間作不同農作物對刺梨園土壤微生物類群及酶活性的影響

劉嵐君 何季 文雪峰

摘要：為探究間作不同農作物對刺梨園土壤微生物類群和酶活性的影響，在貴州省黔南州龍里縣谷腳鎮(zhèn)刺梨種植基地設置刺梨/辣椒間作、刺梨/玉米間作和刺梨單作三個種植模式的試驗區(qū)，取0～20 cm深度和20～40 cm深度的土樣，分別測試其土壤微生物數(shù)量和酶活性，探明不同種植模式下土壤微生物（細菌、真菌、放線菌）數(shù)量和酶活性的變化。結果表明：間作對刺梨園土壤微生物數(shù)量和酶活性有促進的作用。間作模式下土壤微生物數(shù)量明顯高于單作，綜合比較發(fā)現(xiàn)：玉米//刺梨>辣椒//刺梨>刺梨單作;間作模式下土壤酶活性高于刺梨單作，其中：玉米//刺梨>辣椒//刺梨>刺梨。分析還表明：刺梨園土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性之間呈正相關關系。

關鍵詞：刺梨園土壤;間作;微生物;酶活性

中圖分類號：S1542;S1543

文獻標識碼：A

文章編號：1008-0457（2019）06-0008-06國際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2019.06.002

Effects of Intercropping Different Crops on Soil Microbial Group and Enzyme Activities in Rose Roxburghii Orchard

LIU Lan-jun，HE Ji*，WEN Xue-feng

（College of Agriculture，Guizhou University，Guiyang，Guizhou 550025，China）

Abstract：In order to explore the effects of intercropping different crops on soil microbial groups and enzyme activities in Rose roxburghit，a test area with three planting patterns：the thorn pear/pepper intercropping，thorn pear/maize intercropping and thorn pear monocropping in the thorn pear planting base in Gujiao Town，Longli County，Guizhou Provincesoil samples with depths of 0～20 cm and depths of 20～40 cm were tested for soil microbial quantity and the changes of soil microbes （bacteria，fungi，actinomycetes）and enzyme activities under different planting patterns The results showed that intercropping had a promoting effect on soil microbial quantity and enzyme activity in the thorn garden The amount of soil microbes in the intercropping mode was significantly higher than that in the single crop The comprehensive comparison showed that：corn-thorn pear> pepper-thorn pear> thorn pear single crop; soil enzyme activity in the intercropping mode was higher than that of thorn pear in the single crop，among which：corn-thorn pear >pepper-prickly pear > prickly pear single The analysis also showed that there was a positive correlation between soil microbial quantity and soil enzyme activity in the garden

Key words：Rose roxburghii orchard soil; intercropping; microorganism; enzyme activity

間作是指在同一塊土地上，分行或者分帶間種植2種或2種以上生長周期相同或相近的作物，該種植模式可以根據(jù)它的特性來充分地利用土地[1]。合理的間作模式具有密植效應、時空效應、補償效應、邊際效應、異質效應，提高了對土地、養(yǎng)分、光能、熱能的利用率[2-3]，實現(xiàn)農業(yè)的高產高效。間作的種植模式除了提高作物的產量，還能提高作物的抗病率。間作的種植模式使經(jīng)濟和生態(tài)的雙贏[4]。間作對土壤微生物的數(shù)量和酶活性有著積極的影響，張向前、黃國勤等人[5]研究發(fā)現(xiàn)，和單作相比，玉米和花生間作可以促進或提高土壤微生物的群落功能多樣性和土壤酶活性，并且對玉米的產量和品質有著顯著的提高作用。微生物是土壤的重要組成部分，土壤酶是一種生物活性物質，主要來自于植物根系、土壤微生物和動植物殘體分解[6-7]。它們都參與土壤的生化反應，推動了土壤生理生化反應的進程，是土壤生態(tài)中不可缺少的對象[8]，因而研究土壤微生物和酶，對評價土壤質量和肥力有重要意義。微生物對土壤的微環(huán)境十分敏感，受很多因素的影響。就栽培方面而言，施肥、嫁接、輪作、間作等對微生物的數(shù)量有顯著影響。前人的研究表明，間作的種植模式相對于單作能提高土壤微生物的根際效應，提高土壤微生物的含量，改善土壤的微環(huán)境，進而改善土壤的酶活性[9-14]。土壤中微生物所分泌的某些化學物質能夠對酶形成及其活性產生重要影響，因此，土壤中細菌、真菌、放線菌的數(shù)量與酶的數(shù)量和活性有著非常緊密的關系。

刺梨富含維生素C，對人類身體有益。通過間作方式種植刺梨，不僅可以助力脫貧攻堅，而且還可以提高土地的利用率。本文探討不同間作模式對刺梨園土壤微生物類群（細菌、真菌、放線菌）的數(shù)量和土壤酶活性的影響，進而分析間作與單作的種植方式下土壤肥力的狀況，為農民提供刺梨間作種植的生態(tài)管理依據(jù)。

1材料與方法

11研究區(qū)概況

本試驗設在貴州省黔南州龍里縣谷腳鎮(zhèn)刺梨種植基地，地處東經(jīng)106°45′19″～107°15′1″，北緯26°10′19″～26°49′33″之間，海拔介于1080～1500 m之間。該區(qū)屬亞熱帶季風濕潤氣候，年降雨量平均為10893 mm，平均氣溫15℃?？λ固氐孛裁黠@，黃壤。

12材料與方法

121樣地設置及樣品采集

根據(jù)典型性原則和代表性原則在研究區(qū)設置兩種不同間作模式及單種刺梨的對照試驗區(qū)（見表1）。共三個處理，每個處理三次重復，共9個實驗小區(qū)，試驗區(qū)為平地，每個樣地的面積為15 m×15 m，種植刺梨的品種為貴農5號，施用的肥料統(tǒng)一為氮磷鉀復合肥。

2017年1～2月期間對每個樣地0～20 cm和20～40 cm土層分層采集土樣，采用“S形”取樣，四分法混勻樣品，每個樣品取1～15 kg。取回的土樣部分放在冰箱冰藏，用于測定土壤微生物。部分土樣風干研磨后過1 mm篩，裝袋儲藏用來測定土壤酶。

122測定方法

土壤微生物的測定方法：首先稱取10 g土壤樣品放入盛有90 mL無菌水的三角瓶中，置于搖床上振蕩1 h，靜置30 min，使土樣與水分充分混勻，使土壤中的微生物細胞充分分散，從土壤中分離出來。此為10-1的土壤懸液，吸取1 mL此土壤懸液于9 mL無菌水中，另用無菌吸管吹吸3次混勻，制成10-2土壤懸液。以此類推，制成10-3、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8不同稀釋度的土壤懸液。然后根據(jù)菌群選擇合適的稀釋度來進行實驗，本文采用的是稀釋平板法，分別設置三個濃度梯度，三次重復。最后用平板接種法將菌種接至平板培養(yǎng)基上（用移液管吸取一定體積的菌液移至平板培養(yǎng)基上）進行培養(yǎng)。其計數(shù)方法為涂布平板計數(shù)法，設置三個重復，分別編號，把配好的培養(yǎng)基分別倒入培養(yǎng)皿中，凝固，然后移液槍吸取不同稀釋度的懸液放在編好號的培養(yǎng)基中間。用無菌玻璃棒均勻的在平板表面上輕輕的涂布。培養(yǎng)條件是把在無菌操作臺上涂布好的平板再次用紫外線殺菌，然后放入恒溫冰箱（25℃-28℃）進行培養(yǎng)，至菌落長出后即可計數(shù)。培養(yǎng)時間由短到長分別是：細菌1～2 d，真菌3～4 d，放線菌5～7 d。細菌的培養(yǎng)—牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基;真菌的培養(yǎng)—馬丁-孟加拉紅瓊脂培養(yǎng)基;放線菌的培養(yǎng)—改良高氏1號瓊脂培養(yǎng)基。

微生物計算公式：cfug-1=MD/W

式中M為菌落平均數(shù);D為稀釋倍數(shù);W為土壤烘干質量

土壤酶的測定方法：用苯酚鈉和次氯酸鈉對脲酶進行比色，過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法，蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，酸性磷酸酶活性采用硝基酚比色法。

123數(shù)據(jù)處理

實驗結果均用3次重復所得數(shù)據(jù)的平均值進行分析。用Excel 2010進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、初步處理和作圖，用SPSS 170軟件分別對微生物和土壤酶進行顯著性分析。

2結果與分析

21不同間作模式下對刺梨園土壤微生物類群的數(shù)量特征

211不同間作模式下土壤細菌的數(shù)量從圖1中可以看出，兩種間作模式下土壤細菌數(shù)量高于刺梨單作，即間作對土壤細菌的生長有促進作用。比較結果為：辣椒//刺梨>玉米//刺梨>刺梨。在土壤深度0～20 cm，BO和AO的土壤細菌數(shù)量顯著高于CK（P<005），其中，AO是CK的364倍，BO是CK的294倍;AO和BO間沒有顯著差異（P>005），但AO較BO有上升的趨勢，其增加的百分數(shù)為2371%;在土壤深度20～40 cm，AO和BO的細菌含量顯著高于CK（P<005），其中，AO是CK的251倍，BO是CK的219倍; BO和AO的細菌數(shù)量沒有顯著差異性（P>005）。如圖所示，隨著土層深度的增加，細菌數(shù)量是逐漸降低的。

212不同間作模式下土壤真菌的數(shù)量

如圖2所示，間作模式下土壤真菌含量均高于單作，即間作對土壤真菌生長有促進作用。比較結果為：玉米//刺梨>辣椒//刺梨>刺梨。在土壤深度0～20 cm，AO和BO與CK之間土壤真菌數(shù)量有著顯著差異性（P<005），其中，AO是CK的165倍，BO是CK的183倍;BO和AO之間有顯著差異（P>005）。在土壤深度20～40 cm，AO和BO的土壤真菌含量顯著高于CK（P<005），AO是CK的185倍，BO是CK的2倍。其中，BO較AO有上升趨勢，增加的百分數(shù)為833%;從上圖可知，土壤真菌的數(shù)量隨著土層深度的增加呈逐漸下降趨勢，0～20 cm層的真菌數(shù)量較多。

213不同間作模式下土壤放線菌的數(shù)量

如圖3可知，間作模式下土壤放線菌的含量高于刺梨單作，即間作對土壤放線菌的生長有促進作用。比較結果為：玉米//刺梨>辣椒//刺梨>刺梨。在土壤深度0～20 cm，AO和BO與CK之間土壤放線菌的含量有著顯著差異性（P<005），其中，AO是CK的140倍，BO是CK的162倍;BO較AO的含量有增長趨勢，其增加的百分數(shù)為1593%。在土壤深度20～40 cm，AO和BO的土壤放線菌的含量顯著高于CK（P<005），其中，AO是CK的133倍，BO是CK的138倍，BO和AO的放線菌含量沒有顯著差異性（P>005），有增長的趨勢，增長的百分數(shù)為375%。由圖中還可以看出來，土壤放線菌的數(shù)量隨著土層深度的增加而逐漸減小。

22不同間作模式對刺梨園土壤酶活性的影響

土壤酶是土壤中活躍的有機成分之一，參與土壤的生化反應，是檢測土壤肥力指標之一，這將是今后酶研究的重要工作之一[15]。為了比較間作不同農作物對刺梨園土壤生物酶的影響，本試驗選擇了脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和酸性磷酸酶四個指標進行分析，研究不同種植模式下（辣椒//刺梨，玉米//刺梨，刺梨單作），0～20 cm、20～40 cm深度土壤中酶活性的變化特征，以揭示種植模式對刺梨園土壤酶活性的影響。

221不同間作模式下土壤脲酶的活性

脲酶是土壤中最活躍的水解酶之一，它的專一性很強，能夠水解土壤的尿素，釋放出對作物有用的氨，對土壤中的氮素循環(huán)起著重要的作用。脲酶水解的產物可以為植物提供氮素能源，脲酶是土壤中唯一對尿素的分解轉換起著重要影響的酶[16]，所以，脲酶活性的大小對土壤中的氮素營養(yǎng)狀況有著直接的影響。

從圖4中可以看出，刺梨園不同種植模式下土壤脲酶活性高于刺梨單作，即間作對土壤脲酶活性有促進作用。比較結果為：玉米//刺梨>辣椒//刺梨>刺梨。在土壤深度0～20 cm，BO與CK之間土壤脲酶活性有著顯著差異性（P<005），AO和CK間沒有顯著差異（P>005），但AO較CK有上升的趨勢。其中，AO比CK多5000%，BO比CK多8333%;BO和AO之間沒有顯著差異（P>005），但BO較AO土壤酶活性有上升的趨勢，其增加的百分數(shù)為2222%。在土壤深度20～40 cm，AO和BO的土壤脲酶活性顯著高于CK（P<005），其中，AO是CK的366倍，BO是CK的433倍;BO和AO的土壤脲酶活性沒有顯著差異性（P<005）。并且從圖中可以看出來，隨著土層深度的增加，相對的脲酶活性是降低的，表層的脲酶活性大。

222不同間作模式下土壤蔗糖酶的活性

蔗糖酶對植物和土壤有著一定的影響，其中蔗糖酶可以分解土壤中的糖類為植物提供能源。而且蔗糖酶參與土壤生態(tài)系統(tǒng)的一些重要循環(huán)，對土壤有著重要的作用。其蔗糖酶的活性大小反映了土壤的分解轉化的規(guī)律[6]。一般，蔗糖酶的活性越大，表明土壤的肥力越好。

從圖5可以看出，間作模式下土壤蔗糖酶活性均高于刺梨單作，即間作對土壤蔗糖酶活性有促進作用。比較結果為：辣椒//刺梨>玉米//刺梨>刺梨。在土壤深度0～20 cm，AO和BO與CK之間土壤蔗糖酶活性有著顯著差異性（P<005），其中，AO是CK的242倍，BO是CK的147倍;BO和AO之間有顯著差異（P>005）。在土壤深度20～40 cm，AO和BO的土壤蔗糖酶活性明顯高于CK，其中，AO與CK有顯著差異性（P<005），BO較CK有上升趨勢，增加的百分數(shù)為2124%;BO和AO的土壤蔗糖酶活性有顯著差異性（P<005）。從圖中還可以看出，土壤蔗糖酶的活性隨著土層深度的增加是下降的，表層的酶活性大。

223不同間作模式下土壤酸性磷酸酶的活性

土壤中的磷大多數(shù)是以有機磷的形式存在，磷酸酶能夠對土壤中的有機磷進行分解轉化。因此，磷酸酶的活性對土壤中有機磷的分解轉化有著重要的作用，同時，土壤中磷酸酶的存在對土壤中磷素的有效性有著重要的作用。由于研究土壤區(qū)域pH范圍在50～65左右，所以研究酸性磷酸酶的活性更具有代表性。不同種植模式的0～20 cm、20～40 cm深度土壤酸性磷酸酶的分析如圖6所示。

如圖6所示，間作模式下土壤酸性磷酸酶活性高于刺梨單作，即間作對土壤酸性磷酸酶活性有促進作用。比較結果為：玉米//刺梨>辣椒//刺梨>刺梨。在土壤深度0～20 cm，AO和BO與CK之間土壤蔗糖酶活性有著顯著差異性（P<005），其中，AO是CK的182倍，BO是CK的222倍;在土壤深度20～40 cm，AO和BO的土壤酸性磷酸酶活性明顯高于CK，其中，AO是CK的176倍，BO是CK的135倍;AO和CK有顯著差異性（P<005），BO和AO的土壤酸性磷酸酶活性有顯著差異性（P<005）。從圖中可以看出，隨著土層深度的增加，相對的酸性磷酸酶活性是降低的，而表層的酶活性較大。

224不同間作模式下土壤過氧化氫酶的活性

過氧化氫酶作為土壤中最具代表性的氧化還原酶，它可以促進H2O2的分解，防止過氧化氫過多對生物體造成的毒害作用。因此過氧化氫酶可作為土壤中生物體的一種保護劑。過氧化氫酶還參與土壤中腐殖質的合成過程，分解可以供植物吸收的有機質。

從圖7中可以看出，間作模式下土壤過氧化氫酶活性高于刺梨單作，即間作對土壤過氧化氫酶活性有促進作用。比較結果為：辣椒//刺梨>玉米//刺梨>刺梨。在土壤深度0～20 cm，AO和BO與CK之間土壤過氧化氫酶活性有著顯著差異性（P<005）。其中，AO是CK的228倍，BO是CK的143倍;在土壤深度20～40 cm，AO和BO的土壤過氧化氫酶活性明顯高于CK，其中，AO是CK的37倍，BO是CK的128倍;AO與CK有顯著差異性（P<005），BO較CK的土壤過氧化氫酶有上升的趨勢，BO和AO的土壤過氧化氫酶活性有顯著差異性（P<005）。從圖中還可以看出，過氧化氫酶隨著土層深度的增加，過氧化氫酶活性相對降低。

23土壤微生物數(shù)量與酶活性的相關性分析

如表2所示，通過對刺梨園土壤微生物與酶活性進行相關性分析，結果表明細菌、真菌、放線菌與酶活性之間呈正相關關系，并且在0～20 cm深度，土壤細菌與蔗糖酶、細菌與過氧化氫酶、真菌與脲酶之間呈極顯著的正相關關系;真菌與酸性磷酸酶呈顯著的正相關關系。在20～40 cm深度，細菌與脲酶、放線菌與脲酶、放線菌與酸性磷酸酶之間呈顯著的正相關關系。

3結論與討論

31結論

總的來看，刺梨園土壤微生物的空間情況基本是一致的，細菌的數(shù)量大于真菌;在這3種微生物組成中，細菌數(shù)量最高，放線菌次之，真菌最少;垂直向上層大于下層，不同處理下間作模式的土壤微生物的數(shù)量明顯高于單作;從微生物（細菌、真菌、放線菌）的數(shù)量上來比較：玉米//刺梨>辣椒//刺梨>刺梨。

刺梨園土壤酶活性在垂直方向上隨著深度的增加呈減弱趨勢，且土壤酶活性之間有顯著的變化。其中，辣椒//刺梨和玉米//刺梨種植模式下的土壤酶活性普遍高于刺梨單作，綜合比較表明：玉米//刺梨>辣椒//刺梨>刺梨。

刺梨園土壤微生物和土壤酶活性之間呈正相關關系。其中在0～20 cm深度，土壤細菌與蔗糖酶、細菌與過氧化氫酶、真菌與脲酶之間呈極顯著正相關關系;真菌與酸性磷酸酶呈顯著正相關關系。在20～40 cm深度，細菌與脲酶、放線菌與脲酶、放線菌與酸性磷酸酶之間呈顯著的正相關關系。

32討論

胡嬋娟等人[17]研究土壤微生物的生物量及測定方法時，提出在土壤中，微生物是土壤中重要的分解者，微生物的敏感性強，在受到外界的環(huán)境影響下會有明顯的變化，其它的生物數(shù)量會發(fā)生改變，其土壤的生態(tài)系統(tǒng)就會相應的發(fā)生改變[17]。所以常用微生物的指標來調查土壤肥力的情況。因此土壤微生物也是土壤中的研究重點之一。為了比較間作不同農作物對刺梨園土壤微生物的影響，本試驗選擇了微生物中的細菌、真菌、放線菌三個指標，刺梨單作為對照，刺梨//辣椒、刺梨//玉米的0～20 cm、20～40 cm土層的土壤進行了分析和比較。

本次試驗表明，間作模式相對于單作，土壤微生物數(shù)量上升，并且細菌、真菌、放線菌在0～20 cm與20～40 cm之間的生物含量均有明顯的差異。其中，無論間作還是單作，細菌的數(shù)量最多，放線菌次之，真菌最少?？梢?，細菌是土壤中主要的微生物組分，而真菌的數(shù)量較少，大小總是小于細菌和放線菌。而且，微生物的數(shù)量均隨著土層深度的增加而減少。這是因為土壤微生物受地上部分植物的種類、大氣溫度、土壤溫度、土壤水分、pH、水分有效性等的綜合影響。0～20 cm深度的土層下枯枝落葉積累，有機質含量高，營養(yǎng)豐富，并且具有良好的溫度、濕度和通氣狀況[18]，對微生物的生長很有益，因此微生物生長的數(shù)量多。由此可見，間作相對于單作，可促進微生物數(shù)量增加，進而表明間作可有效地改善土壤生態(tài)環(huán)境，土壤質量可得到提高。其中，通過對不同種植模式下土壤細菌、真菌、放線菌的數(shù)量進行比較，得到的結果為：刺梨//玉米>刺梨//辣椒>刺梨。

刺梨園間作模式下土壤酶活性明顯高于單作模式。同時，間作模式和單作模式的土壤酶活性之間存在顯著差異，酶活性在土壤垂向上的變化存在明顯的規(guī)律，均隨著土壤土層深度的增加而減少。同時，土壤微生物與酶有一定的相關性。其中在0～20 cm深度，土壤細菌與蔗糖酶、細菌與過氧化氫酶、真菌與脲酶之間呈極顯著正相關關系;在20～40 cm深度，細菌與脲酶、放線菌與脲酶、放線菌與酸性磷酸酶之間呈顯著正相關關系;其他的微生物和酶也有一定的相關性，只是較不明顯。

總之，間作對于單作，可促進刺梨園土壤酶活性的增加。通過對不同種植模式下刺梨園土壤酶活性的大小綜合比較，得出結果：刺梨//玉米>刺梨//辣椒>刺梨。

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