覆蓋對梨園土壤微生物、梨樹生長及果實品質(zhì)的影響*

徐 鍇，趙德英，閆 帥，張少瑜，侯桂學

（中國農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部園藝作物種質(zhì)資源利用重點實驗室，遼寧省落葉果樹礦質(zhì)營養(yǎng)與肥料高效利用重點實驗室，遼寧興城 125100）

目前，我國梨園土壤管理方式有清耕制、免耕制、生草制和覆蓋制[1]。清耕會破壞土壤結(jié)構(gòu)，增加水土流失風險。免耕制由于化學除草劑的長期使用會造成環(huán)境污染[2]，土壤有機質(zhì)含量下降。因此，免耕制和清耕制已不適用于現(xiàn)代果園的發(fā)展[3]。生草制為其生長發(fā)育創(chuàng)造適宜的生態(tài)條件[4]，但初期存在土壤養(yǎng)分下降，與果樹爭肥的現(xiàn)象[5]，仍處于有條件的應用階段。覆蓋制是在土壤表面覆蓋有機或無機材料，可以調(diào)節(jié)土壤的保水能力[6]，提高土壤酶活性[7]，改變土壤養(yǎng)分含量[8]，這些改變必然會引起對環(huán)境敏感的土壤微生物發(fā)生變化。而土壤微生物對土壤肥力、果樹生長環(huán)境起著極其重要的調(diào)節(jié)作用。目前，覆蓋應用最多的是秸稈和地膜[9]，研究表明地膜覆蓋能顯著增加土壤細菌、真菌和纖維素分解菌的數(shù)量[10]，而秸稈覆蓋后，土壤細菌、真菌和放線菌數(shù)量比對照增加了1 倍以上[11]。本文在前人研究的基礎上，以地膜和秸稈為覆蓋材料，設置了不同組合處理，并添加了利于秸稈分解的菌肥，針對梨樹不同生長物候期土壤細菌、真菌、放線菌和研究較少的纖維素分解菌等微生物的變化展開研究，其結(jié)果對推廣梨園合理的土壤管理方式和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物的科學利用具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地位于中國農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所，試驗園面積約為2 hm2，土壤為黏壤土，土壤有機質(zhì)含量為1.03%。供試梨品種為‘錦豐’，砧木為‘杜梨’，樹齡12 年，行株距4 m×3 m，梨園管理水平較好，樹勢中庸，樹體長勢基本一致。

1.2 試驗處理

試驗于2018 年4—10 月進行，采用樹盤覆蓋的方式，設置5 個處理：地膜覆蓋，聚乙烯黑色地膜（寬900 mm、厚0.01 mm）覆蓋樹盤；秸稈覆蓋，玉米秸鍘成碎段覆于樹盤，厚10 cm，寬1.5 m；秸稈+地膜覆蓋，覆蓋秸稈后，其上加覆地膜；秸稈+菌肥覆蓋，覆蓋秸稈同時撒施菌肥；以清耕作對照。菌肥由沈陽樂田寶生物科技有限公司提供。試驗處理為單行小區(qū)，重復3 次，每處理15 株樹。

1.3 試驗方法

1.3.1樣品采集

分別于萌芽期、幼果期、新梢生長期、果實膨大期、果實成熟期和采后期采集樹盤下的土樣。采樣點為樹冠外邊緣滴水線垂直向內(nèi)30 cm 處，清除覆蓋物后，取0～40 cm 土層的土壤，每株樹按對角線法取不同方位4 點樣品，每5 株為1 個樣本，重復3 次。之后將樣品混勻，迅速帶回實驗室，土壤樣品按四分法留取1 kg 裝入封口袋中，置于4 ℃冰箱保存待測。

9 月30 日，隨機采集樹冠外圍果實，每處理采集300 個果實進行樣品測定。

1.3.2樣品測定

土壤微生物數(shù)量測定采用稀釋平板涂抹計數(shù)法，細菌分離采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，真菌分離采用馬丁氏培養(yǎng)基，放線菌分離采用高氏一號培養(yǎng)基，纖維素分解菌采用赫奇遜氏培養(yǎng)基，以1 g 干土為計量單位。果實樣品采集前，用皮尺測量樹高、干周和冠徑。用電子天平稱量單果重，用便攜式折光儀測定果實可溶性固形物含量，用電位滴定儀測定可滴定酸含量，用TA-HD plus 雙臂質(zhì)構(gòu)儀測定果實硬度，用重量法測定果肉石細胞含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Excel 和DPS 軟件進行分析，結(jié)果采用Topsis 評價法進行排名。

2 結(jié)果與分析

2.1 覆蓋處理對土壤細菌數(shù)量的影響

如表1 所示，土壤細菌數(shù)量隨著梨樹的生長發(fā)育呈先上升后下降的變化趨勢，基本在果實膨大期達到最高值。在萌芽期，土壤細菌數(shù)量由高到低依次為秸稈+菌肥、秸稈+地膜、地膜、秸稈覆蓋處理，分別比對照提高78.71%、38.12%、31.44%、8.17%，差異均達顯著水平。在幼果期和新梢生長期，各處理的土壤細菌數(shù)量均較對照顯著提高，其中地膜覆蓋和秸稈+地膜覆蓋處理間均無顯著差異。在果實膨大期和成熟期，地膜覆蓋處理的土壤細菌含量顯著低于對照，其他處理仍然顯著高于對照。采后期，地膜覆蓋處理的土壤細菌數(shù)量再次顯著高于對照。而在果實成熟期和采后期，秸稈覆蓋處理的土壤細菌數(shù)量均顯著高于地膜、秸稈+地膜覆蓋處理。

2.2 覆蓋處理對土壤真菌數(shù)量的影響

梨園土壤真菌數(shù)量呈先下降后上升再下降的變化趨勢（表2），在新梢生長期，除秸稈+菌肥覆蓋處理外，其他處理的土壤真菌數(shù)量均達到最高值。在萌芽期，土壤真菌數(shù)量由高到低依次為秸稈+地膜、地膜、秸稈+菌肥、秸稈覆蓋處理，分別比對照提高35.73%、22.58%、16.38%、2.23%。在幼果期，秸稈+菌肥、秸稈覆蓋處理的土壤真菌數(shù)量下降較少，顯著高于其他處理，而秸稈+地膜和地膜覆蓋處理間差異不顯著，但仍顯著高于對照。從新梢生長期至采后期，秸稈+菌肥、秸稈+地膜、秸稈覆蓋處理的土壤真菌數(shù)量始終排在前3 名且次序不變，而地膜覆蓋處理的土壤真菌數(shù)量在新梢生長期低于對照，但無顯著差異，而在果實膨大期則顯著低于對照，在果實成熟期雖然高于對照，但差異不顯著，直到采后期才顯著高于對照。

表1 覆蓋處理對土壤細菌數(shù)量的影響

表2 覆蓋處理對土壤真菌數(shù)量的影響

2.3 覆蓋處理對土壤放線菌數(shù)量的影響

如表3 所示，地膜、秸稈覆蓋處理和對照的土壤放線菌數(shù)量呈先下降后上升再下降的趨勢，而秸稈+地膜、秸稈+菌肥覆蓋處理呈先下降后上升又下降再上升后下降的波動變化趨勢。各處理的土壤放線菌數(shù)量均在果實成熟期達到最高值，從高到低依次為秸稈+菌肥、秸稈+地膜、秸稈、地膜覆蓋處理，分別比對照提高32.62%、4.60%、1.85%、0.89%，其中地膜覆蓋處理與對照無顯著差異，而在其他物候期，各處理的土壤放線菌數(shù)量均顯著高于對照。從萌芽期到幼果期，秸稈+地膜覆蓋處理的土壤放線菌數(shù)量均顯著高于其他處理。秸稈+菌肥覆蓋處理的土壤放線菌數(shù)量在新梢生長期上升到各處理最高值，與秸稈+地膜覆蓋處理無顯著差異，從果實膨大期至采后期，其土壤放線菌數(shù)量均顯著高于其他處理。

表3 不同覆蓋處理對土壤放線菌數(shù)量的影響

2.4 覆蓋處理對土壤纖維素分解菌數(shù)量的影響

從表4 可以看出，地膜、秸稈覆蓋處理和對照的土壤纖維素分解菌數(shù)量呈先上升后下降的變化趨勢，而秸稈+地膜、秸稈+菌肥覆蓋處理呈先下降后上升再下降的變化趨勢。各處理的土壤纖維素分解菌數(shù)量均在果實膨大期達到最高值，從高到低依次為秸稈+菌肥、秸稈、秸稈+地膜、地膜覆蓋處理，分別比對照提高 154.43%、95.89%、64.56%和42.09%。其中，秸稈+菌肥覆蓋處理的土壤纖維素分解菌數(shù)量從萌芽期到果實成熟期均顯著高于其他覆蓋處理，秸稈覆蓋處理從果實膨大期至采后期超過秸稈+地膜覆蓋處理，僅低于秸稈+菌肥覆蓋處理，并在采后期與其無顯著差異。

表4 不同覆蓋處理對土壤纖維素分解菌數(shù)量的影響

2.5 覆蓋處理對梨樹生長和果實品質(zhì)的影響

不同覆蓋處理對梨樹生長和果實品質(zhì)的影響見表5，覆蓋處理對梨樹樹體生長有顯著促進作用，其中以秸稈+菌肥覆蓋處理效果最好，秸稈+地膜和秸稈覆蓋處理間差異不顯著，效果均好于地膜覆蓋。覆蓋可以顯著提升梨果實品質(zhì)，單果重由高到低依次為秸稈+菌肥、秸稈、秸稈+地膜、地膜覆蓋處理，分別比對照提高52.03%、41.70%、28.04%和5.54%。秸稈+菌肥和秸稈+地膜覆蓋處理的可溶性固形物含量無顯著差異，均顯著優(yōu)于其他處理。覆蓋處理顯著降低了果實可滴定酸含量、果肉硬度和石細胞含量，以秸稈+菌肥覆蓋處理降幅最大，顯著提升了果實的口感。

表5 不同覆蓋處理對梨樹樹體生長和果實品質(zhì)的影響

2.6 覆蓋處理的綜合排名

通過Topsis 評價法，獲得各覆蓋處理的排名，由高到低依次為：秸稈+菌肥、秸稈+地膜、秸稈、地膜覆蓋處理。

3 討論與結(jié)論

土壤中的微生物以細菌最多，其次是放線菌，而真菌和纖維素分解菌最少[12]。土壤微生物的數(shù)量與土壤肥力有極為密切的關系[13]。細菌可產(chǎn)生胞外代謝產(chǎn)物，如多糖、脂類和蛋白質(zhì)，起到膠結(jié)并穩(wěn)定團聚體的作用，其數(shù)量的多少可以反映土壤質(zhì)量的變化[14]。真菌參與土壤有機質(zhì)的分解和土壤腐殖質(zhì)的形成過程，直接影響到土壤肥力[15]。放線菌有分解有機物、改善土壤結(jié)構(gòu)和促進物質(zhì)循環(huán)等重要功能。纖維素分解菌在土壤碳素循環(huán)中起著重要作用，其數(shù)量與活性是反映土壤微生物生長發(fā)育和土壤肥力的一項重要指標[16]。

本研究表明，覆蓋可以顯著提高土壤表層的微生物數(shù)量，由于覆蓋能夠改變土壤水分含量和溫度狀況[17]，能夠提高土壤微生物量和C、N 含量[18]，為土壤微生物的活動和繁殖提供了適宜的環(huán)境條件。不同處理的土壤微生物數(shù)量表現(xiàn)出不同的變化趨勢，在梨樹生長發(fā)育初期，土壤溫度對樹體及微生物的活動起到關鍵作用；另外，秸稈覆蓋在土壤表層不能滿足其快速分解所需的水分條件，而地膜的保溫保水特性使得秸稈分解加快，土壤C、N 含量和養(yǎng)分大幅提高[19]，所以地膜覆蓋和秸稈+地膜覆蓋表現(xiàn)較好。但是隨著時間的推進，在果實膨大期和果實成熟期，地膜覆蓋處理的土壤細菌和真菌數(shù)量出現(xiàn)低于對照的現(xiàn)象；在新梢生長期之后，秸稈+地膜覆蓋處理的土壤微生物數(shù)量低于秸稈+菌肥覆蓋處理?？梢钥闯鐾寥牢⑸锸菍Νh(huán)境變化非常敏感的，除了溫度的變化，氣體也起到了一定的影響，土壤微生物多為好氣性，而長時間的地膜覆蓋會影響土壤微生物的生長與繁殖[14]。而秸稈+菌肥覆蓋處理相對于秸稈+地膜覆蓋處理提供了相對平穩(wěn)的土壤環(huán)境，隨著物候期的推移，秸稈分解后，土壤中有機質(zhì)和C、N 含量增加，對土壤微生物生命活動有刺激效應，使得土壤中細菌、真菌、放線菌和纖維素分解菌的數(shù)量增加[20-22]。土壤微生物數(shù)量的改變，改善了土壤環(huán)境和肥力，有利于樹體根系的生長，進而促進地上部的生長發(fā)育，提升果實品質(zhì)。

本研究中，秸稈+菌肥覆蓋處理排名第1，其中菌肥起到了關鍵作用。傳統(tǒng)的秸稈覆蓋是利用土壤中的原生微生物來分解，一是微生物數(shù)量少，二是秸稈主要由木質(zhì)素、纖維素和半纖維素等組成，分解速度較慢[23]，因此微生物菌劑逐漸成為秸稈覆蓋應用的關鍵研究對象[24]。已有研究發(fā)現(xiàn)，秸稈配施微生物菌劑可以加快秸稈分解，從而提高土壤有機質(zhì)和有效氮的含量，使土壤微生物數(shù)量增加、群落物種更豐富且分布更為均勻[25]。本研究結(jié)果與前人研究一致。

綜上，各處理的覆蓋效果排名依次為秸稈+菌肥、秸稈+地膜、秸稈、地膜覆蓋處理，在梨樹生產(chǎn)中，應結(jié)合當?shù)貙嶋H情況，參考執(zhí)行。