獼猴桃果園林下不同管理模式對(duì)土壤的影響

劉芝秀，楊 紅，李小艷

（1 西昌學(xué)院動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，四川西昌 615000；2 西昌學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院）

果園生草是指選擇適宜草種在果園內(nèi)進(jìn)行人工種植，或者選留原生植被并剔除不適宜雜草的自然生草[1]。果園生草與土壤有機(jī)質(zhì)、土壤礦物營(yíng)養(yǎng)元素、土壤水分以及土壤微生物和酶活性等的變化密切相關(guān)，影響著果園的生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益[2]。近10 年來(lái)，果園生草在果樹(shù)行業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家普遍推行，50%以上的園區(qū)都實(shí)施了生草覆蓋[3]。果園生草作為綠色果品生產(chǎn)主要技術(shù)措施，自20 世紀(jì)90 年代引進(jìn)以來(lái)，在全國(guó)范圍內(nèi)進(jìn)行了推廣。但在實(shí)踐生產(chǎn)中，生草果園占比低，不到全國(guó)果園總面積的10%，果園生草在我國(guó)仍然處于初級(jí)階段，需要進(jìn)一步的推廣與發(fā)展[4]。

土壤是一切生物賴以生存的基礎(chǔ)，由各種微生物、有機(jī)物、無(wú)機(jī)物等組成[5]。土壤結(jié)構(gòu)、土壤養(yǎng)分以及土壤的理化性質(zhì)等影響著植株的生長(zhǎng)和微環(huán)境變化[6]。對(duì)于土壤而言，土壤微生物通過(guò)分解作用，將枯枝落葉和動(dòng)物生命過(guò)程中產(chǎn)生的各種有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行分解，形成腐殖質(zhì)，為土壤帶來(lái)豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，并對(duì)土壤肥力的保持起著重要的作用[7]。土壤酶作為土壤的組成成分之一，參與土壤中的生物化學(xué)反應(yīng)。通過(guò)檢測(cè)酶的活性，可以了解土壤生物學(xué)狀況，為判斷土壤肥力、土壤品質(zhì)以及土壤健康提供理論依據(jù)[8]。根際土壤作為特殊的生態(tài)系統(tǒng)，由植物、土壤、微生物共同影響，它與周?chē)歉H土壤在生物學(xué)特征、化學(xué)成分上存在顯著差異[9]。植物通過(guò)根系凋落物、根系分泌物等影響土壤特征，進(jìn)而對(duì)整個(gè)土壤的理化性質(zhì)產(chǎn)生影響。不同作物對(duì)土壤理化性質(zhì)、微生物數(shù)量及土壤酶活性有不同的影響，且彼此之間存在著密切聯(lián)系[10]。

果園生草作為先進(jìn)的管理技術(shù)，在葡萄（Vitis）[11]、蘋(píng)果（Malus pumila）[12]、柿子（Persimmon）[13]等果樹(shù)中先后進(jìn)行了推廣，證明其對(duì)土壤微生物數(shù)量、土壤酶活性以及土壤理化性質(zhì)的變化等均具有一定的影響。有張承等[14]在獼猴桃果園林下進(jìn)行生草試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)套種吉祥草（Reineckia carnea）可顯著提高獼猴桃根際土壤微生物數(shù)量，增強(qiáng)獼猴桃根際土壤脲酶、過(guò)氧化氫酶活性，改善獼猴桃果實(shí)品質(zhì)。通過(guò)在獼猴桃林下人工種植白車(chē)軸草（Trifolium repens）、長(zhǎng)柔毛野豌豆（Vicia villosa）2 種豆科植物，并以自然生草作為對(duì)照，旨在研究不同生草方案對(duì)土壤微生物數(shù)量、土壤酶活性、土壤理化性質(zhì)的影響，為生產(chǎn)實(shí)踐選擇適宜的生草管理模式提供理論依據(jù)。

1 研究?jī)?nèi)容與方法

1.1 試驗(yàn)地概況及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地設(shè)在四川省西昌市瑯環(huán)鄉(xiāng)“涼山州暢興農(nóng)業(yè)有限責(zé)任公司”（以下稱“暢興公司”）的獼猴桃果園內(nèi)，該地坐落于安寧河西岸，屬于亞熱帶高原季風(fēng)氣候，年均降雨量1004.3mm，平均氣溫17.2℃，冬春季節(jié)干旱降雨少，雨季主要集中在5～9 月。白天太陽(yáng)輻射強(qiáng)，光熱資源豐富，晝夜溫差大。2014 年“暢興公司”在瑯環(huán)鄉(xiāng)建植獼猴桃園6.67hm2，引種“金果”“金艷”“紅陽(yáng)”等多個(gè)品種。本試驗(yàn)選擇在樹(shù)齡5 年的“金果”獼猴桃林下進(jìn)行。2017 年9 月在果樹(shù)林下種草，人工種植白車(chē)軸草和長(zhǎng)柔毛野豌豆，以自然生草為對(duì)照，每年結(jié)合果園對(duì)林下植被的要求進(jìn)行刈割等日常管理。

1.2 土樣采集及預(yù)處理

土樣于2019 年4 月進(jìn)行采集。在各處理區(qū)采用5點(diǎn)采土法，隨機(jī)選取獼猴桃植株，距離主干30cm 處，除去土壤表層植被，分點(diǎn)挖取0～10cm 深處的部分土壤和根系，采用抖根法，分離獼猴桃根際土壤和非根際土壤。然后過(guò)2mm 篩，放入裝有冰袋的泡沫箱中立即帶回實(shí)驗(yàn)室。將土樣分成3 份，1 份置于4℃冰箱保存，用于土壤微生物數(shù)量的測(cè)定；1 份風(fēng)干后過(guò)0.3mm 篩，用于土壤酶活性的測(cè)定；另1 份風(fēng)干后送檢，用于土壤基本理化性質(zhì)的測(cè)定。

1.3 研究?jī)?nèi)容與方法

1.3.1 土壤微生物數(shù)量的測(cè)定。土壤稀釋液的制備：稱取10g 新鮮土壤，放入裝有90mL 無(wú)菌水的250mL 三角瓶中，震蕩20min，依次制成10-1～10-8梯度稀釋液。

土壤微生物的培養(yǎng)與計(jì)數(shù)：用平板稀釋涂布計(jì)數(shù)法測(cè)定細(xì)菌、真菌、放線菌的數(shù)量。細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基，放線菌采用改良高氏合成一號(hào)瓊脂培養(yǎng)基，真菌采用馬丁培養(yǎng)基，結(jié)果以每1g 干土所含數(shù)量表示[15]。菌數(shù)/g 干土=計(jì)數(shù)皿平均菌落數(shù)×計(jì)數(shù)皿稀釋倍數(shù)×水分系數(shù)/0.3[16]。

1.3.2 土壤酶活性的測(cè)定。土壤酶測(cè)定使用南京建成生物工程研究所試劑盒，按說(shuō)明書(shū)測(cè)定不同酶活性。過(guò)氧化氫酶活性測(cè)定采用比色-分光光度法，結(jié)果以每天每1g 風(fēng)干土樣催化1μmol H2O2降解定義為一個(gè)酶活力單位表示；多酚氧化酶活性測(cè)定采用鄰苯二酚比色法，結(jié)果以每天每1g 土壤中產(chǎn)生1mg 紫色沒(méi)食子素為1 個(gè)酶活力單位表示；脲酶活性測(cè)定采用靛酚藍(lán)比色法，結(jié)果以每天每1g 土樣中產(chǎn)生1μg NH3-N 為一個(gè)酶活力單位表示。

1.3.3 土壤理化性質(zhì)的測(cè)定。土壤含水量的測(cè)定采用烘干法；土壤有機(jī)質(zhì)、總氮、總磷含量由青島衡立檢測(cè)有限公司檢測(cè)。土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測(cè)定；總氮采用半微量凱氏法和擴(kuò)散法測(cè)定；總磷采用堿熔法和酸溶法測(cè)定。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理。試驗(yàn)采用Excel 2010 與SPSS 20.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同管理模式對(duì)獼猴桃果園土壤微生物數(shù)量的影響

表1 顯示，對(duì)不同管理模式下獼猴桃根際土壤細(xì)菌數(shù)量而言，長(zhǎng)柔毛野豌豆細(xì)菌數(shù)量最多，而白車(chē)軸草和自然生草較少，但差異不顯著；對(duì)不同管理模式下獼猴桃根際土壤真菌數(shù)量而言，長(zhǎng)柔毛野豌豆真菌數(shù)量最多，其次，自然生草高于白車(chē)軸草，不同處理間差異顯著。對(duì)不同管理模式下獼猴桃根際土壤放線菌數(shù)量而言，長(zhǎng)柔毛野豌豆放線菌數(shù)量最多，顯著高于白車(chē)軸草和自然生草；白車(chē)軸草和自然生草兩者差異不顯著。

表1 不同管理模式下獼猴桃果園根際土壤微生物數(shù)量

不同管理模式下獼猴桃非根際土壤細(xì)菌數(shù)量表現(xiàn)為白車(chē)軸草＞自然生草＞長(zhǎng)柔毛野豌豆（表2），三者之間差異不顯著。對(duì)不同管理模式下獼猴桃非根際土壤真菌數(shù)量而言，白車(chē)軸草真菌數(shù)量顯著低于其他2種處理；長(zhǎng)柔毛野豌豆和自然生草兩者差異不顯著。對(duì)不同管理模式下獼猴桃非根際土壤放線菌數(shù)量而言，自然生草放線菌數(shù)量最多，長(zhǎng)柔毛野豌豆次之，兩者都顯著高于白車(chē)軸草。

2.2 不同管理模式對(duì)獼猴桃果園土壤酶活性的影響

由圖1 可知，不同管理模式下獼猴桃根際土壤過(guò)氧化氫酶活性表現(xiàn)為自然生草＞長(zhǎng)柔毛野豌豆＞白車(chē)軸草，且三者之間差異顯著。對(duì)不同管理模式下獼猴桃非根際土壤過(guò)氧化氫酶活性而言，長(zhǎng)柔毛野豌豆最高，顯著高于其他2 種處理；自然生草和白車(chē)軸草處理之間差異顯著。

表2 不同管理模式下獼猴桃果園非根際土壤微生物數(shù)量

由圖2 可知，對(duì)不同管理模式下獼猴桃根際土壤多酚氧化酶活性進(jìn)行比較，自然生草根際土壤多酚氧化酶活性最低，長(zhǎng)柔毛野豌豆和白車(chē)軸草相近，3 種處理差異不顯著。對(duì)不同管理模式下獼猴桃非根際土壤多酚氧化酶活性而言，長(zhǎng)柔毛野豌豆最高，其次為自然生草，白車(chē)軸草活性最低，且顯著低于其它2種處理，長(zhǎng)柔毛野豌豆和自然生草處理差異不顯著。

由圖3 可知，對(duì)不同管理模式下獼猴桃根際土壤脲酶活性而言，自然生草根際土壤脲酶活性顯著高于白車(chē)軸草，其他處理差異不顯著。比較不同管理模式下獼猴桃非根際土壤脲酶活性，發(fā)現(xiàn)自然生草非根際土壤脲酶活性顯著高于白車(chē)軸草和長(zhǎng)柔毛野豌豆；但白車(chē)軸草和長(zhǎng)柔毛野豌豆的差異不顯著。

2.3 不同管理模式對(duì)獼猴桃果園土壤基本理化性質(zhì)的影響

圖1 不同管理模式對(duì)獼猴桃果園土壤過(guò)氧化氫酶活性的影響

圖2 不同管理模式對(duì)獼猴桃果園土壤多酚氧化酶活性的影響

圖3 不同管理模式對(duì)獼猴桃果園土壤脲酶活性的影響

表3 供試土壤基本理化性質(zhì)的測(cè)定結(jié)果

2.3.1 不同管理模式下獼猴桃果園土壤基本理化性質(zhì)分析。從表3 可以看出，獼猴桃根際土壤含水量和總磷含量均表現(xiàn)為白車(chē)軸草＜長(zhǎng)柔毛野豌豆＜自然生草；土壤有機(jī)質(zhì)和總氮含量均表現(xiàn)為長(zhǎng)柔毛野豌豆＞白車(chē)軸草＞自然生草。獼猴桃非根際土壤有機(jī)質(zhì)、總氮和總磷含量均為自然生草＞長(zhǎng)柔毛野豌豆＞白車(chē)軸草；非根際土壤含水量為長(zhǎng)柔毛野豌豆＞自然生草＞白車(chē)軸草。

2.3.2 土壤基本理化性質(zhì)與土壤微生物數(shù)量以及酶活性的相關(guān)性分析。由表4 可知，土壤真菌數(shù)量與土壤含水量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；土壤脲酶活性與土壤全氮含量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；土壤細(xì)菌、放線菌以及土壤過(guò)氧化氫酶、多酚氧化酶與土壤養(yǎng)分之間無(wú)相關(guān)性（P＞0.05）。

表4 土壤基本理化性質(zhì)與微生物數(shù)量和土壤酶活性的相關(guān)性分析

3 討論

土壤微生物作為土壤的重要組成成分之一，積極參與土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和循環(huán)，在土壤肥力形成過(guò)程中起著重要的作用。草地植被發(fā)育良好，使得較多的根和凋落物進(jìn)入土壤，增加了土壤養(yǎng)分含量，為土壤微生物提供了充足的食物來(lái)源，促進(jìn)了它們的生存和繁殖[17]。研究表明，在肥力好的土壤中，土壤微生物數(shù)量多，土壤細(xì)菌和放線菌的種群數(shù)量高[6]。本研究結(jié)果表明，在果園林下種植長(zhǎng)柔毛野豌豆，獼猴桃根際土壤的細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量均最高。對(duì)于獼猴桃非根際土壤微生物數(shù)量而言，白車(chē)軸草非根際土壤細(xì)菌數(shù)量顯著高于長(zhǎng)柔毛野豌豆和自然生草，但真菌和放線菌數(shù)量顯著低于其它2 種處理。這表明豆科植物對(duì)土壤微生物數(shù)量的影響較大。這與岳泰新[1]的研究結(jié)果相近。另外，本研究發(fā)現(xiàn)，土壤微生物數(shù)量與土壤理化性質(zhì)之間無(wú)相關(guān)性，這可能是受其他非生物因素的影響。

土壤酶作為土壤肥力的重要指標(biāo)，參與土壤有機(jī)質(zhì)礦化釋放C、P、N，反映土壤生物活性，直接影響著土壤的代謝性能[18-19]。土壤過(guò)氧化氫酶可以增強(qiáng)植物抗氧化能力，對(duì)植物抗逆能力具有重要意義。酚類(lèi)物質(zhì)與土壤微生物種群的分布密切相關(guān)，從而影響植物的生長(zhǎng)與發(fā)育[20]。土壤脲酶作為唯一一種水解尿素肥料的酶類(lèi)，對(duì)衡量土壤氮肥的轉(zhuǎn)化具有重要意義[21]。在獼猴桃果園進(jìn)行不同的生草處理，其土壤酶活性之間存在著一定的差異。本研究發(fā)現(xiàn)，在獼猴桃果園林下進(jìn)行自然生草后，獼猴桃根際土壤的過(guò)氧化氫酶、土壤脲酶活性均高于其他2 種處理，土壤多酚氧化酶活性雖然最低，但與播種白花三葉草和長(zhǎng)柔毛野豌豆后的結(jié)果差異并不顯著。獼猴桃非根際土壤酶活性結(jié)果顯示，播種長(zhǎng)柔毛野豌豆后的土壤過(guò)氧化氫酶和多酚氧化酶活性均高于其它2 種處理，土壤脲酶活性顯著低于自然生草。有研究表明，種植豆科植物有利于土壤氮素的積累[22]。但本研究結(jié)果表明，獼猴桃果園林下種植2 種豆科植物后，土壤脲酶活性都低于自然生草處理。這可能與生草初期（1～3 年）草與果樹(shù)的爭(zhēng)肥有關(guān)，使得土壤中N 含量下降。

土壤養(yǎng)分作為土壤肥力的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，與林下生草栽培的草種有很大的關(guān)系[18，23],。研究結(jié)果表明，在獼猴桃果園林下進(jìn)行人工生草對(duì)獼猴桃根際土壤理化性質(zhì)的影響大于自然生草；而對(duì)于獼猴桃非根際土壤而言，自然生草能顯著提高土壤理化性質(zhì)。研究結(jié)果還表明，種植長(zhǎng)柔毛野豌豆能顯著提高獼猴桃根際土壤微生物數(shù)量和非根際土壤酶活性；自然生草能顯著提高非根際土壤微生物數(shù)量和根際土壤酶活性。

綜上所述，在獼猴桃果園林下種植長(zhǎng)柔毛野豌豆和自然生草可增加土壤微生物數(shù)量，提高土壤酶活性和土壤的理化性質(zhì)，但它們對(duì)根際土壤與非根際土壤的影響不一致，其原因有待進(jìn)一步深入研究。土壤作為一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，時(shí)時(shí)刻刻都處于動(dòng)態(tài)變化之中，獼猴桃果園林下不同管理模式對(duì)土壤的影響不同，需要結(jié)合多種指標(biāo)，才能更加全面、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。