不同覆蓋物對(duì)油用牡丹根際土壤微生態(tài)環(huán)境的影響

朱寧 徐清泉 吳三林 熊儀 劉芳

摘 要 為研究不同覆蓋物對(duì)油用牡丹根際土壤微生態(tài)環(huán)境的影響，以油用牡丹品種‘鳳丹作為試驗(yàn)材料，設(shè)置黑色地布、黑色地膜、鋸末3種不同的覆蓋方式，以不覆蓋種植為空白對(duì)照（CK），測定了油用牡丹根際土壤的理化性質(zhì)（包括溫度、含水率、有機(jī)質(zhì)含量、速效氮磷鉀含量、酸堿度等指標(biāo)）及三大微生物類群（細(xì)菌、真菌、放線菌）數(shù)量。結(jié)果表明：覆蓋種植與對(duì)照組相比較，微生物總量明顯增加，土壤溫度增加0.2～2.3 ℃；土壤含水率增加3.03%～9.42%，有機(jī)質(zhì)含量增加0.15%～0.46%；速效氮磷鉀含量也有不同程度的增加，根際土壤酸堿度變化不明顯。覆蓋對(duì)油用牡丹的生長起到一定的促進(jìn)作用，綜合考慮，選擇地布覆蓋為佳。

關(guān)鍵詞 油用牡丹；覆蓋栽培；根際土壤微生態(tài)環(huán)境；微生物數(shù)量；除草

中圖分類號(hào)：Q945.32 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.1.017

牡丹（Paeonia suffruticosa Andr）為芍藥科芍藥屬牡丹組落葉小灌木。油用牡丹是我國新興的木本油料灌木，是牡丹屬植物中種子出油率高的種群的統(tǒng)稱，主要包括‘鳳丹牡丹（Paeonia ostii T Hong et J X Zhang ‘Phoenix White）和紫斑牡丹（P . rockii T. Hong et J.J.Li）兩大類[1]。牡丹籽油是一種木本植物油，是我國油類植物開發(fā)的新資源，具有較高的營養(yǎng)價(jià)值和保健功能，適合人類攝入。牡丹籽油含有豐富的不飽和脂肪酸，不飽和脂肪酸的含量在90%以上，其中，不飽和脂肪酸中α-亞麻酸的含量最為豐富[2-3]。長期食用可以降壓、降脂，有效降低膽固醇，增強(qiáng)免疫力，抑制和預(yù)防高血壓、冠心病等心腦血管疾病的發(fā)生[4]，被認(rèn)為是迄今為止所發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)價(jià)值最高、成分結(jié)構(gòu)最合理的高品質(zhì)活性食用油。

除上述食用藥用價(jià)值外，油用牡丹還是一種極具觀賞價(jià)值的植物。它作為一種多年生灌木，種植后可多年不換茬，在很大程度上節(jié)省了人力、物力和財(cái)力。將易水土流失的坡耕地打造成生態(tài)牡丹園，可以起到退耕還林，保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境的作用。形成一定規(guī)模后，在其盛花期舉辦牡丹花會(huì)花展等用于發(fā)展觀光旅游，這對(duì)于推動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

油用牡丹種植過程中雜草難以控制，雜草數(shù)量繁多、長勢迅猛，不僅嚴(yán)重阻礙油用牡丹的生長、降低產(chǎn)量，還增加除草的人力與物力支出，使油用牡丹種植成本增加，使得其發(fā)展受到影響。覆蓋栽培技術(shù)能明顯減少雜草的數(shù)量和生長速度，有效降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本（種子、化肥、農(nóng)藥等）[5]。另外，地膜覆蓋還改善了土壤的水、熱狀況，進(jìn)而活化了土壤養(yǎng)分，使養(yǎng)分有效性和水分利用效率提高[6-8]，繼而提高作物產(chǎn)量。

本研究擬對(duì)油用牡丹進(jìn)行不同覆蓋物的處理，通過對(duì)油用牡丹根際土壤微生態(tài)環(huán)境及各項(xiàng)理化性質(zhì)的測定分析，對(duì)不同覆蓋物做綜合比較，為科學(xué)種植油用牡丹提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)在樂山市青平鄉(xiāng)高堰村油用牡丹園進(jìn)行。高溫多雨，園區(qū)多為坡耕地，缺乏有效的灌溉條件。壟溝種植油用牡丹，每組長度為200 cm，寬度為40 cm，覆蓋物選擇黑色地布、黑色地膜、鋸末3種。

1.2 試驗(yàn)材料

儀器：分析天平、托盤天平、電烘箱、SK500土壤養(yǎng)分分析系統(tǒng)、高壓蒸汽滅菌鍋、光照恒溫培養(yǎng)箱、無菌工作臺(tái)、酒精燈、移液槍（槍頭）、電磁爐、電爐、酸式滴定管、溫度計(jì)、硬質(zhì)試管、卷尺、研缽、取土器、燒杯、三角瓶、量筒等。

藥品：牛肉膏、蛋白胨、可溶性淀粉、瓊脂、馬鈴薯、蔗糖（或葡萄糖）、重鉻酸鉀（分析純）、鄰菲羅啉、石蠟、氯化鈉、硝酸鉀、磷酸氫二鉀、硫酸鎂、硫酸亞鐵、濃硫酸。

試驗(yàn)材料：供試品種為‘鳳丹油用牡丹。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于灌水后第5天（天氣晴朗）進(jìn)行。設(shè)3個(gè)試驗(yàn)組：覆蓋地布、黑膜、鋸末，設(shè)不覆蓋種植為空白對(duì)照（CK）。覆蓋前，每個(gè)處理地面均需整地成長度為200 cm、寬度為40 cm的龜背形，四周挖深10 cm的小溝，將覆蓋物均勻緊貼地面，四周拉緊埋入溝內(nèi)。

1.3.1 土壤微生物數(shù)量測定

采取各處理和對(duì)照的油用牡丹根際15 cm深度土壤，置于事先編了號(hào)的密封袋內(nèi)并混勻。參照《微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》第4版教材[9]，嚴(yán)格按照微生物平板分離技術(shù)與活菌計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)，使用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、高氏一號(hào)培養(yǎng)基、馬鈴薯培養(yǎng)基利用稀釋涂布平板法，分別培養(yǎng)細(xì)菌、放線菌、真菌并計(jì)數(shù)。覆蓋后0 d、30 d、60 d各測定1次，每個(gè)試驗(yàn)組設(shè)置3組平行試驗(yàn)，取平均值作為測量值。

1.3.2 土壤理化性質(zhì)測定

土壤溫度采用溫度計(jì)測定：溫度計(jì)布置在油用牡丹根處，分別在距邊50 cm、100 cm、150 cm處埋設(shè)1支溫度計(jì)，埋設(shè)深度為10 cm。于覆蓋2 d后的14：00記錄數(shù)據(jù)，每天記錄1次，取3支溫度計(jì)的平均值作為測量值，連續(xù)記錄10 d；土壤含水量采用烘干法測定；土壤有機(jī)質(zhì)采用石蠟油浴加熱重鉻酸鉀容量法測定[10]；硝態(tài)氮（NO3-）與氨氮（NH3）、磷酸根（PO4-）、鉀離子（K+）、土壤酸堿度（pH值）均采用SK500土壤養(yǎng)分測量系統(tǒng)測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆蓋物的優(yōu)缺點(diǎn)比較

地布、黑膜、鋸末3種覆蓋物都具有一定的遮光效應(yīng)，將光線與下面的雜草隔離，使雜草因缺乏光照無法生長，從而起到控制雜草的作用。3個(gè)試驗(yàn)組的除草效果存在一定的差異。試驗(yàn)結(jié)果表明，覆蓋地布的地塊除草效果最好，能達(dá)到100%，而覆蓋黑膜的除草效果只有80%，覆蓋鋸末的除草效果只有60%。分析原因，地布厚度是普通地膜的數(shù)倍，遮光效應(yīng)強(qiáng)，且拉伸強(qiáng)度高，不易毀壞；而黑膜牢固性差，容易被大風(fēng)掀起或被小型動(dòng)物撕裂等，使得地表裸露從而降低了除草效果；鋸末遮光效應(yīng)一般，除草效果最差。參照前人的研究[11]，將不同覆蓋方式的優(yōu)缺點(diǎn)列于表1。

值得一提的是，在丘陵山地，農(nóng)田地面不平整、石塊較多，通過地膜覆蓋、鋸末覆蓋或其他傳統(tǒng)方法來除草難以實(shí)現(xiàn)，地布則顯示出巨大優(yōu)勢。地布作為一種新型覆蓋材料，選用無毒無味的PP（聚丙烯）扁絲高強(qiáng)度塑料材料編織而成，厚度是普通地膜的5倍，遮光效應(yīng)強(qiáng)，拉伸強(qiáng)度、牢固性、耐磨性高，經(jīng)久耐用。黑膜壽命期短，使用一次就報(bào)廢，農(nóng)膜殘留難以自然降解，易造成污染；而地布收揀回收方便，不會(huì)污染農(nóng)田土壤和環(huán)境，雖然初始投資較高，但是從長遠(yuǎn)來看，生態(tài)性、經(jīng)濟(jì)性更好。

2.2 不同覆蓋物對(duì)油用牡丹土壤微生物數(shù)量的影響

2.2.1 對(duì)土壤細(xì)菌數(shù)量的影響

如圖1 所示，在未覆蓋前，試驗(yàn)組和對(duì)照組土壤的細(xì)菌數(shù)量基本在同一水平。在覆蓋30 d后，試驗(yàn)組的細(xì)菌數(shù)量均出現(xiàn)增加，對(duì)照組無明顯變化。在覆蓋60 d后，覆地布、覆黑膜、覆鋸末和對(duì)照組的細(xì)菌數(shù)量相對(duì)未覆蓋前的細(xì)菌數(shù)量，增長率分別為36.6%、51.7%、78.6%、9.5%，即鋸末>黑膜>地布>CK。除對(duì)照組外，3個(gè)試驗(yàn)組細(xì)菌的數(shù)量均增多，表明覆蓋栽培會(huì)增加油用牡丹根際土壤的細(xì)菌數(shù)量。

2.2.2 對(duì)土壤放線菌數(shù)量的影響

如圖2所示，在未覆蓋前，試驗(yàn)組和對(duì)照組土壤的放線菌數(shù)量基本在同一水平。在覆蓋30 d和60 d后，試驗(yàn)組土壤的放線菌數(shù)量都出現(xiàn)增加，對(duì)照組無明顯變化。在覆蓋60 d后，覆地布、覆黑膜、覆鋸末和對(duì)照組的放線菌數(shù)量相對(duì)未覆蓋前的放線菌數(shù)量，增長率分別為28.6%、122.2%、170.6%、13.6%，即鋸末>黑膜>地布>CK，表明覆蓋栽培會(huì)增加油用牡丹根際土壤的細(xì)菌數(shù)量。

2.2.3 對(duì)土壤真菌數(shù)量的影響

如圖3所示，在未覆蓋前，試驗(yàn)組和對(duì)照組土壤的放線菌數(shù)量基本在同一水平。在覆蓋30 d和60 d后，試驗(yàn)組土壤的真菌數(shù)量都出現(xiàn)增加，對(duì)照組無明顯變化。在覆蓋60 d后，覆地布、覆黑膜、覆鋸末和對(duì)照組的放線菌數(shù)量相對(duì)未覆蓋前的放線菌數(shù)量，增長率分別為111.1%、115.4%、460%、-16.7%，即鋸末>黑膜>地布>CK，表明覆蓋栽培能明顯增加土壤真菌的數(shù)量。

比較圖1、圖2和圖3可知，土壤中的真菌數(shù)量在微生物中所占比例最小，但其積極參與土壤碳元素和能量循環(huán)過程，對(duì)無機(jī)營養(yǎng)的吸收也產(chǎn)生顯著影響，因此對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量的改善和植物的生長具有不可忽視的作用[12]。

2.2.4 對(duì)土壤微生物總量的影響

土壤生態(tài)系統(tǒng)中，微生物是土壤物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的主要參與者，是最活躍的組分，擔(dān)負(fù)著土壤中C、N、P、S循環(huán)的推進(jìn)器和土壤養(yǎng)分植物有效性的“轉(zhuǎn)換器”等多方面功能，土壤是絕大多數(shù)微生物生活的良好環(huán)境[13-14]。土壤中微生物總數(shù)和各生理群的數(shù)量反映了土壤綜合生態(tài)環(huán)境的特點(diǎn)，體現(xiàn)了土壤的生物活性[15]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，覆蓋栽培處理并未改變油用牡丹根際土壤微生物主要的三大微生物類群數(shù)量占比，仍然是細(xì)菌最高，放線菌次之，真菌最少。但是與不覆蓋相比，3種不同的覆蓋物均增加了根際土壤微生物的數(shù)量（見圖4）。覆蓋能有效提高油用牡丹根系土壤溫度，防止水分蒸發(fā)，為土壤微生物提供良好的生長繁殖環(huán)境。鋸末覆蓋的試驗(yàn)組微生物含量最高，與鋸末的相對(duì)透氣性高和有機(jī)質(zhì)分解活躍有一定的關(guān)系。

2.3 不同覆蓋物對(duì)油用牡丹土壤理化性質(zhì)的影響

2.3.1 對(duì)土壤溫度的影響

土壤溫度是影響油用牡丹生長的重要指標(biāo)，試驗(yàn)以6月5—14日所測數(shù)據(jù)制作出不同覆蓋物對(duì)油用牡丹土壤溫度的影響曲線（見圖5）。由圖5可知，土壤溫度受外界環(huán)境的影響較大，隨外界天氣的變化而變化。與對(duì)照組相比，覆黑膜或地布使土壤溫度升高 0.2～2.3 ℃，而覆鋸末使土壤溫度降低。原因是黑膜和地布吸熱，且透氣性較低，減少了熱量的散失。覆地布或黑膜能有效提高地溫使土壤微生物活動(dòng)旺盛，為根系的生長和吸收養(yǎng)分創(chuàng)造了局部環(huán)境[16]。覆蓋鋸末的土壤平均溫度比對(duì)照組低0.9℃，分析原因?yàn)闇y量土壤處于深度10 cm，鋸末可有效隔離太陽直射，減少傳熱，故其溫度低于對(duì)照值。

2.3.2 對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

對(duì)覆蓋處理2個(gè)月后油用牡丹根際0～10 cm的表層土壤硝態(tài)氮含量進(jìn)行測量比較，覆蓋處理后，硝態(tài)氮含量較CK均有不同程度的增加，增加幅度在1.63～2.98 mg·kg-1（見表2）?？赡苁怯捎诮涤耆霛B，使得部分硝態(tài)氮連同雨水向土壤下層遷移，覆蓋處理可以有效避免雨水對(duì)土壤的直接沖刷，減少土壤中硝態(tài)氮向下層遷移，防止氮素流失；這與王秀康等[17]研究覆膜對(duì)玉米硝態(tài)氮分布的影響結(jié)果一致，土壤中的氨氮含量在覆膜后均有提高，黑膜組顯著提高，其原因可能是氨氣為易揮發(fā)氣體，而黑膜為聚乙烯膜類，透氣性差。另外，微生物的活動(dòng)也可使土壤的氨量增多。土壤中的氮磷鉀營養(yǎng)元素、有機(jī)質(zhì)含量較CK均有提高，說明覆膜處理能增大土壤的肥力。土壤含水量的高低為黑膜>鋸末>地布>CK，說明覆蓋處理能減少土壤水分蒸發(fā)量，從而保持土壤的水分。土壤的酸堿度可為微生物提供相應(yīng)的生存環(huán)境，各個(gè)處理 pH值大小無明顯差異，覆蓋未大幅改變土壤的酸堿性。由以上可知，覆蓋與不覆蓋相比，能夠明顯改善土壤的理化性質(zhì)。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)研究了不同覆蓋物對(duì)油用牡丹根際土壤微生態(tài)環(huán)境的影響。結(jié)果表明，覆地布或黑膜對(duì)油用牡丹的生長起到一定的促進(jìn)作用，覆鋸末的影響不明顯。覆蓋栽培可提高地溫，保持水分，這與李建明、王艷玲對(duì)蘋果園進(jìn)行高壟覆蓋來研究覆膜對(duì)土壤含水量和土壤溫度的影響結(jié)果一致[18]。覆蓋栽培還能促進(jìn)微生物的生長繁殖和代謝活動(dòng)，加速營養(yǎng)物質(zhì)的分解釋放，使植物可給態(tài)養(yǎng)分增加，使土壤速效N、速效P、速效K含量增加，這與王海泉等人研究的行間覆膜栽培對(duì)大豆根際土壤微生物區(qū)系和土壤肥力的影響結(jié)果一致[19]。

覆蓋栽培技術(shù)是一項(xiàng)有效的高產(chǎn)栽培技術(shù)措施，在改善根際土壤微生態(tài)環(huán)境的同時(shí)，還抑制了雜草的數(shù)量和生長速度，有效降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。黑膜壽命期短，殘留難以自然降解，易造成污染。地布經(jīng)久耐用，一次鋪設(shè)多年受益，收揀回收方便，不會(huì)污染農(nóng)田土壤和環(huán)境，生態(tài)性、環(huán)保性更好，雖然初始投資較高，但從長遠(yuǎn)來看，經(jīng)濟(jì)效益更高。綜合考慮，選擇地布覆蓋為佳。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳慧玲，李洪喜，張建華，等.‘?？底习吣档どL適應(yīng)性及結(jié)籽性狀[J].林業(yè)科技開發(fā)，2014，28（4）：43-46.

[2] 秦薇，不同因素對(duì)油用牡丹栽培品質(zhì)的影響——以‘鳳丹為例[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2016：1-44.

[3] K. B. Kim， Y. A. Nam， H. S. Kim， et al. a-Linolenic acid：Nutraceutical，pharmacological and toxicological evaluation[J].Food and Chemical Toxicology， 2014，70：163-178.

[4] 趙云峰，孫長樂.油用牡丹栽培技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)科技，2014，21（5）：52-54.

[5] 李仙岳，彭遵原，史海濱，等.不同類型地膜覆蓋對(duì)土壤水熱與葵花生長的影響[J]農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2015（2）：1000-1298.

[6] 劉國順，位輝琴，楊興有.不同覆膜期限對(duì)煙田土壤含水率及氮、磷、鉀含量的影響[J].水土保持學(xué)報(bào)，2006，20（4）：72-76.

[7] Quezada M， Maria R， Mongolia L， et al. Plastic mulching and availability of soil nutrientsin cumuber crop[J]. TERRA（ Mexico）. 1995，13：136-147.

[8] Mohapatra B K，Lenka D，Naik D. Effect of plastic mulching on yield a nd water use efficiency in maize[J]. Annals of Agric. Res. 1998，19：210-211.

[9] 沈萍，陳向東.微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].4版.北京：高等教育出版社，2007：14-34.

[10] 李海玲.土壤有機(jī)質(zhì)的測定（油浴加熱重鉻酸鉀容量法）[J].農(nóng)業(yè)科技與信息，2011（10）：52-53.

[11] 王玉娟，陳永忠.農(nóng)作物及果園地面覆蓋研究綜述[J].經(jīng)濟(jì)林研究，2008，26（2）：131-134.

[12] 夏海洋.四川幾種主要竹林土壤微生物區(qū)系研究[D].雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

[13] Li F D（李阜棣）.Prosperous areas of current soil microbiology[J].Acta Pedol Sin（土壤學(xué)報(bào)），1993，30（3）：229-236.（in Chinese with English abstract）.

[14] xu G H（許光輝），Li z G（李振高）.Microbiological Ecology（微生物生態(tài)學(xué)） [M].Nanjing：Southeast University Press（東南大學(xué)出版社），1991.（in Chinese）

[15] 王海泉，王英，周寶庫，等.行間覆膜栽培對(duì)大豆根際土壤微生物區(qū)系和土壤肥力的影響[J].大豆學(xué)報(bào)，2009，28（9）：875-878.

[16] 李建明，王艷玲.甘肅靜寧蘋果園壟覆黑膜效果好[J].土肥水管理，2012（4）：22-23.

[17] 王秀康，李占斌，邢英英.覆膜和施肥對(duì)玉米產(chǎn)量和土壤溫度、硝態(tài)氮分布的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2015，21（4）：884-897.

[18] 李建明，王艷玲.甘肅靜寧蘋果園高壟覆黑膜效果好[J].土水肥管理，2012（4）：22-23.

[19] 王海泉，王英，周寶庫.行間覆膜栽培對(duì)大豆根際土壤微生物區(qū)系和土壤肥力的影響[J].大豆科學(xué)，2009（10）：875-878.

（責(zé)任編輯：丁志祥）