number of soil microorganisms of Jujube orchards in Yanan area and improve the ecological environment of soil microbes.

Key wordsJujube soil； Correlation analysis； Soil microorganism； Soil nutrien； Soil pH

陜北紅棗主要產(chǎn)于黃河沿岸的宜川、延川、清澗、吳堡、佳縣、神木、府谷、綏德等縣。它以果大、核小、皮薄、肉厚、味醇、油性大、色紅、酸甜可口以及含豐富的蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)聞名于世。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，延安紅棗不僅成為當(dāng)?shù)刈罹呤袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的農(nóng)產(chǎn)品，而且在陜西乃至西北部地區(qū)紅棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展中占據(jù)重要地位。但是，在紅棗多年種植中，化肥使用量持續(xù)上升，有機(jī)肥使用量不足，使得延安地區(qū)大多數(shù)老齡期棗園土壤品質(zhì)下降，嚴(yán)重影響棗園持續(xù)生產(chǎn)能力，制約紅棗品質(zhì)和產(chǎn)量的再提高[1-3]。近年來(lái)，隨著人們對(duì)環(huán)境污染、農(nóng)產(chǎn)品安全、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等認(rèn)識(shí)和理解的加深，開始從新的角度審視和研究果園土壤。

棗樹的正常生長(zhǎng)和發(fā)育需要從土壤中吸收大量營(yíng)養(yǎng)，而土壤微生物在植物所需營(yíng)養(yǎng)成分的循環(huán)中起著關(guān)鍵作用，是土壤中重要的有生命成分。果園土壤微生物與其周圍環(huán)境關(guān)系的研究開始受到人們的重視[4]。但是，土壤微生物的種類和數(shù)量變化受很多因素的影響，如耕作與栽培方式（施肥、澆水、間作等）都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響[5]。目前，對(duì)這方面的研究還不多。研究栽培環(huán)境與棗園土壤微生物類群及數(shù)量的關(guān)系，構(gòu)建良好的棗樹栽培環(huán)境和棗園生態(tài)是紅棗產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要一環(huán)[6]。因此，筆者選擇了延安地區(qū)延川縣3個(gè)不同樹齡的棗園，調(diào)查棗園土壤菌群數(shù)量與分布、土壤養(yǎng)分含量及土壤pH，并且對(duì)三者的相關(guān)性進(jìn)行分析，為進(jìn)一步了解栽培土壤理化性質(zhì)、科學(xué)施肥提供技術(shù)指導(dǎo)，為以后的研究提供參考，為棗園水肥管理提供一定的理論支持。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

2013年9月在延安市延川縣延水關(guān)鎮(zhèn)采集土樣。室內(nèi)檢測(cè)在延安大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院微生物、生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2試驗(yàn)材料

供試土壤采自3個(gè)棗園，種植年限分別為7、15和20年。延川縣地處陜西省北部，位于延安市東北部，屬陜北黃土高原丘陵溝壑地區(qū)，較適合棗樹的生長(zhǎng)。境內(nèi)土層深厚，常年光照充足，溫差大，年日照時(shí)數(shù)可達(dá)2 558 h，平均氣溫10.5 ℃，平均海拔850 m，年降水量在500 mm左右，無(wú)霜期183 d，給棗樹提供非常適宜的栽培環(huán)境，尤其盛產(chǎn)聞名的狗頭棗。

1.3取樣方法

在不同種植年限的棗樹地，采集0～60 cm土層土壤樣品。采樣方法為S型5點(diǎn)取樣混合法[7]，1個(gè)層次為20 cm，每個(gè)點(diǎn)共3個(gè)層次。采集時(shí)，在每塊采樣地采集3個(gè)點(diǎn)，組成混合樣品，并且除去可見莖稈、根茬等雜質(zhì)，充分混勻后制成1個(gè)分析樣。然后，將每個(gè)分析樣分為2份，其中一份樣品風(fēng)干，用來(lái)測(cè)定土壤養(yǎng)分和pH；另一份樣品裝入無(wú)菌聚乙烯封口袋內(nèi)，置4 ℃冰箱，3 d內(nèi)完成微生物菌群數(shù)量的測(cè)定。

1.4試驗(yàn)方法

土壤微生物測(cè)定均采用稀釋平板法。其中，牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基用來(lái)測(cè)定細(xì)菌數(shù)量；改良高氏I號(hào)培養(yǎng)基用來(lái)測(cè)定放線菌數(shù)量；馬丁氏孟加拉紅培養(yǎng)基用來(lái)測(cè)定真菌數(shù)量[8]。

土壤養(yǎng)分的測(cè)定詳細(xì)方法見參考文獻(xiàn)[9-10]。采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定有機(jī)質(zhì)，采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定有效氮，采用鉬藍(lán)比色法測(cè)定有效磷，采用火焰光度計(jì)法測(cè)定有效鉀，采用鉀亞胺比色法測(cè)定有效硼，采用原子吸收分光光度法測(cè)定有效鋅和有效鐵，采用硫氰酸鉀光度法測(cè)定有效鉬。

土壤pH用酸度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。具體做法為：稱取風(fēng)干土樣20.00 g于100 ml燒杯中，加入20 ml煮沸冷卻的蒸餾水，每隔15 min用玻璃棒充分?jǐn)嚢韬鬁y(cè)定。

1.5數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Exce12003和SPSS13.0專業(yè)版軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與分析

2.1 棗園土壤微生物在不同種植年限棗園的分布

將3個(gè)棗園按照樹齡不同分為3個(gè)組：幼齡期棗園（7年）、盛果期棗園（15年）、老齡期棗園（20年）。對(duì)這3個(gè)棗園的細(xì)菌、放線菌及真菌分布情況進(jìn)行調(diào)查。由圖1可知，不同樹齡棗園微生物總量的變化為盛果期棗園（15年）>老齡期棗園（20年）>幼齡期棗園（7年）。其中，盛果期棗園細(xì)菌數(shù)量是老齡期棗園和幼齡期棗園的3倍多。造成這種結(jié)果的原因可能是因?yàn)槔淆g期棗園栽培時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成有機(jī)質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的缺乏，并且由于長(zhǎng)期不合理施用化肥，土壤酸堿度偏大，在一定程度上抑制微生物的生長(zhǎng)；幼齡期棗園則因?yàn)樵耘鄷r(shí)間較短，根部還沒(méi)形成穩(wěn)定的利于微生物生長(zhǎng)的環(huán)境，所以微生物數(shù)量也較少；而盛果期棗園根部土壤有機(jī)質(zhì)和礦物質(zhì)較豐富，植物生長(zhǎng)過(guò)程中將光合產(chǎn)物以根系分泌物和植物殘?bào)w形式釋放到土壤中，為微生物生長(zhǎng)提供豐富的有效性碳源，促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)。由此可知，土壤養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量與土壤微生物數(shù)量（特別是細(xì)菌數(shù)量）有很大的相關(guān)性。不同種植年限棗園土壤微生物類群的分布規(guī)律為細(xì)菌數(shù)量>放線菌數(shù)量>真菌數(shù)量，其中細(xì)菌和真菌的數(shù)量相差很大。

2.2不同種植年限棗園土壤微生物在不同土層的垂直分布

由圖2、3可知，隨著土層的加深，在所有的棗園中土壤細(xì)菌、放線菌和真菌在數(shù)量上均呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì)。菌群分布比較集中的區(qū)域是表土層0～20 cm的范圍。這是因?yàn)檫@一土層接近地表，而表層土相對(duì)來(lái)說(shuō)耕作活動(dòng)比較頻繁，土壤孔隙度較大，含氧量較高，有機(jī)質(zhì)、礦物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，土壤養(yǎng)分較高，有利于微生物的生長(zhǎng)繁殖。而隨著土層的加深，土壤中氧氣減少，不利于耗氧微生物的生長(zhǎng)繁殖。同時(shí)，隨著土層的加深，尤其在40～60 cm這一范圍，棗樹幼小根系減少，根部活動(dòng)降低，土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相應(yīng)減少，降低了微生物的數(shù)量。

2.3棗園土壤養(yǎng)分和pH

對(duì)延川縣所選3個(gè)棗園土壤的有機(jī)質(zhì)、有效氮、有效磷、有效鉀、有效鐵、有效鋅、有效硼、有效鉬和pH進(jìn)行測(cè)定。由表1可知， 3個(gè)棗園有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為9.09 g/kg，有效氮質(zhì)量平均為8.895 mg/kg，有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為19.547 mg/kg，有效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為166.352 mg/kg，有效鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為5.806 mg/kg，有效鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為0.902 mg/kg，有效硼質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為0.435 mg/kg，有效鉬質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為0.454 mg/kg。對(duì)照全國(guó)土壤微量元素有效態(tài)質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[11-14]，延川縣土壤微量元素中質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較適中的是鐵和鋅，而硼和鉬屬于較缺級(jí)別。延川縣3個(gè)棗園土壤pH普遍呈現(xiàn)弱堿性，平均pH為8.11。隨著種植年限的延長(zhǎng)，土壤pH增加，而較高的pH由于將土壤中的磷固定，土壤中可供植物吸收利用的有效磷減少，對(duì)植物生長(zhǎng)不利。

2.4棗園土壤微生物與土壤養(yǎng)分、pH的相關(guān)性分析

土壤養(yǎng)分是土壤微生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。土壤pH對(duì)土壤微生物也會(huì)有很大的影響。而土壤微生物量對(duì)土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和供應(yīng)起重要作用。土壤中的微生物種群數(shù)量和分布表明土壤中物質(zhì)代謝的旺盛程度，是衡量土壤肥力和養(yǎng)分的一個(gè)重要指標(biāo)[15]。因此，對(duì)土壤微生物群（細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量）與土壤有機(jī)質(zhì)及有效氮、磷、鉀、鐵、鋅、硼、鉬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和土壤pH進(jìn)行相關(guān)性分析。由表2可知，土壤微生物與土壤有機(jī)質(zhì)及有效氮、磷、鉀、鐵、鉬均呈正相關(guān)。其中，土壤細(xì)菌數(shù)量與土壤有機(jī)質(zhì)相關(guān)系數(shù)為0.910，達(dá)到極顯著水平（P<0.01），與土壤有效鉀相關(guān)系數(shù)為0.859，達(dá)到顯著水平（P<0.05）；放線菌數(shù)量與土壤有效磷相關(guān)系數(shù)為0.876，達(dá)到顯著水平（P<0.05）；真菌與土壤有機(jī)質(zhì)相關(guān)系數(shù)為0.918，達(dá)到極顯著水平（P<0.01），與土壤有效鉀相關(guān)系數(shù)為0.869，達(dá)到顯著水平（P<0.05）。相關(guān)性結(jié)果說(shuō)明，棗園土壤微生物數(shù)量在一定程度上可以反映土壤養(yǎng)分的高低。這與相關(guān)研究結(jié)果[16-17]基本一致。3種微生物類群與土壤pH均呈負(fù)相關(guān)。因此，適當(dāng)降低土壤pH，提高養(yǎng)分含量，可以增加延安地區(qū)棗園土壤微生物的數(shù)量，改善棗園土壤微生態(tài)環(huán)境。

3結(jié)論與討論

研究表明，棗園土壤微生物群中細(xì)菌的數(shù)量最高，其次是放線菌，真菌數(shù)量最少，細(xì)菌和真菌的數(shù)量相差很大。在0～20和20～40 cm土層中，隨著種植年限的增加，土壤微生物數(shù)量呈增加趨勢(shì)。隨著土層的繼續(xù)加深，根部活動(dòng)降低，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相應(yīng)減少，土壤細(xì)菌、放線菌和真菌在數(shù)量上均呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì)。但是，土壤環(huán)境是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的有機(jī)整體，在不同土層中不同種植年限棗園土壤微生物三大類群的相對(duì)數(shù)量并沒(méi)有很大的變化。

延川縣棗園土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍較低，有效氮和有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)屬于中等水平，而有效鉀處于高值水平。土壤微量元素中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較適中，而硼和鉬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)則屬于較缺級(jí)別。延川縣棗園土壤pH普遍呈現(xiàn)弱堿性，并且隨著種植年限的延長(zhǎng)，土壤pH增加。棗園土壤微生物與土壤養(yǎng)分存在一定的相關(guān)性。研究中，土壤微生物與有機(jī)質(zhì)、有效氮、有效磷、有效鉀、有效鐵和有效鉬均呈一定的正相關(guān)，表明它們與土壤肥力關(guān)系密切，是土壤有機(jī)質(zhì)、礦質(zhì)養(yǎng)分積累的重要因子。土壤微生物與土壤pH呈負(fù)相關(guān)。土壤pH是影響土壤微生物生存與發(fā)育的重要因素，在偏堿土壤中細(xì)菌易占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位。

土壤營(yíng)養(yǎng)狀況和物理性狀直接影響土壤微生物的種類、數(shù)量和分布，同時(shí)土壤微生物的生命活動(dòng)又反過(guò)來(lái)影響土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解、轉(zhuǎn)化以及植物根系的吸收利用[16]。但是，不同地區(qū)、不同土壤類型微生物的種類和數(shù)量是不完全相同的。筆者初步分析了土壤養(yǎng)分、微生物及pH之間的關(guān)系，研究結(jié)果與田稼等[17]的蘋果果園研究結(jié)果一致。這可能是因?yàn)榈貐^(qū)相近、土壤類型相同。土壤微生物的活動(dòng)可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤肥力，改善作物的生長(zhǎng)條件，并且增強(qiáng)對(duì)病蟲害的抵抗力。因此，在實(shí)踐中要積極發(fā)揮土壤微生物的作用，使之為有機(jī)農(nóng)業(yè)服務(wù)。但是，就棗樹種植來(lái)說(shuō)，要了解紅棗科學(xué)種植的關(guān)鍵影響因素，還應(yīng)綜合分析其他因素。在后續(xù)工作中，將開展上述因素與土壤酶活性、土壤理化指標(biāo)、果實(shí)產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)等關(guān)系的研究，擬建立延安地區(qū)紅棗科學(xué)種植的優(yōu)化模型，為紅棗主栽區(qū)的水肥管理提供理論指導(dǎo)，從而推動(dòng)當(dāng)?shù)丶t棗產(chǎn)業(yè)的健康和持續(xù)發(fā)展。

42卷28期

趙瑞華等延安不同種植年限棗園土壤微生物、養(yǎng)分及pH的相關(guān)性

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