平菇與蔬菜間作對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)、微生物數(shù)量和酶活性的影響

冉隆俊， 王紅艷， 耿廣東*， 段發(fā)遠(yuǎn)， 劉曉會(huì)

(1.鳳岡縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局， 貴州 鳳岡 564299； 2.貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院， 貴州 貴陽(yáng) 550025)

合理的間作可充分利用不同層次的養(yǎng)分和水分，并通過(guò)其時(shí)間、空間等方面的互補(bǔ)性，可高效利用水、肥、氣、熱等資源，增加作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)[1-2]，同時(shí)可顯著增加土壤營(yíng)養(yǎng)元素含量、土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性[3]?，F(xiàn)今間套作研究的重點(diǎn)已經(jīng)由地上部向地下部轉(zhuǎn)移，從現(xiàn)象觀察深入到了機(jī)制理解[4]。

食用菌與作物間作是一種高效、生態(tài)、循環(huán)的栽培模式[5]，菜田間作平菇不僅能有效地提高土地的利用率，緩解大田生產(chǎn)食用菌與作物爭(zhēng)地的矛盾，而且具有良好的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益[6-7]。目前，鮮見(jiàn)有關(guān)食用菌與蔬菜間作對(duì)土壤影響的報(bào)道。為此，研究以平菇、蔬菜為試材，探明食用菌與蔬菜菌間作模式對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)、微生物數(shù)量和酶活性的影響，為平菇和蔬菜間作高效種植提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

平菇：品種為低溫種“早秋509”，由山東省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳提供。

蔬菜作物分別為萵筍“四季香筍王”、結(jié)球甘藍(lán)“京豐一號(hào)”和花椰菜“冬靈”，購(gòu)買于貴陽(yáng)金黔農(nóng)業(yè)科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 2018年10月～2019年4月，試驗(yàn)分別設(shè)置平菇與萵筍間作(T1)、平菇與結(jié)球甘藍(lán)間作(T2)、平菇與花椰菜間作(T3)等3個(gè)處理，以萵筍單作(CK1)、結(jié)球甘藍(lán)單作(CK2)、花椰菜單作(CK3)為對(duì)照。甘藍(lán)、花椰菜種植的株行距為40cm×45 cm；萵筍種植的株行距為25cm×30 cm。

當(dāng)蔬菜生長(zhǎng)到葉片基本覆蓋地面時(shí)，將平菇棒脫袋，縱向平均分成2份，然后將其平埋于蔬菜行間(切面朝下)，兩平菇棒間的距離為20 cm；每個(gè)菌棒約750 g，種植深度約15 cm，菌棒上面覆蓋約1～2 cm細(xì)土。試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)。

1.2.2 土壤樣品的采集 平菇與蔬菜采收后，利用5點(diǎn)取樣法取蔬菜和平菇中間20 cm深處土壤樣品混合，將土樣均分為2份，1份自然風(fēng)干過(guò)篩備用，用于pH、有機(jī)質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)元素和土壤酶分析，另一份用于土壤微生物數(shù)量測(cè)定。

1.2.3 考察指標(biāo)的測(cè)定 土壤pH采用水浸提(水土比為2.5∶1)-電位法測(cè)定[8]，土壤有機(jī)質(zhì)采用高溫外熱重鉻酸鉀氧化容量法測(cè)定[8]，土壤全氮采用開(kāi)式法測(cè)定[8]，土壤堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定[8]，土壤有效磷采用NaHCO3溶液浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定[8]，土壤速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度計(jì)法測(cè)定[8]。

細(xì)菌用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基培養(yǎng)[9]，真菌用孟加拉紅培養(yǎng)基培養(yǎng)[9]。微生物數(shù)量采用稀釋平板計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)。

過(guò)氧化氫酶活性采用KMnO4滴定法測(cè)定[10]，中性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定[10]，蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定[10]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和作圖；SPSS17.0軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同間作模式對(duì)土壤pH和主要營(yíng)養(yǎng)成分的影響

2.1.1 土壤pH 由表1可知，6個(gè)菜園土壤樣品均為堿性，pH在7.14～7.97，不同種植模式下土壤的pH依次為CK2> CK1> T1> T2> CK3> T3。平菇與蔬菜間作均降低了土壤pH，并與對(duì)照差異顯著或極顯著，以平菇與結(jié)球甘藍(lán)間作(T2)的效果最為明顯。

2.1.2 土壤主要營(yíng)養(yǎng)成分 由表1可知，平菇與蔬菜間作后土壤有機(jī)質(zhì)含量變化規(guī)律不一致，T1比CK1有所增加，T2和T3均比對(duì)照低，但各處理與對(duì)照以及各處理之間均無(wú)顯著性差異水平，可能是因?yàn)椴斯椒N植模式時(shí)間短，菌棒的有機(jī)質(zhì)還沒(méi)有分解，從而導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)變化不明顯。

不同種植模式下土壤全氮量最高的為T3，比CK3提高3.91%，且差異顯著；T2比CK2提高7.57%，差異極顯著；T1則顯著低于CK1；T2和T3全氮量極顯著高于T1，T3全氮量顯著高于T2。

平菇與蔬菜間作下土壤堿解氮含量均高于蔬菜單作，其中T2增幅最大，比CK2提高14.04%，差異極顯著；T1和T3比對(duì)照均有所增加，但差異不顯著。

平菇與蔬菜間作下土壤有效磷含量均高于蔬菜單作，T3增幅最大，比CK3提高5.99%，差異極顯著，T1和T2均與對(duì)照差異不顯著。

平菇與蔬菜間作對(duì)土壤速效鉀含量的提高尤為明顯(表1)。不同種植模式下土壤速效鉀含量次為T2>T1>T3>CK1>CK2>CK3。平菇與萵筍、結(jié)球甘藍(lán)、花椰菜間作的土壤速效鉀含量分別比對(duì)照提高153.04%、421.91%、233.80%，且差異極顯著；T2速效鉀含量極顯著高于T1和T3。故平菇與結(jié)球甘藍(lán)間作(T2)對(duì)提高土壤速效鉀含量效果最為顯著。

表1 不同種植模式的土壤pH和主要營(yíng)養(yǎng)成分含量

2.2 不同間作模式對(duì)土壤微生物數(shù)量的影響

2.2.1 土壤細(xì)菌數(shù)量 由圖1可以看出，平菇與蔬菜間作后土壤細(xì)菌數(shù)量增多，T1、T2和T3的土壤細(xì)菌數(shù)量分別比對(duì)照增加227.78%、927.59%和30.37%；T2分別比T1和T3多29.95×105個(gè)/mL和35.90×105個(gè)/mL，各處理與對(duì)照以及各處理間均達(dá)到極顯著性差異水平。平菇與蔬菜間作能有效增加土壤中細(xì)菌的數(shù)量，進(jìn)而提高土壤肥力，并且以平菇與結(jié)球甘藍(lán)間作(T2)為最優(yōu)組合。

圖1 不同間作模式的土壤細(xì)菌數(shù)量

2.2.2 土壤真菌數(shù)量 由圖2可知，平菇與蔬菜間作后土壤真菌數(shù)量顯著增多，T1比CK1增加69.61%，T2比CK2增加600.00%，T3比CK3增加100.50%，且均達(dá)到極顯著差異水平；平菇與花椰菜間作(T3)的土壤真菌數(shù)量最多，分別比T1和T2高51.60×103個(gè)/mL和10.55×103個(gè)/mL，各處理間也均達(dá)到極顯著差異水平。由此可知，菇蔬間作可以增加土壤中真菌數(shù)量。

圖2 不同間作模式的土壤真菌數(shù)量

2.3 不同間作模式對(duì)土壤酶活性的影響

2.3.1 過(guò)氧化氫酶 由圖3可知，平菇與蔬菜間作下土壤的過(guò)氧化氫酶活性均升高，T1、T2和T3分別比對(duì)照增加11.47%、19.52%和24.73%，并均達(dá)到極顯著差異水平。T1和T2的土壤過(guò)氧化氫酶活性極顯著高于其他處理。表明，平菇與蔬菜間作對(duì)土壤過(guò)氧化氫酶活性的提高有顯著作用。

圖3 不同間作模式的土壤過(guò)氧化氫酶活性

2.3.2 中性磷酸酶 由圖4可看出，T1的土壤中性磷酸酶活性最高，為1.188 mg/g，極顯著高于其他種植方式。與對(duì)照相比，平菇與蔬菜間作的土壤中性磷酸酶活性均比對(duì)照有所升高，其中T1升高幅度最大，比CK1增加12.36%，且達(dá)到極顯著差異水平，T2和T3升高幅度較小，分別比對(duì)照增加0.72%和0.87%，但均未達(dá)到顯著性差異水平，說(shuō)明平菇與萵筍間作(T1)對(duì)土壤中性磷酸酶活性的影響最大。

圖4 不同間作模式的土壤中性磷酸酶活性

2.3.3 蔗糖酶 平菇與蔬菜間作下土壤的蔗糖酶活性變化規(guī)律不一致(圖5)，T3比CK3增加8.89%，且達(dá)到顯著性差異水平；而T1和T2的土壤蔗糖酶活性均有所降低，分別比對(duì)照降低5.65%和5.12%，但均未達(dá)到顯著性差異水平。故平菇與花椰菜間作(T3)對(duì)土壤蔗糖酶活性的影響較大。

圖5 不同間作模式的的蔗糖酶活性

3 結(jié)論與討論

3.1 平菇與作物間作對(duì)土壤pH的影響

土壤酸堿性是影響土壤肥力的一個(gè)重要因素[11]。一般在土壤pH呈弱酸性或偏中性范圍內(nèi)，植物所需的養(yǎng)分在土壤中有效性最高，有利于植物吸收利用，pH過(guò)高或過(guò)低都不利于植物的生長(zhǎng)。絕大多數(shù)蔬菜作物生長(zhǎng)發(fā)育最適宜的土壤pH為微酸性。張?jiān)旅鹊萚11]研究表明，山藥間作苜蓿和三葉草可顯著降低山藥生育期間土壤的pH。試驗(yàn)結(jié)果表明，平菇與蔬菜間作可有效降低土壤的pH，更有利于蔬菜作物的生長(zhǎng)。這與張?jiān)旅鹊萚11]研究結(jié)果一致。

3.2 平菇與作物間作對(duì)土壤主要營(yíng)養(yǎng)成分的影響

平菇與蔬菜間作可有效提高土壤中的全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，特別是平菇與結(jié)球甘藍(lán)間作(T2)的效果最為顯著。這與LIU等[12]研究的間作可以有效提高礦物質(zhì)含量，改善表層(0～25 cm)土壤營(yíng)養(yǎng)狀況結(jié)果一致。試驗(yàn)中，間作處理下土壤中速效鉀含量均極顯著高于對(duì)照，這可能是平菇菌棒中的鉀釋放到土壤中造成的，也可能是間作模式可改良土壤生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)了土壤中鉀元素的釋放。土壤有機(jī)質(zhì)是衡量土壤質(zhì)量和肥力的重要指標(biāo)，與土壤物理、化學(xué)和生物性狀密切相關(guān)[13-14]，研究中平菇與蔬菜間作下土壤有機(jī)質(zhì)含量變化無(wú)規(guī)律，平菇與萵筍間作(T1)的有機(jī)質(zhì)有所增加，平菇與結(jié)球甘藍(lán)間作(T2)、平菇與花椰菜間作(T3)的有機(jī)質(zhì)反而下降，但差異均不顯著，可能是因?yàn)椴斯椒N植模式時(shí)間短，菌棒的有機(jī)質(zhì)還沒(méi)有分解，從而導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)變化不明顯。

3.3 不同間作模式對(duì)土壤微生物的影響

土壤中的微生物是物質(zhì)循環(huán)和生化反應(yīng)的主要參與者與調(diào)節(jié)者，不僅驅(qū)動(dòng)著土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化和養(yǎng)分循環(huán)，還可作為土壤中植物有效養(yǎng)分的儲(chǔ)備庫(kù)[15]。試驗(yàn)表明，平菇與蔬菜間作下土壤微生物數(shù)量均極顯著多于蔬菜單作，其中平菇與結(jié)球甘藍(lán)間作(T2)效果最為明顯，這與陳海生等[16]研究的甘蔗與花生間作可增加根際細(xì)菌、真菌、放線菌的數(shù)量，促進(jìn)根際土壤微生物的生長(zhǎng)結(jié)果一致。

3.4 不同間作模式對(duì)土壤酶活性的影響

土壤酶活性與植物生長(zhǎng)、抗逆性生理密切相關(guān)，是土壤生物性能的一種最穩(wěn)定和最敏感的指標(biāo)，其活性可決定土壤生化反應(yīng)的方向與強(qiáng)度[13]。陳海生等[16]研究表明，甘蔗間作花生可提高根際土壤脲酶、酸性磷酸酶和過(guò)氧化氫酶活性。劉亞軍等[17]研究表明，馬鈴薯間作蠶豆可使土壤磷酸酶、脲酶活性顯著增加20%和22.5%。試驗(yàn)表明，菇菜間作模式下的土壤過(guò)氧化氫酶、中性磷酸酶和蔗糖酶活性均高于單作處理，其中以平菇與蔬菜間作對(duì)過(guò)氧化氫酶的影響最為明顯，說(shuō)明平菇與蔬菜間作可以提高土壤酶活性，改善土壤生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)蔬菜作物生長(zhǎng)。