氮素形態(tài)對紅菜薹根際和非根際土壤微生物數(shù)量及產(chǎn)量的影響

摘要：采用田間小區(qū)試驗(yàn)，以不施氮為對照，設(shè)置酰胺態(tài)氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮處理，研究了不同氮素形態(tài)對紅菜薹根際和非根際土壤微生物群落及產(chǎn)量的影響，以期為紅菜薹的科學(xué)平衡施肥以及優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，在紅菜薹蓮座期之前，施用銨態(tài)氮處理的根際和非根際土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量均顯著高于其他形態(tài)氮處理，而真菌數(shù)量卻顯著低于其他形態(tài)氮處理；在紅菜薹主薹期之后，施用硝態(tài)氮處理的根際和非根際土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量顯著高于其他形態(tài)氮處理，其真菌數(shù)量也顯著低于其他形態(tài)氮處理；施用硝態(tài)氮處理的紅菜薹產(chǎn)量最高，為19 112.33 kg/hm2，較不施氮處理增產(chǎn)51.46%。因此，在考慮土壤微生物數(shù)量及紅菜薹產(chǎn)量的情況下，建議紅菜薹基肥施用銨態(tài)氮肥，追肥以硝態(tài)氮為主。

關(guān)鍵詞：紅菜薹；氮素形態(tài)；根際微生物；非根際微生物；產(chǎn)量

中圖分類號：S143.1；S154.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）12-3021-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.12.009

Abstract： Using field plot test taking no nitrogen as control and setting the amide nitrogen and ammonium nitrogen and nitrate nitrogen treatment， studied the effects of different nitrogen forms on the microorganisms quantity in rhizosphere and non-rhizosphere soil and yield of purple-caitai， which could provide theoretical basis for balanced fertilization and high quality and yield cultivation of purple-caitai. The results showed that for ammonium nitrogen treated plants before rosette stage， the amount of bacteria and actinomycetes in rhizosphere and non-rhizosphere soil were significantly higher than other forms of nitrogen treatment， and the number of fungi was significantly lower than other forms of nitrogen treatment. However， for the nitrate nitrogen treatment after rosette， the amount of bacteria and actinomycetes in rhizosphere and non-rhizosphere soil were significantly higher than other forms of nitrogen treatment， while the number of fungi was also significantly lower than other forms of nitrogen treatment. Maximun Purple-caitai yield of 19 112.33 kg/hm2 was obtained for the nitrate nitrogen treated plants， which increased by 51.46% than control. Therefore， considering the microorganisms amount and the purple-caitai yield， the ammonium nitrogen treatment was suggested for basal dressing and the nitrate nitrogen for top dressing.

Key words： purple-caitai；nitrogen form；rhizospheric microorganism；non-rhizosphere microorganism；yield

土壤微生物主要指土壤中個(gè)體微小的生物體，主要包括細(xì)菌、放線菌、真菌，還有一些原生動(dòng)物和藻類等[1]，其主要功能是分解有機(jī)物質(zhì)并釋放養(yǎng)分。土壤微生物在維持土壤功能方面至關(guān)重要，因?yàn)槲⑸飬⑴c了土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)化和循環(huán)的重要過程，如土壤結(jié)構(gòu)的形成、有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化、有毒物質(zhì)的降解以及C、N、P、S的循環(huán)[2]。土壤微生物也是維持土壤質(zhì)量的重要因素，微生物學(xué)指標(biāo)能敏感地反映土壤質(zhì)量的變化，是土壤質(zhì)量評價(jià)體系中不可缺少的組成部分[3]。影響土壤微生物的數(shù)量及活性的因素有土壤類型、肥料種類和輪作方式等[4]。施肥能影響土壤的理化性質(zhì)，改變土壤中的生物平衡，進(jìn)而導(dǎo)致土壤微生物數(shù)量的變化，其中化肥對土壤微生物的影響比較復(fù)雜，因肥料種類、用量或不同肥料之間的配合方式而異[5-7]。

氮素是植物生長發(fā)育不可缺少的營養(yǎng)元素，也是植物體內(nèi)重要的有機(jī)化合物、蛋白質(zhì)、酶、維生素等的重要組成成分[8]。氮素主要以硝態(tài)氮（NO3--N）和銨態(tài)氮（NH4+-N）的形態(tài)被植物吸收，是植物可利用的主要無機(jī)氮素形態(tài)[9]。施用不同形態(tài)氮素的氮肥會(huì)影響植物根系、土壤微生物和土壤動(dòng)物等根際環(huán)境[10，11]。施氮肥對微生物數(shù)量的影響前人已經(jīng)做了大量的研究，林葆等[12]的研究發(fā)現(xiàn)單施氮肥能促進(jìn)土壤真菌的繁殖；Krishnamoorthy[5]研究發(fā)現(xiàn)反復(fù)地大量施用氮肥，能促進(jìn)放線菌的快速生長，氮磷肥配施可增加土壤中細(xì)菌的數(shù)量。楊東等[13]采用不同施氮方式對水稻根際土壤微生物生態(tài)效應(yīng)影響的研究結(jié)果表明施氮肥可增加水稻根際土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量，減少真菌數(shù)量。另有試驗(yàn)報(bào)道，不同氮素形態(tài)對蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)有顯著影響[14]，但氮素形態(tài)對蔬菜根際和非根際微生物群落的影響鮮有報(bào)道。為此，本試驗(yàn)以露地紅菜薹為研究對象，探討酰胺態(tài)氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮對紅菜薹不同生育期根際和非根際微生態(tài)環(huán)境及其產(chǎn)量的影響，試圖探索出合理的氮素配比，以期為紅菜薹的科學(xué)平衡施肥以及優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2013年9月25日至2014年3月15日在湖北省武漢市黃陂區(qū)武湖農(nóng)業(yè)生態(tài)園武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)田進(jìn)行，試驗(yàn)地前茬作物為茄子，土壤類型為灰潮土。試驗(yàn)前取耕作層（0～20 cm）土壤，測定基本理化性質(zhì)：pH 7.34，有機(jī)質(zhì)15.86 g/kg，全氮1.42 g/kg，堿解氮81.90 mg/kg，有效磷23.24 mg/kg，速效鉀53.85 mg/kg。供試菜薹品種為洪山大股子，2013年8月15日播種，9月25日移栽，次年3月15日結(jié)束，移栽密度為3.4萬株/hm2。每小區(qū)20 m2，苗數(shù)58～64株，南北壟向，隨機(jī)區(qū)組排列，4次重復(fù)。

試驗(yàn)設(shè)不同氮素形態(tài)肥料為因素，其中氮素形態(tài)包括酰胺態(tài)氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮3種，以不施氮肥為對照（分別用N1、N2、N3和N0表示），共4個(gè)處理，詳見表1。各處理施入的磷肥為過磷酸鈣，鉀肥為硫酸鉀，施用量為N（460 kg/hm2）、P2O5（300 kg/hm2）和K2O（340 kg/hm2），其中50%的氮和鉀做底肥，25%在主薹期（11月24日）做追肥施入，25%在側(cè)薹期（2014年1月24日）做追肥施入，磷肥全部做基肥一次施入。

1.2 測定項(xiàng)目與方法

1.2.1 微生物數(shù)量測定 分別于紅菜薹的幼苗期、蓮座期、主薹期和側(cè)薹期進(jìn)行土壤取樣，采用“抖落法”收集根際和非根際土壤[15]。采用平板計(jì)數(shù)法測定根際和非根際土壤微生物數(shù)量，細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，放線菌采用改良高氏Ⅰ號培養(yǎng)基，真菌采用馬丁氏培養(yǎng)基，每處理3次重復(fù)。

1.2.2 紅菜薹產(chǎn)量測定 按紅菜薹的主薹期、側(cè)薹期和孫薹期等進(jìn)行實(shí)收測產(chǎn)，最后累計(jì)為紅菜薹的總產(chǎn)量，并折合成公頃產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007和SPSS 17.0軟件處理分析，采用最小顯著法（LSD）進(jìn)行檢驗(yàn)，差異顯著性水平為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮素形態(tài)對紅菜薹根際和非根際土壤細(xì)菌數(shù)量的影響

由圖1可知，不施氮處理的根際土壤細(xì)菌數(shù)量顯著低于施氮處理，且隨生育時(shí)期的推進(jìn)無明顯變化。各施氮處理中，在紅菜薹幼苗期，銨態(tài)氮處理的根際土壤細(xì)菌數(shù)量要顯著高于酰胺態(tài)氮處理和硝態(tài)氮處理的土壤細(xì)菌數(shù)量，其中硝態(tài)氮處理的土壤細(xì)菌數(shù)量最低；蓮座期，酰胺態(tài)氮處理和銨態(tài)氮處理的根際土壤細(xì)菌數(shù)量要顯著高于硝態(tài)氮處理的土壤細(xì)菌數(shù)量；在紅菜薹主薹期和側(cè)薹期，硝態(tài)氮處理的土壤細(xì)菌數(shù)量要顯著高于銨態(tài)氮處理和酰胺態(tài)氮處理的土壤細(xì)菌數(shù)量。

與根際土壤趨勢類似，各處理的非根際土壤細(xì)菌數(shù)量隨著紅菜薹生育時(shí)期的推進(jìn)整體呈增加趨勢，在側(cè)薹期達(dá)最高值；不施氮處理的非根際土壤細(xì)菌數(shù)量在整個(gè)生育期都顯著低于其他施氮處理；各施氮處理中，在紅菜薹幼苗期和蓮座期，硝態(tài)氮處理的非根際土壤細(xì)菌數(shù)量顯著低于銨態(tài)氮處理和酰胺態(tài)氮處理的非根際土壤細(xì)菌數(shù)量；在側(cè)薹期，硝態(tài)氮處理的非根際土壤細(xì)菌數(shù)量要顯著高于銨態(tài)氮處理和酰胺態(tài)氮處理的非根際土壤細(xì)菌數(shù)量；銨態(tài)氮處理和酰胺態(tài)氮處理之間無顯著差異（圖2）。

2.2 氮素形態(tài)對紅菜薹根際和非根際土壤真菌數(shù)量的影響

由圖3可知，在紅菜薹的整個(gè)生育期中不施氮處理的根際土壤真菌數(shù)量均高于各施氮處理，并且隨著生育期的推進(jìn)根際土壤真菌數(shù)量呈增加趨勢。各施氮處理中，在紅菜薹幼苗期和蓮座期，銨態(tài)氮處理的根際土壤真菌數(shù)量顯著低于硝態(tài)氮處理和酰胺態(tài)氮處理的根際土壤真菌數(shù)量，硝態(tài)氮處理與酰胺態(tài)處理之間的根際土壤真菌數(shù)量無顯著性差異；在紅菜薹主薹期和側(cè)薹期，硝態(tài)氮處理的根際土壤真菌數(shù)量顯著低于銨態(tài)氮處理和酰胺態(tài)氮處理的根際土壤真菌數(shù)量，銨態(tài)氮處理與酰胺態(tài)氮處理之間的根際土壤真菌數(shù)量也無顯著性差異。隨著生育期的推進(jìn)，各施氮處理的根際土壤真菌數(shù)量呈先增加后降低的趨勢，在主薹期達(dá)到最高值，其中蓮座期各處理的根際土壤真菌數(shù)量都比較低，這可能與當(dāng)時(shí)取樣時(shí)的溫度有關(guān)系。

由圖4可知，各處理非根際土壤真菌數(shù)量隨生育時(shí)期的推進(jìn)整體呈增加趨勢。在整個(gè)生育期中，不施氮處理的非根際土壤真菌數(shù)量顯著高于其他施氮處理。各施氮處理中，與根際土壤真菌趨勢類似，在蓮座期，銨態(tài)氮處理的非根際土壤真菌數(shù)量顯著低于硝態(tài)氮處理和酰胺態(tài)氮處理的非根際土壤真菌數(shù)量，而在側(cè)薹期，硝態(tài)氮處理的非根際土壤真菌數(shù)量顯著低于銨態(tài)氮處理和酰胺態(tài)氮處理的非根際土壤真菌數(shù)量，酰胺態(tài)氮處理的非根際土壤真菌數(shù)量在整個(gè)生育期呈規(guī)律性增殖趨勢。

2.3 氮素形態(tài)對紅菜薹根際和非根際土壤放線菌數(shù)量的影響

由圖5可知，在紅菜薹的幼苗期和蓮座期根際土壤放線菌數(shù)量整體偏低，隨著生育期的推進(jìn)，在主薹期各處理土壤放線菌數(shù)量明顯增多，在側(cè)薹期達(dá)到最高值。整個(gè)生育期中不施氮處理的根際土壤放線菌數(shù)量顯著低于硝態(tài)氮處理和銨態(tài)氮處理（蓮座期除外），與酰胺態(tài)氮處理無顯著差異。各施氮處理中，在幼苗期和蓮座期，銨態(tài)氮處理的根際土壤放線菌數(shù)量顯著高于其他形態(tài)氮處理；在主薹期和側(cè)薹期，硝態(tài)氮處理的根際土壤放線菌數(shù)量明顯高于其他形態(tài)氮處理。

與根際土壤放線菌數(shù)量變化趨勢類似，非根際土壤放線菌的數(shù)量隨生育期的推進(jìn)整體呈增加趨勢，其中幼苗期和蓮座期的非根際土壤放線菌數(shù)量明顯偏低（圖6）。在幼苗期，不施氮處理的非根際土壤放線菌數(shù)量顯著高于硝態(tài)氮處理和酰胺態(tài)氮處理，但顯著低于銨態(tài)氮處理。各施氮處理中，在幼苗期和蓮座期，銨態(tài)氮處理的非根際土壤放線菌數(shù)量顯著高于其他形態(tài)氮處理；在主薹期和側(cè)薹期，不施氮處理的非根際土壤放線菌數(shù)量明顯低于其他施氮處理，硝態(tài)氮處理的非根際土壤放線菌數(shù)量顯著高于其他形態(tài)氮處理（圖6）。

2.4 氮素形態(tài)對紅菜薹產(chǎn)量的影響

不同氮素形態(tài)對紅菜薹產(chǎn)量的影響如表2所示。由表2可見，與不施氮肥對照相比，各形態(tài)氮處理均能增加紅菜薹的產(chǎn)量。其中，酰胺態(tài)氮處理的紅菜薹產(chǎn)量為16 536.60 kg/hm2，增產(chǎn)31.04%；銨態(tài)氮處理的紅菜薹產(chǎn)量為18 187.98 kg/hm2，增產(chǎn)44.13%；硝態(tài)氮處理的紅菜薹產(chǎn)量最高，為19 112.33 kg/hm2，增產(chǎn)51.46%。

3 小結(jié)與討論

氮素營養(yǎng)狀況直接影響植物的光合速率、生長發(fā)育和生物量分配。氮素形態(tài)不同，對植物生理效應(yīng)的影響不同，從而導(dǎo)致植物的生長發(fā)育不同[16]。嚴(yán)君等[17]采用不同形態(tài)氮素對種植大豆土壤中微生物數(shù)量及酶活性的影響的研究結(jié)果證明，大豆不同生育期內(nèi)真菌、細(xì)菌和放線菌數(shù)量對不同形態(tài)氮素的反應(yīng)不同。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，氮肥的施用能增加紅菜薹根際和非根際土壤細(xì)菌和放線菌的數(shù)量，降低其真菌數(shù)量，且隨著生育時(shí)期的推進(jìn)，細(xì)菌和放線菌數(shù)量整體上呈上升趨勢，而真菌數(shù)量呈下降趨勢；從組成上來說，各處理細(xì)菌數(shù)量>放線菌數(shù)量>真菌數(shù)量，細(xì)菌為優(yōu)勢菌，放線菌居中，而真菌數(shù)量最少。這與章家恩等[18]的研究結(jié)果相似。馬冬云等[19]研究表明，小麥根際土壤微生物總數(shù)量隨生育時(shí)期的變化呈單峰變化曲線，放線菌和真菌數(shù)量隨著生育期的變化趨勢與細(xì)菌不同，且花期時(shí)微生物總數(shù)量有所下降，與本試驗(yàn)結(jié)果不太一致。本試驗(yàn)研究結(jié)果認(rèn)為，不同形態(tài)氮肥對根際和非根際土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量具有顯著影響，且不同的生育時(shí)期土壤微生物數(shù)量變化有一定差異；在紅菜薹蓮座期之前，銨態(tài)氮對根際和非根際土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量都有顯著促進(jìn)作用，對根際和非根際土壤真菌有顯著性抑制作用，而在紅菜薹主薹期之后，硝態(tài)氮對根際和非根際土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量具有顯著促進(jìn)作用，對根際和非根際土壤真菌呈顯著性抑制作用，酰胺態(tài)氮在整個(gè)生育期中無明顯變化。這可能是由于不同作物在不同生育時(shí)期的根系分泌物不同，以及對養(yǎng)分的需求不同所致。各處理在不同生育期中，根際土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量明顯高于非根際土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量，而根際土壤真菌數(shù)量要明顯低于非根際土壤真菌數(shù)量，這說明施氮肥能促進(jìn)根際土壤細(xì)菌和放細(xì)菌的增長，減少真菌的繁殖，減低土傳病害的發(fā)生。

氮素形態(tài)對蔬菜的產(chǎn)量有著顯著影響，有些是喜硝態(tài)氮作物，有些是喜銨態(tài)氮作物。劉秀珍等[20，21]研究發(fā)現(xiàn)，莧菜的生物量隨著硝態(tài)氮比例的增大而增加，茼蒿在硝態(tài)氮∶銨態(tài)氮比例為0.5∶0.5時(shí)產(chǎn)量最高。沈振東[22]報(bào)道，硝態(tài)氮∶銨態(tài)氮為0.75∶0.25時(shí)，蘿卜和芹菜分別比全施銨態(tài)氮增產(chǎn)26.6%～32.2%。艾紹英等[23]發(fā)現(xiàn)石灰性土壤上施用硝態(tài)氮肥菠菜生長量大，硝態(tài)氮累積量低；大量的銨態(tài)氮肥對菠菜的生長有明顯的抑制作用。紅菜薹與其他多數(shù)蔬菜同為喜硝態(tài)氮作物，當(dāng)全為硝態(tài)氮處理時(shí)產(chǎn)量最高，與不施氮處理相比增產(chǎn)51.46%，與酰胺態(tài)氮處理相比增產(chǎn)13.48%，與硝態(tài)氮處理相比增產(chǎn)4.84%。

綜合來看，氮素形態(tài)影響了紅菜薹生長過程中微生物數(shù)量，銨態(tài)氮能促進(jìn)紅菜薹生育前期的根際和非根際微生物數(shù)量，而硝態(tài)氮在紅菜薹生育后期對根際和非根際土壤微生物數(shù)量有促進(jìn)作用；各種形態(tài)氮素都能增加紅菜薹的產(chǎn)量，其中硝態(tài)氮處理增產(chǎn)效果最顯著。結(jié)合氮素形態(tài)對紅菜薹不同生育期根際和非根際土壤微生物數(shù)量及最終產(chǎn)量的影響，建議銨態(tài)氮和硝態(tài)氮混合施用，銨態(tài)氮作基肥施入，硝態(tài)氮作追肥施入。本試驗(yàn)未對氮肥的施用量做研究，在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)進(jìn)一步研究氮素形態(tài)配比和其施入量對土壤微生物活性的影響，為紅菜薹產(chǎn)量和品質(zhì)的提高提供進(jìn)一步的指導(dǎo)。

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