鉀肥施用量對(duì)油橄欖根系發(fā)育及根際土壤微環(huán)境的影響

，，，

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) a.生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院；b.林學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省作物遺傳改良和種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)試驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730070）

油橄欖Olea europaea，又名齊墩果，為木樨科Oleaceae 木樨欖屬Olea的一種常綠喬木，最早起源于地中海沿岸，是目前世界已知最古老的栽培樹種之一[1]，與油茶Camellia oleifera、油棕Elaeis guineensis和椰子Cocos nucifera并稱世界四大木本油料植物[2]。油橄欖具有速生、耐旱、耐高溫、生長力旺盛等特點(diǎn)，其根系發(fā)達(dá)，具有較強(qiáng)的耐瘠薄能力，對(duì)土壤要求較低，在沙土、壤土、黏土中均可正常生長[3-5]。由油橄欖鮮果榨出的特級(jí)初榨橄欖油是“地中海飲食”的重要元素，對(duì)人體健康非常有益，長期食用對(duì)降低心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)、改善血管動(dòng)力學(xué)功能、降低膽固醇指數(shù)、抑制動(dòng)脈粥樣硬化、控制穩(wěn)定體重、抗氧化、抗炎癥、降低消化道癌和乳腺癌發(fā)病率等效果顯著[6]，被譽(yù)為“液體黃金”和“植物油皇后”。橄欖油世界年產(chǎn)量約300 萬t，僅次于油棕油，位居世界木本植物油總產(chǎn)量第4 位。

根系是植物、土壤、微生物的重要聯(lián)結(jié)者。生長旺盛的根系既可支撐固定植物地上部，又可吸收、合成、輸導(dǎo)和貯存養(yǎng)分和水分，為地上部生長提供充足的營養(yǎng)物質(zhì)；同時(shí)，地上部良好的生長發(fā)育使光合作用加強(qiáng)，為根系制造充足的糖分，增強(qiáng)根系功能，最終促成生物量形成。鉀是保障植物安全生長最重要的營養(yǎng)物質(zhì)之一[7]，在植物體內(nèi)以離子態(tài)存在，因此具有較強(qiáng)的流動(dòng)性，在植物體內(nèi)極易被轉(zhuǎn)運(yùn)。高等植物根系對(duì)鉀的吸收主要通過不同的鉀離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白或鉀離子通道完成，鉀轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是主動(dòng)運(yùn)輸，鉀通道是被動(dòng)運(yùn)輸。焦美章等[8]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，施鉀60 kg/hm2可顯著提高白三葉的總根長及根系活力；當(dāng)施鉀量達(dá)到120 kg/hm2時(shí)，白三葉根系滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量、根表面積、根體積以及植株的根干質(zhì)量、地上部干質(zhì)量和根冠比均有顯著提高。鉀元素在地殼中含量豐富，但植物根際鉀離子濃度較低，通常小于0.3 mmol/L，而且大部分鉀不能被植物吸收利用[9-10]。當(dāng)土壤中速效鉀含量過低或供應(yīng)不足時(shí)，會(huì)導(dǎo)致植株葉面凹凸不平，光合作用受阻，植株生長緩慢；當(dāng)土壤中鉀元素過量時(shí)，會(huì)阻礙植物對(duì)其他營養(yǎng)元素的吸收和利用。田悅悅[11]在對(duì)番茄根際微環(huán)境的研究報(bào)道中指出，增施鉀肥能降低土壤pH，并顯著提高土壤中有機(jī)質(zhì)、速效磷和速效鉀含量，而降低堿解氮含量。許多科研人員經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，土壤中的速效鉀含量與脲酶活性、中性磷酸酶活性顯著正相關(guān)，全鉀含量與堿性磷酸酶活性顯著正相關(guān)[12-15]。

目前越來越多的學(xué)者傾向于從植物根際土壤微環(huán)境的角度探究植物對(duì)環(huán)境變化的應(yīng)激響應(yīng)機(jī)制。文中探究了鉀肥不同施用量對(duì)油橄欖幼苗根系生理指標(biāo)、形態(tài)特征、生物量累積以及根際土壤理化性質(zhì)、肥力相關(guān)酶活性、微生物數(shù)量的影響，旨在確定油橄欖苗期鉀肥最佳施用量，為科學(xué)合理施肥提供理論參考，從而調(diào)控油橄欖幼苗植株?duì)I養(yǎng)生長，平衡根際土壤養(yǎng)分，減少資源浪費(fèi)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試油橄欖幼苗取自甘肅省隴南市油橄欖研究所大堡油橄欖科研試驗(yàn)園，為‘鄂植8號(hào)’（E’Zhi No.8）1年生容器苗。供試土壤為沙壤土，取自大堡油橄欖試驗(yàn)園內(nèi)，土壤pH 8.41，土壤含水量37.59%，土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為59.08、42.73、245.68 mg/kg，土壤全氮、全磷、全鉀、有機(jī)質(zhì)含量分別為0.683、0.675、24.421、9.12 g/kg。

所用鉀肥為硫酸鉀（K2O含量約51%），分析純，天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2018年4月10日，在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行油橄欖鉀肥盆栽試驗(yàn)。選取生長健壯、長勢(shì)一致的油橄欖幼苗，移栽于口徑25 cm、高30 cm 的花盆中，每盆栽植1 株。栽種前將所需氮肥、磷肥一次性施入供試土壤中，并混合均勻。所用磷肥為磷酸二氫鈉（P2O5含量59%），用量為15 g/株；所用氮肥為尿素（N 含量約46%），用量為12 g/株。各組處理的施用量一致，后期不再追肥。為了避免肥料散失，每個(gè)花盆均配有托盤，移栽后進(jìn)行充分灌溉，待油橄欖幼苗恢復(fù)生長。

將鉀肥施用量設(shè)置5 個(gè)水平，各處理施肥量折合K2O 含量分別為10、20、30、40 和50 g/株，分別記作K1、K2、K3、K4和K5，另設(shè)不施肥處理（CK）為對(duì)照，各處理重復(fù)9 次。2018年5月10日進(jìn)行鉀肥處理，施肥前將各處理所用全部鉀肥充分溶于水中，以溶液形式一次性施入油橄欖幼苗根系周圍。試驗(yàn)過程中，除鉀肥施用量外，各組處理的油橄欖幼苗灌溉、光照等試驗(yàn)條件均保持一致。

1.3 樣品采集及處理

2018年11月10日進(jìn)行油橄欖根系和根際土樣的采集。

根系采集及處理：選取各處理中長勢(shì)相似的油橄欖幼苗，將植株完整取出，并在根頸處剪斷，抖落余土，置根系于輕緩的流水下沖洗干凈，使根系均勻分散展開，待其自然風(fēng)干后立即進(jìn)行根系生理及形態(tài)指標(biāo)的測定。

根際土樣采集及處理：先用土壤刀從油橄欖基部開始，逐層挖去上層土壤，直至側(cè)根暴露后將其剪下，將側(cè)根和須根上附著的土壤輕輕抖落于密封袋中保存。將所取根際土壤分為2 份，一份用于土壤肥力相關(guān)酶活性及微生物含量測定，另一份放置于實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干，用于后續(xù)理化性質(zhì)及養(yǎng)分含量的測定。

1.4 指標(biāo)測定

1.4.1 根系生理和形態(tài)指標(biāo)

稱取根系鮮質(zhì)量和干質(zhì)量，計(jì)算得出根系含水量（Crw）。根系活力、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量的測定采用鄒琦[16]的方法。根系相對(duì)電導(dǎo)率的測定采用令凡等[17]的方法。各項(xiàng)指標(biāo)重復(fù)測定3 ～5 次。

Crw＝（Wf-Wd）/Wf×100%。

式中：Crw為根系含水量；Wf為根系鮮質(zhì)量；Wd為根系干質(zhì)量。

使用數(shù)字化掃描儀（EPSON Perfection V700 Photo/V750 Pro，日本）對(duì)各處理的植株根系進(jìn)行掃描，掃描完成后運(yùn)用根系圖像分析軟件（Win-RHIZOTM2008a，加拿大）對(duì)掃描后的根系圖像進(jìn)行形態(tài)指標(biāo)的分析，總根長、根表面積、根平均直徑、根體積和根尖數(shù)可以通過圖片分析直接獲得[18]。各項(xiàng)指標(biāo)重復(fù)測定3 ～5 次。

1.4.2 生長發(fā)育指標(biāo)

用直尺測量植株最高部位（頂端生長中心）距土面的高度，即苗高。用游標(biāo)卡尺測量植株近地面處地上莖的直徑，即地徑。將植株從根頸處剪斷，獲得完整的根系和地上部分。用蒸餾水沖洗干凈，用濾紙擦干表面水分后置于烘箱中，105 ℃下殺青20 min 后，85 ℃烘干至恒質(zhì)量（精確至0.01 g）。用電子天平稱取根干質(zhì)量和地上部干質(zhì)量。根冠比為根干質(zhì)量和地上部干質(zhì)量的比值。各項(xiàng)指標(biāo)重復(fù)測定3 ～5 次。

1.4.3 土壤理化性質(zhì)

去除所采集根際土壤中的雜物和石塊，過2 mm 土壤篩后混合均勻，進(jìn)行各指標(biāo)測定。使用雷磁25 型酸度計(jì)，采用1∶5 土水質(zhì)量比浸提法測定土壤pH。采用烘干法測定土壤含水量（Csw）。堿解氮、速效磷、速效鉀、全氮、全磷、全鉀和有機(jī)質(zhì)含量采用鮑士旦[19]的方法進(jìn)行測定。各項(xiàng)指標(biāo)重復(fù)測定3 ～5 次。

Csw＝(Gf-Gd)/Gf×100%。

式中：Gf為土壤鮮質(zhì)量；Gd為土壤干質(zhì)量。

1.4.4 土壤肥力相關(guān)酶活性

采用靛酚藍(lán)比色法測定脲酶活性，結(jié)果以24 h后每克土中NH4+-N 的質(zhì)量表示；采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定蔗糖酶活性，結(jié)果以24 h 后每克土葡萄糖的質(zhì)量表示；采用磷酸苯二鈉法測定堿性磷酸酶活性，結(jié)果以24 h 后每克土中釋放出酚的質(zhì)量表示；采用高錳酸鉀滴定法測定過氧化氫酶活性，結(jié)果以每克土所消耗的0.1 mol/L KMnO4溶液的體積表示[20]。各項(xiàng)指標(biāo)重復(fù)測定3 ～5 次。

1.4.5 土壤微生物數(shù)量

采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基培養(yǎng)法培養(yǎng)細(xì)菌，在28 ℃條件下恒溫培養(yǎng)5 ～7 d；采用高氏1號(hào)培養(yǎng)基培養(yǎng)法培養(yǎng)放線菌，在28 ℃條件下恒溫培養(yǎng)7 ～10 d；采用改良馬丁氏培養(yǎng)基（每1 000 mL培養(yǎng)基中加1%孟加拉紅水溶液0.33 mL、1%鏈霉素0.3 mL）培養(yǎng)法培養(yǎng)真菌，在28 ℃條件下恒溫培養(yǎng)1 ～3 d。試驗(yàn)重復(fù)3 ～5 次。

N=(Nc×D×10)/w[21]。

式中：N為每單位質(zhì)量基質(zhì)中菌數(shù)；Nc為平均菌落數(shù)量；D為稀釋倍數(shù)；w為基質(zhì)質(zhì)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和繪圖，數(shù)據(jù)用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差”表示。采用SPSS 19.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析，采用Duncan 法進(jìn)行各指標(biāo)間差異的顯著性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉀肥施用量對(duì)油橄欖根系的影響

2.1.1 鉀肥施用量對(duì)油橄欖根系生理的影響

根系作為土壤養(yǎng)分信號(hào)的感受器，是植物主要的吸收器官。不同鉀肥施用量處理下油橄欖根系的各生理指標(biāo)如圖1所示。由圖1可見，隨鉀肥施用量的增加，油橄欖幼苗根系活力（圖1A）和根系含水量（圖1B）呈現(xiàn)先升高、后降低的變化趨勢(shì)，且均在K2 處理出現(xiàn)最大值，較CK 分別增加了88.08%和10.31%。

由圖1C 可知，隨鉀肥施用量的增加，根系相對(duì)電導(dǎo)率呈現(xiàn)先降低、后升高的趨勢(shì)，并在K2 處理時(shí)達(dá)到最低，較CK 降低了59.54%，說明施用鉀肥可以降低油橄欖幼苗根系的相對(duì)電導(dǎo)率，緩解低鉀脅迫對(duì)油橄欖苗的傷害。在高水平鉀肥施用量的情況下，相對(duì)電導(dǎo)率明顯增大，K5 處理的相對(duì)電導(dǎo)率較CK 增加了20.14%，說明鉀肥施用量過高會(huì)對(duì)油橄欖幼苗根系造成損傷。增施適量鉀肥可顯著增強(qiáng)油橄欖根系的滲透調(diào)節(jié)能力。

施用鉀肥后，油橄欖根系中可溶性糖含量表現(xiàn)出單峰增加的變化模式（圖1D），在K2 處理下出現(xiàn)最大值，較CK 增加了85.00%。隨鉀肥施用量進(jìn)一步提高，根系可溶性糖含量出現(xiàn)下降趨勢(shì)，但始終高于CK。

從圖1可以看出，增施鉀肥提高了根系可溶性蛋白含量（圖1E）和脯氨酸含量（圖1F），二者峰值分別出現(xiàn)在K3、K4 處理組，較CK 增加了58.03%和101.46%。

圖1 不同鉀肥施用量處理下油橄欖根系的各生理指標(biāo)Fig.1 Effects of different potassium fertilizer application amount on physiology of olive roots

2.1.2 鉀肥施用量對(duì)油橄欖根系形態(tài)的影響

缺鉀會(huì)抑制油橄欖根系的生長發(fā)育，不同鉀肥施用量處理下油橄欖根系的形態(tài)指標(biāo)如圖2所示。由圖2A 可以看出，增施鉀肥后油橄欖根系總長度明顯增加，但鉀施用量過高會(huì)導(dǎo)致根長下降。K1 處理下，油橄欖根長與CK 無顯著差異；K2 處理下，根長達(dá)到最大值，較CK 增加了85.41%；但隨著鉀肥用量的進(jìn)一步增加，在K3 處理下油橄欖根長開始逐漸減小，K5 處理下油橄欖根長較CK 降低了4.88%。

由圖2可見，油橄欖根表面積（圖2B）與根體積（圖2C）隨鉀肥施用量的增加呈現(xiàn)先升高、后降低的趨勢(shì)。油橄欖根表面積在K2 處理下達(dá)到峰值，較CK 增加了105.27%。根體積在K2 處理下出現(xiàn)最大值，較CK 增加了110.66%，隨鉀肥施用量進(jìn)一步增加，K3、K4 和K5 處理的根體積逐漸減小，但始終高于CK。

與根長、根表面積和根體積不同，施鉀在一定程度上降低了油橄欖根系的平均直徑（圖2D）。除K2 處理的油橄欖幼苗根平均直徑較CK增加了3.56%，其余各處理均低于CK，但組間差異不顯著，K5 處理的根平均直徑達(dá)到最低，較CK 顯著降低了29.78%。

增施適量鉀肥顯著提高了油橄欖幼苗的根尖數(shù)（圖2E），根尖數(shù)量變化范圍2 528.00 ～4 831.67，并在K3 處理組出現(xiàn)最大值，較CK 增加了91.13%。隨鉀肥用量的持續(xù)增加，油橄欖幼苗根尖數(shù)明顯降低，但仍高于CK。

圖2 不同鉀肥施用量處理下油橄欖根系的各形態(tài)指標(biāo)Fig.2 Effects of different potassium fertilizer application amount on root morphology of olive

綜上所述，鉀肥供應(yīng)不足抑制了油橄欖幼苗根系生長，在施鉀后油橄欖幼苗根長、根表面積、根體積和根尖數(shù)均有顯著增加。

2.2 鉀肥施用量對(duì)油橄欖生物量的影響

不同鉀肥施用量處理下油橄欖的生物量如圖3所示。由圖3可見，缺鉀抑制了苗期油橄欖植株的生長發(fā)育，導(dǎo)致苗高、地徑、根系及地上部干物質(zhì)累積降低，而增施適量鉀肥可以有效避免上述情況的發(fā)生。由圖3可見，鉀肥的施用提高了油橄欖幼苗的苗高（圖3A）和地徑（圖3B），但過高的鉀肥施用量對(duì)油橄欖生長發(fā)育起抑制作用。總體上看，隨鉀肥施用量的增加，油橄欖幼苗苗高和地徑表現(xiàn)出低水平促進(jìn)、高水平抑制的變化趨勢(shì)，其中K2處理下油橄欖苗高和地徑達(dá)到最大值，較CK 分別增加了16.02%和28.21%。除K1 和K2 處理的地徑高于CK 外，其余各鉀肥處理組油橄欖地徑均低于對(duì)照組，K3、K4 和K5 處理組地徑分別較CK降低了15.38%、14.79%和20.24%。

鉀肥的施用對(duì)油橄欖幼苗根系干物質(zhì)累積起到良好的促進(jìn)作用，適量增施鉀肥顯著提高了油橄欖根干質(zhì)量、地上部干質(zhì)量和根冠比，但鉀肥過量會(huì)抑制油橄欖幼苗生長發(fā)育，影響油橄欖干物質(zhì)的累積。由圖3C 可以看出，K2、K3 和K4處理組的根干質(zhì)量均有明顯提高，分別較CK 增加了48.02%、57.77%和34.10%，其中K3 處理對(duì)根干質(zhì)量的促進(jìn)效果最顯著。與根干質(zhì)量相比，油橄欖地上部干質(zhì)量的變化幅度較小，總體上隨鉀肥施用量的增加呈現(xiàn)“低促高抑”的趨勢(shì)（圖3D），其中K2 處理下地上部干質(zhì)量達(dá)到最大值，較CK 增加了26.33%。

根冠比反映了根系與地上部生長的協(xié)調(diào)狀況，是植物體通過一系列自身調(diào)節(jié)適應(yīng)過程后顯示的綜合性指標(biāo)，根冠比受環(huán)境因素、根系、地上部分生長狀況的共同影響?？傮w上看，鉀肥施用量增大時(shí)，油橄欖幼苗根冠比隨之增加（圖3E）。除K1 處理組根冠比較CK 降低了1.06%，其余各施鉀處理根冠比均大于CK，其中K3 處理組根冠比最高，較CK 增加了41.49%。

圖3 不同鉀肥施用量處理下油橄欖的生物量Fig.3 Effect of different potassium fertilizer application amount on biomass of olive

2.3 鉀肥施用量對(duì)油橄欖根際土壤微環(huán)境的影響

2.3.1 對(duì)根際土壤理化性質(zhì)的影響

不同鉀肥施用量處理下油橄欖根際土壤的理化性質(zhì)見表1。由表1可以看出，隨著鉀肥的施入，油橄欖根際土壤pH 持續(xù)下降，各鉀肥處理組間差異均達(dá)到顯著水平。隨鉀肥施用量的增加，土壤由堿性轉(zhuǎn)為弱堿性，在K2、K3 處理下土壤pH 分別為7.73 和7.18，較為適合油橄欖幼苗的生長發(fā)育。隨鉀肥施用量的增加，油橄欖根際土壤含水量呈現(xiàn)先降低、后升高的變化趨勢(shì)。K2 處理組油橄欖根際土壤水分含量達(dá)到最低，較CK 降低了22.67%；K5 處理組土壤含水量略高于CK，這可能是由于過高的鉀肥施入量導(dǎo)致油橄欖發(fā)生燒苗現(xiàn)象。整體上看，適量增施鉀肥促進(jìn)了油橄欖幼苗根系對(duì)土壤水分的吸收。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨鉀肥施用量的增加，土壤堿解氮含量總體呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。各鉀肥處理組土壤堿解氮含量均小于CK，各處理組較CK分 別 降 低 了3.43%、22.86%、24.83、21.62% 和28.92%。速效磷含量呈現(xiàn)先降低、后升高的變化趨勢(shì)，其中K2 處理組土壤速效磷含量最低，較CK顯著降低了25.82%，說明鉀肥的適量施用促進(jìn)了油橄欖根系對(duì)磷的吸收（P＜0.05）。整體上看，土壤速效鉀含量隨鉀肥施用量的增加不斷增加，各處理組速效鉀含量較CK 分別增加了1.47%、16.69%、11.07%、26.69%和34.49%。

表1 不同鉀肥施用量處理下油橄欖根際土壤的理化性質(zhì)?Table1 Effects of different potassium fertilizer application amount on physicochemical properties and available nutrient contents of rhizospheric soil of olive

隨鉀肥施用量的增加，土壤全氮含量較對(duì)照組略有升高，但各處理組間差異不顯著。土壤全磷含量隨鉀肥施用量的增加呈現(xiàn)先降低、后升高的變化趨勢(shì)。除K5 處理外，其余各施肥處理組土壤全磷含量均低于CK，并在K2 處理下達(dá)到最低，較CK 降低了18.76%。各施鉀處理下，土壤全鉀和有機(jī)質(zhì)含量均持續(xù)增加。在鉀肥施用量較低時(shí)，土壤全鉀含量增加不明顯，在K4、K5 處理下，土壤全鉀加速累積，在K5 處理組達(dá)到最高，較CK 提高了42.56%。土壤有機(jī)質(zhì)的含量隨鉀肥施入量的增加不斷增加，其中K3、K4、K5 處理組土壤有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于CK，較CK 分別升高了64.40%、77.85%和69.20%。

2.3.2 對(duì)根際土壤肥力相關(guān)酶活性的影響

不同鉀肥施用量處理下油橄欖根際土壤肥力相關(guān)酶的活性如圖4所示。由圖4A 可以看出，不同鉀肥施用量處理下，油橄欖根際土壤脲酶活性大致呈現(xiàn)先升高、后降低的趨勢(shì)。土壤脲酶活性最大值出現(xiàn)在K2 處理組，較對(duì)照組CK 增加了40.26%，當(dāng)施鉀量達(dá)到K5 水平時(shí)，脲酶活性略有下降，但仍高于CK。不同鉀肥施用量對(duì)油橄欖根際土壤蔗糖酶活性均有一定程度的促進(jìn)作用，各處理組中蔗糖酶活性整體上先增加、后減?。▓D4B）。其中，K2 和K3 處理下蔗糖酶活性顯著高于CK，且K2 處理下蔗糖酶活性最高，較CK 增加了79.42%。由圖4C 可以看出，增施鉀肥后，油橄欖根際土壤堿性磷酸酶活性略有降低。鉀肥施用量較低時(shí)，堿性磷酸酶活性基本未受影響；隨鉀肥施用量持續(xù)增加，堿性磷酸酶活性迅速降低，K5 處理組堿性磷酸酶活性較CK 降低了24.03%。與脲酶、蔗糖酶活性的變化趨勢(shì)相似，土壤過氧化氫酶活性總體上呈現(xiàn)單峰增加的變化模式，但除K5 處理組外，其他處理組間差異不顯著，過氧化氫酶活性較為穩(wěn)定（圖4D），在K2 處理下，酶活性達(dá)到峰值，較CK 增加了10.17%，K5 處理組的過氧化氫酶活性最低，較CK 降低了15.25%。

2.3.3 對(duì)根際土壤微生物數(shù)量的影響

不同鉀肥施用量處理下油橄欖根際土壤微生物的數(shù)量見表2。由表2可知，不同鉀肥施用量處理下，油橄欖根際土壤微生物數(shù)量差異顯著，數(shù)量由多到少依次為細(xì)菌、放線菌、真菌。

圖4 不同鉀肥施用量處理下油橄欖根際土壤肥力相關(guān)酶的活性Fig.4 Effects of different potassium fertilizer application amount on soil fertility related enzyme activities in rhizospheric soil of olive

增施適量鉀肥后，油橄欖幼苗根際土壤中細(xì)菌和放線菌數(shù)量均呈現(xiàn)先升高、后降低的變化趨勢(shì)。在中低水平鉀肥施用量條件下，根際土壤中細(xì)菌數(shù)量迅速升高，并在K2 處理達(dá)到峰值，較CK 增長了52.14%，繼續(xù)增施鉀肥造成土壤細(xì)菌數(shù)量降低。但總體上看，各處理組根際土壤細(xì)菌數(shù)量均大于CK。油橄欖根際土壤放線菌數(shù)量在K3處理組出現(xiàn)最大值，較對(duì)照組升高了28.25%，K4和K5 處理下土壤放線菌數(shù)量均低于CK，較CK分別降低了9.84%和14.50%。與細(xì)菌與放線菌相比，鉀肥對(duì)土壤真菌數(shù)量的影響最為顯著，油橄欖根際土壤真菌數(shù)量隨鉀肥施用量的增加先下降、后升高，K2 處理下真菌數(shù)量僅為CK 的22.53%，K5處理組土壤真菌數(shù)量最大，較CK增加了2.12%。

由表2可知，增施鉀肥對(duì)土壤細(xì)菌和真菌數(shù)量比值影響顯著。隨鉀肥施用量的增加，其比值出現(xiàn)先增加、后降低的趨勢(shì)，并在K2 處理組達(dá)到最大值，為CK 的6.75 倍。整體上看，各處理組土壤細(xì)菌和真菌數(shù)量比值均大于CK。

表2 不同鉀肥施用量處理下油橄欖根際土壤微生物的數(shù)量Table2 Effects of different potassium fertilizer application amount on microorganisms number in rhizospheric soil of olive

3 結(jié)論與討論

增施適量鉀肥提高了油橄欖幼苗根系滲透調(diào)節(jié)能力，增強(qiáng)了根系活力和根系含水量，降低了根系的相對(duì)電導(dǎo)率，在整體上促進(jìn)了油橄欖幼苗的生長發(fā)育，優(yōu)化了其根系形態(tài)。當(dāng)鉀肥施用量為20 g/株時(shí)，油橄欖的苗高、地徑、地上部干質(zhì)量、根干質(zhì)量和根冠比均有顯著提高，根系活力較對(duì)照提高了88.08%，根系脯氨酸含量提高了101.46%，根表面積與根體積分別提高了105.27%和110.66%，而根系相對(duì)電導(dǎo)率下降了59.54%。此外，增施適量鉀肥降低了油橄欖根際土壤pH 和含水量，增加了土壤中速效養(yǎng)分、全效養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量，增強(qiáng)了土壤肥力相關(guān)酶的活性，整體上改善了油橄欖根際土壤理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)，提高了土壤質(zhì)量。其中，土壤蔗糖酶活性較對(duì)照增加了79.42%，細(xì)菌數(shù)量提高了52.14%，而真菌數(shù)量僅為對(duì)照的22.53%，細(xì)菌和真菌數(shù)量比值為對(duì)照的6.75 倍。綜上所述，增施適量鉀肥對(duì)油橄欖根系、植株的生長發(fā)育和根際土壤微環(huán)境皆有積極影響，并以每株施鉀肥20 g 效果最佳。

鉀元素是植物體內(nèi)含量最豐富的金屬元素，是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分，間接參與蛋白質(zhì)合成及形成細(xì)胞滲透勢(shì)，并協(xié)助完成氮素的代謝[22]。在植物生長過程中，其主要功能是促進(jìn)酶的活化，同時(shí)參與糖類的同化。鉀元素進(jìn)入植物體后，可以調(diào)節(jié)氣孔的開閉，控制水分與二氧化碳的進(jìn)出，增強(qiáng)植物自身的抗逆性，特別是能增強(qiáng)油橄欖的抗孔雀斑病能力和耐寒、耐旱能力[22]。

3.1 鉀肥施用量對(duì)油橄欖幼苗生長發(fā)育的影響

可溶性糖和可溶性蛋白作為植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)劑，在逆境條件下可以通過增加其含量來保護(hù)細(xì)胞膜和原生質(zhì)體，同時(shí)可減輕植物細(xì)胞內(nèi)高濃度無機(jī)離子對(duì)保護(hù)酶類的傷害[23]。脯氨酸作為細(xì)胞質(zhì)中重要的滲壓劑和保水劑，對(duì)降低細(xì)胞的滲透勢(shì)和提高植物組織的持水力有一定的效果，因此成為植物體內(nèi)最直接的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)[24]。陳昆等[25]的水培試驗(yàn)研究結(jié)果表明，營養(yǎng)液鉀濃度為0 ～9.0 mmol/L 時(shí)，大蒜可溶性蛋白含量隨鉀濃度的升高而增加，當(dāng)鉀濃度高達(dá)12.0 mmol/L時(shí)其含量反而呈下降的趨勢(shì)。合理施鉀可提高植物根系活力，促進(jìn)營養(yǎng)器官干物質(zhì)的積累，降低相對(duì)電導(dǎo)率，從而提高產(chǎn)量，改善品質(zhì)[8,26-28]。本研究結(jié)果與此相似，適量增施鉀肥后，油橄欖幼苗根系滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量、根系活力、根含水量均有不同程度增加，油橄欖幼苗的苗高、地徑、地上及地下部分干質(zhì)量、根冠比增加，根系相對(duì)電導(dǎo)率降低。適量增施鉀肥在整體上提高了油橄欖對(duì)礦物質(zhì)營養(yǎng)的吸收、運(yùn)輸和代謝，增強(qiáng)了油橄欖根系的保護(hù)能力，促進(jìn)了光合產(chǎn)物由地上部轉(zhuǎn)運(yùn)至地下部，完成營養(yǎng)物質(zhì)再分配。其中，K2處理對(duì)各指標(biāo)的促進(jìn)效果最佳。

本研究結(jié)果顯示，鉀肥的施用促進(jìn)了油橄欖毛根或側(cè)根的發(fā)育。毛根和側(cè)根是根系吸收養(yǎng)分和水分最為活躍的部分，其分泌物質(zhì)和脫落的細(xì)胞能促使酶進(jìn)入土壤[29]。根長、根表面積、根體積和根尖數(shù)隨鉀肥施用量的增加表現(xiàn)出相似的“低鉀促進(jìn)、高鉀抑制”的變化模式。結(jié)合根系活力的變化趨勢(shì)來看，低鉀處理增強(qiáng)根系代謝功能，刺激側(cè)根生長，故根尖數(shù)增多，總根長顯著增加，同時(shí)根系含水量增加。油橄欖根系對(duì)鉀營養(yǎng)的供應(yīng)表現(xiàn)出高度的可塑性。鉀肥的施用優(yōu)化了根系在土壤中的空間分布，增大了根系與土壤的接觸面積，定向調(diào)控根系生長，顯著提高了油橄欖對(duì)土壤鉀資源的獲取能力。而高鉀條件下，油橄欖根系代謝活動(dòng)相對(duì)較弱，對(duì)根系造成鉀脅迫，導(dǎo)致根系活躍度降低，根長、根表面積、根體積和根尖數(shù)降低。

3.2 鉀肥施用量對(duì)油橄欖根際土壤微環(huán)境的影響

營養(yǎng)元素是油橄欖生長發(fā)育的基礎(chǔ)，隨著油橄欖樹生長年限的增加，樹體所需養(yǎng)分逐漸增加，土壤肥力卻逐年降低。詹其厚等[30]的試驗(yàn)結(jié)果表明，長時(shí)間無鉀肥處理導(dǎo)致土壤鉀素自然供給能力明顯下降，施用鉀肥有利于土壤養(yǎng)分含量的增加。李小梅[31]在對(duì)油茶林養(yǎng)分累積的研究中發(fā)現(xiàn)，在氮、磷施入水平一定的情況下，隨鉀肥施用量的增加，土壤中堿解氮、速效磷及速效鉀的含量均有不同程度增加，但在鉀肥施用量過高的條件下，堿解氮含量降低。也有學(xué)者在研究中發(fā)現(xiàn)，不同鉀肥用量處理，對(duì)應(yīng)的土壤全鉀、堿解氮、速效磷含量均有明顯的增加趨勢(shì)[32]。本研究結(jié)果與前人的研究結(jié)果相似，過高或過低的鉀肥施用水平均不利于土壤養(yǎng)分的積累和油橄欖根系對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收。隨鉀肥施用量的增加，土壤堿解氮含量降低，但全氮含量始終維持在較為穩(wěn)定的狀態(tài)，土壤速效鉀、全鉀和有機(jī)質(zhì)含量持續(xù)上升。土壤有機(jī)質(zhì)含有作物生長所需的營養(yǎng)成分，隨著有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化，營養(yǎng)成分被不斷地釋放出來，供作物和微生物利用，同時(shí)釋放出的還有微生物生命活動(dòng)所必需的能量。此外，土壤有機(jī)質(zhì)還能和一些多價(jià)金屬離子絡(luò)合，形成絡(luò)合物，進(jìn)入土壤溶液中，增加了養(yǎng)分的有效性。本試驗(yàn)中速效磷和全磷含量均呈現(xiàn)低水平促進(jìn)、高水平抑制的變化趨勢(shì)。增施適量酸性鉀肥，油橄欖根際土壤pH 顯著降低，從堿性土壤變?yōu)楦m宜油橄欖生長的微堿性土壤，土壤含水量的降低說明鉀肥促進(jìn)了油橄欖根系對(duì)土壤水分的吸收。綜上可知，合理補(bǔ)充鉀肥有利于土壤理化性質(zhì)及養(yǎng)分狀況的改善，但不是鉀肥用量越多其有效養(yǎng)分含量越高，應(yīng)結(jié)合其他營養(yǎng)元素，因地制宜地確定適宜的施入量。

土壤微生物可以活化土壤中的養(yǎng)分，對(duì)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成及穩(wěn)定性也有著決定性作用，還參與土壤中有機(jī)代謝過程，故土壤微生物可以反映土壤肥力狀況，是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量和生產(chǎn)力的重要指標(biāo)[33]。值得注意的是，費(fèi)裕翀等[34]通過對(duì)杉木幼苗根際土壤中微生物數(shù)量和土壤肥力相關(guān)酶活性進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，脲酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性與細(xì)菌和放線菌數(shù)量之間基本為正相關(guān)，與真菌數(shù)量之間基本為負(fù)相關(guān)。有研究報(bào)道指出，增施適量鉀肥后，土壤脲酶和堿性磷酸酶活性提高，而過氧化氫酶和蔗糖酶活性略有降低[35]。余瓊等[33]經(jīng)研究指出，施用硫酸鉀有助于提高土壤中細(xì)菌和放線菌數(shù)量，降低真菌數(shù)量。

本研究結(jié)果顯示，適量增施硫酸鉀顯著提高了油橄欖根際土壤脲酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性，而堿性磷酸酶的活性略有降低，可能是由于供試肥料硫酸鉀的施入降低了土壤pH，在一定程度上限制了堿性磷酸酶活性。隨鉀肥施用量的增加，土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量均呈現(xiàn)低水平促進(jìn)、高水平抑制的變化，真菌數(shù)量則隨著鉀施用量的增大出現(xiàn)先降低、后升高的變化趨勢(shì)。施用鉀肥顯著提高了土壤細(xì)菌和真菌數(shù)量比值，促進(jìn)土壤由“真菌性”向“細(xì)菌性”轉(zhuǎn)變，提高了土壤肥力。

油橄欖幼苗根系對(duì)土壤鉀營養(yǎng)的響應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜而多變的過程，會(huì)受到多方面因素的直接或間接影響，油橄欖根系的生理指標(biāo)、形態(tài)特征的變化與土壤微環(huán)境之間亦是相互影響、相互作用的。本研究主要集中在鉀肥對(duì)油橄欖根系生長發(fā)育和根際微環(huán)境的影響2 個(gè)方面，后續(xù)可針對(duì)油橄欖不同器官、不同生育期對(duì)其他營養(yǎng)元素的需肥特點(diǎn)以及土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性等方面進(jìn)行深入研究。