不同覆蓋材料對(duì)避雨葡萄園土壤生物活性的影響.pdf

66 中國(guó)土壤與肥料 2020 2 doi 10 11838 sfsc 1673 6257 19173 不同覆蓋材料對(duì)避雨葡萄園土壤生物活性的影響 羅 玲 1 劉 偉 2 鐘 奇 2 王 進(jìn) 1 呂秀蘭 1 1 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)果蔬研究所 四川 成都 611130 2 四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所 四川 成都 610066 摘 要 采用田間試驗(yàn) 研究了秸稈 地布 透明地膜及反光膜地表覆蓋對(duì)避雨栽培葡萄園土壤有機(jī)碳 土壤酶 活性 微生物量及其代謝的影響 結(jié)果表明 與不覆蓋相比 除反光膜覆蓋處理的土壤酶綜合活性無(wú)顯著提高外 4種覆蓋材料均可顯著提高土壤酶綜合活性 微生物總量及微生物量碳 微生物熵 促進(jìn)土壤養(yǎng)分釋放 其中秸 稈覆蓋效果最好 秸稈覆蓋可增加土壤有機(jī)碳含量 地布 透明地膜及反光膜覆蓋則降低土壤有機(jī)碳含量 秸稈 和地布覆蓋下土壤呼吸強(qiáng)度增強(qiáng) 透明地膜和反光膜覆蓋下則相反 4種覆蓋材料均可降低土壤微生物代謝熵 提高微生物對(duì)土壤有機(jī)碳的利用率 其中透明地膜覆蓋下土壤微生物代謝熵最低 主成分分析結(jié)果表明 4種覆 蓋材料均可提高葡萄避雨栽培園土壤生物活性 效果依次為秸稈覆蓋 地布覆蓋 透明地膜覆蓋 反光膜覆蓋 權(quán)重分析結(jié)果表明 微生物代謝熵 微生物熵 呼吸強(qiáng)度 微生物量碳和蔗糖酶活性 土壤酶指數(shù)共6個(gè)指標(biāo)是 評(píng)價(jià)土壤生物活性的重要指標(biāo) 過(guò)氧化氫酶對(duì)葡萄生長(zhǎng)期差異引起的生存環(huán)境變化較不敏感 可作為避雨栽培葡 萄園中土壤酶活性差異的指示指標(biāo) 關(guān)鍵詞 地面覆蓋 避雨栽培 葡萄 土壤微生物 土壤酶 土壤生物活性 避雨栽培通過(guò)覆蓋頂膜減少果實(shí)與雨水的接觸 從而阻斷發(fā)病誘因 1 可極大地減少我國(guó)南方地 區(qū)因夏季高溫多雨引起的葡萄病害嚴(yán)重問(wèn)題 該項(xiàng) 措施已廣泛應(yīng)用于我國(guó)南方鮮食葡萄生產(chǎn)中 農(nóng)田 地表覆蓋技術(shù)是一項(xiàng)重要的土壤管理技術(shù) 相關(guān)領(lǐng) 域的學(xué)者普遍認(rèn)為覆膜和秸稈覆蓋在改善土壤水熱 狀況 活化土壤養(yǎng)分 提高產(chǎn)量方面作用顯著 2 3 土壤酶 土壤微生物數(shù)量及其代謝等指標(biāo)對(duì)環(huán)境變 化較為敏感 并具有較好的時(shí)效性 因此被作為評(píng) 價(jià)土壤質(zhì)量的重要生物活性指標(biāo) 4 前人研究表 明 地膜和秸稈覆蓋均可增強(qiáng)土壤酶綜合活性 微 生物總量及微生物量碳 但對(duì)特定酶活性和微生物 數(shù)量影響的研究結(jié)果有差異 5 9 秸稈覆蓋可增強(qiáng) 土壤呼吸強(qiáng)度 10 11 而地膜覆蓋對(duì)土壤呼吸強(qiáng)度 的影響因研究對(duì)象 地理環(huán)境及人為干擾的不同而 不同 5 12 地布是近年來(lái)逐漸興起的一種編制而成的布狀 材料 其透氣透水性較地膜好 主要用于溫室地面 防草 排水 保持地面清潔 目前關(guān)于地布覆蓋對(duì) 果園土壤酶及微生物影響的研究較少 而針對(duì)反光 膜覆蓋的研究主要集中于地上部分 另外 農(nóng)田地 表覆蓋技術(shù)研究多在露天環(huán)境進(jìn)行 對(duì)設(shè)施大棚內(nèi) 地表覆蓋下土壤生物活性特征的報(bào)道較少 因此 本研究通過(guò)田間試驗(yàn)綜合比較了避雨葡萄園中秸 稈 地布 透明地膜及反光膜覆蓋下土壤酶活性 微生物數(shù)量 微生物量碳 土壤基礎(chǔ)呼吸強(qiáng)度 有 機(jī)碳及微生物熵 微生物代謝熵等的變化 以了解 避雨大棚內(nèi)秸稈 地布 透明地膜及反光膜覆蓋下 土壤生物活性特征 評(píng)價(jià)不同覆蓋模式下的土壤質(zhì) 量 為避雨葡萄園覆蓋模式的選擇提供理論和實(shí)踐 參考 1 材料與方法 1 1 研究區(qū)概況 試驗(yàn)在四川省成都市同安鎮(zhèn)現(xiàn)代葡萄科技示 范園 N 30 61 E 104 32 內(nèi)進(jìn)行 平均氣 溫16 5 年平均日照1 032 9 h 年降水量平均 為895 6 mm 試驗(yàn)土壤為褐土 覆蓋前0 40 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量為23 3 g kg 1 硝態(tài)氮 為19 43 mg kg 1 有效磷為23 56 mg kg 1 速 收稿日期 2019 04 22 錄用日期 2019 06 07 基金項(xiàng)目 四川省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目 2018NZ0147 作者簡(jiǎn)介 羅玲 1993 女 四川樂(lè)山人 在讀碩士研究生 從事果樹(shù)栽培理論與技術(shù)研究 E mail 912778396 通訊作者 呂秀蘭 E mail xllvjj 67 中國(guó)土壤與肥料 2020 2 效鉀為118 77 mg kg 1 pH值為6 75 土壤容重 為1 65 g cm 3 供試葡萄品種為 夏黑 Summer black 樹(shù)齡4年 南北行向栽植 株行距3 m 6 m H型架 供試避雨大棚為覆蓋天膜 四面不覆 膜 葡萄園采用滴灌 實(shí)行水肥一體化 試驗(yàn)時(shí)間 為2017年11月至2018年9月 1 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)置秸稈覆蓋 SM 地布覆蓋 CM 透明地膜覆蓋 WM 反光膜覆蓋 RM 處理 以地表裸露作為對(duì)照 NM 每行20株葡萄樹(shù)為 一個(gè)試驗(yàn)小區(qū) 重復(fù)3次 完全隨機(jī)排列 秸稈覆 蓋為水稻秸稈 秸稈切成5 10 cm碎段覆蓋于葡 萄行間 厚度為15 cm 大約13 500 kg hm 2 地 布覆蓋選用90 g m 2 的聚丙烯黑色地布 透明地 膜和反光膜覆蓋均選用厚度為1 2絲 0 012 mm 的聚乙烯地膜 反光膜為銀黑雙色地膜 1 3 樣品采集 于葡萄主要生育期3 9月每月中旬采集土 樣 每個(gè)小區(qū)內(nèi)在葡萄根系主要分布區(qū) 離主干40 cm左右的范圍處按S形布設(shè)5個(gè)點(diǎn) 采集0 40 cm土壤樣品 過(guò)2 mm篩后分成3份 一份風(fēng)干后 室溫下保存 用于測(cè)定土壤酶活性 一份置于4 冰箱內(nèi)保存 用于測(cè)定土壤微生物數(shù)量 微生物量 碳和土壤呼吸強(qiáng)度 一份風(fēng)干保存 用于測(cè)定土壤 有機(jī)碳 每份土壤樣品在測(cè)定時(shí)設(shè)3次重復(fù) 1 4 測(cè)定方法 土壤酶活性的測(cè)定參照關(guān)松蔭 13 的方法 蔗 糖酶活性采用3 5 二硝基水楊酸比色法 酸性磷 酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法 過(guò)氧化氫酶活性 采用高錳酸鉀滴定容量法 脲酶活性采用苯酚鈉比 色法 蛋白酶活性采用茚三酮比色法 采用加權(quán)求 和法計(jì)算土壤酶指數(shù) 14 土壤微生物數(shù)量采用稀釋平板法測(cè)定 15 其 中 細(xì)菌用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基 真菌用加入 孟加拉紅的馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基 放線菌用高氏 一號(hào)培養(yǎng)基 分別測(cè)定土壤細(xì)菌 真菌 放線菌 數(shù)量 土壤總有機(jī)碳采用外加熱 重鉻酸鉀氧化法 測(cè)定 16 氧化校正系數(shù)1 1 土壤微生物量碳采 用氯仿熏蒸 K 2 SO 4 提取法 FE 測(cè)定 轉(zhuǎn)換系數(shù) 為0 45 17 土壤呼吸強(qiáng)度采用堿液吸收滴定法測(cè) 定 18 土壤微生物熵 土壤微生物量碳 土壤總 有機(jī)碳 土壤微生物代謝熵 土壤呼吸強(qiáng)度 土壤 微生物量碳 19 1 5 數(shù)據(jù)處理 使用Excel 2010對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理 采用 SPSS 19 0 軟件進(jìn)行方差分析 Person相關(guān)性分析 主成分分析 其中方差分析選用Duncan多重比較 確定數(shù)據(jù)間的差異 顯著水平為 0 05 相關(guān)性 分析結(jié)果導(dǎo)入Cytoscape 3 6 1 中構(gòu)建相互作用網(wǎng) 絡(luò)圖 2 結(jié)果與分析 2 1 不同覆蓋材料對(duì)土壤酶的影響 2 1 1 平均酶活性 表1中各土壤酶活性為3 9月的平均值 SM和CM處理的蔗糖酶活性顯著高于NM 分別較 NM提高24 32 13 44 而WM和RM處理的 蔗糖酶活性與對(duì)照之間差異不顯著 SM CM WM 和RM處理的酸性磷酸酶活性依次顯著高于對(duì)照 38 46 16 57 14 81 13 90 SM和WM處 理的過(guò)氧化氫酶活性分別較對(duì)照顯著提高35 92 10 90 CM RM處理與對(duì)照之間無(wú)顯著性差異 SM處理的脲酶活性較對(duì)照顯著增加27 59 其余 處理的脲酶活性與對(duì)照無(wú)明顯差異 SM CM WM 處理的蛋白酶活性依次較對(duì)照顯著增加37 87 22 01 19 98 RM和NM處理差異不顯著 SM 處理的5個(gè)土壤酶活性均高于其余處理 表 1 不同覆蓋材料下的土壤酶活性 處理 蔗糖酶 mg g 1 d 1 酸性磷酸酶 mg g 1 d 1 過(guò)氧化氫酶 mL g 1 h 1 脲酶 mg g 1 d 1 蛋白酶 mg g 1 d 1 SM 0 44 0 01a 3 00 0 25a 2 32 0 11a 1 42 0 13a 3 63 0 26a CM 0 40 0 01b 2 53 0 18b 1 81 0 19bc 1 14 0 09b 3 22 0 14b WM 0 39 0 02bc 2 49 0 08bc 1 90 0 06b 1 07 0 21b 3 16 0 24bc RM 0 39 0 03bc 2 47 0 13c 1 75 0 07c 1 05 0 22b 2 98 0 31cd NM CK 0 36 0 02c 2 17 0 16d 1 71 0 12c 1 11 0 13b 2 64 0 17d 注 同列不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著 P 0 05 下同 68 中國(guó)土壤與肥料 2020 2 2 1 2 土壤酶指數(shù) 土壤酶種類繁多 作用各異 為了克服單 一酶指標(biāo)在反映土壤性質(zhì)方面的局限 本研究 采用土壤酶指數(shù)反映各酶因子的綜合作用 20 圖1中土壤酶指數(shù)為3 9月土壤酶指數(shù)平均 值 就葡萄整個(gè)生育期而言 土壤酶指數(shù)表現(xiàn)為 SM CM WM RM NM 分別較NM增加81 26 27 91 25 75 14 55 其中SM CM和WM處 理的土壤酶指數(shù)顯著高于對(duì)照 NM 而RM處理 與NM無(wú)顯著差異 圖 1 不同覆蓋處理的土壤酶指數(shù)季節(jié)變化均值 注 圖柱上不同字母表示處理間差異顯著 PCM WM RM NM 細(xì)菌數(shù)量依次顯著 高于對(duì)照18 07 12 72 10 90 9 50 真菌 數(shù)量依次顯著高于對(duì)照58 81 30 35 29 52 10 56 SM處理的放線菌數(shù)量和對(duì)照無(wú)顯著性差 異 其余處理均顯著低于對(duì)照 就微生物總數(shù)而 言 各覆蓋處理的微生物總數(shù)均顯著高于對(duì)照 表 現(xiàn)為SM CM WM RM 依次顯著高于對(duì)照20 27 14 53 12 61 10 99 圖 2 不同覆蓋處理的土壤酶活性季節(jié)變異系數(shù) 注 圖柱上不同字母表示同一處理不同酶之間差異顯著 P 0 05 表 2 不同覆蓋材料下的土壤微生物數(shù)量 10 4 cfu g 1 處理 細(xì)菌 真菌 放線菌 微生物總量 SM 1 003 43 18 23a 17 71 2 52a 8 15 0 21a 1 029 30 18 56a CM 957 98 23 56b 14 53 3 31a 7 62 0 3b 980 13 23 87b WM 942 47 41 32b 14 44 0 62b 6 79 0 4c 963 71 40 54b RM 930 59 30 68b 12 33 1 14c 6 98 0 25c 949 91 30 07b NM CK 849 86 36 79c 11 15 2 03d 8 57 0 54a 869 58 36 9c 69 中國(guó)土壤與肥料 2020 2 2 2 2 土壤有機(jī)碳 微生物量碳 微生物熵 呼吸 強(qiáng)度及微生物代謝熵 表3中土壤有機(jī)碳含量為9月所測(cè) 其余數(shù)據(jù) 為3 9月的平均值 9月SM處理的土壤有機(jī)碳 含量顯著高于對(duì)照18 76 WM和CM處理分別較 對(duì)照顯著降低5 05 7 15 RM處理與對(duì)照間無(wú) 明顯差異 各覆蓋處理微生物量碳含量及微生物熵 均顯著高于對(duì)照 表現(xiàn)為SM CM WM RM NM 微生物量碳含量分別較對(duì)照顯著提高51 43 27 40 26 90 17 51 微生物熵含量依次較 對(duì)照顯著增加40 38 32 96 30 15 19 39 SM和CM處理的土壤呼吸強(qiáng)度較NM CK 分別 顯著提高13 52 5 74 WM和RM覆蓋處理的 土壤呼吸強(qiáng)度依次顯著低于對(duì)照6 78 和7 27 4個(gè)覆蓋處理均顯著降低了土壤微生物代謝熵 表 現(xiàn)為WM SM RM CM NM 分別較NM CK 降 低25 96 22 51 16 28 和12 59 表 3 不同覆蓋材料對(duì)土壤有機(jī)碳 微生物量碳 微生物熵 呼吸強(qiáng)度及微生物代謝熵的影響 處理 有機(jī)碳 g kg 1 微生物量碳 mg kg 1 微生物熵 呼吸強(qiáng)度 CO 2 mg kg 1 h 1 微生物代謝熵 CO 2 mg h 1 SM 13 64 0 20a 490 51 28 13a 3 59 0 17a 26 09 0 67a 55 45 1 57c CM 12 40 0 09d 412 69 36 3b 3 40 0 15ab 24 31 0 8b 62 56 3 04b WM 12 46 0 11cd 411 07 10 69b 3 33 0 07b 21 43 0 48d 52 99 3 69c RM 12 63 0 24bc 380 64 14 29c 3 05 0 20c 21 31 0 33d 59 91 2 48b NM CK 12 74 0 14b 323 93 22 71d 2 56 0 14d 22 99 0 5c 71 57 5 51a 2 3 土壤生物活性因子的主成分分析 2 3 1 各處理土壤生物活性水平綜合得分 對(duì)14個(gè)土壤生物活性指標(biāo)3 9月的數(shù)據(jù)進(jìn) 行主成分分析 本試驗(yàn)14個(gè)土壤生物活性因子 KMO檢驗(yàn)值為0 655 Sig 地布覆蓋 透明地 膜覆蓋 反光膜覆蓋 地表裸露對(duì)照 表 4 因子載荷矩陣 方差貢獻(xiàn)率及初始特征值 項(xiàng)目 F 1 F 2 F 3 脲酶 0 749 0 287 0 178 蛋白酶 0 852 0 023 0 213 蔗糖酶 0 899 0 212 0 224 酸性磷酸酶 0 945 0 062 0 189 過(guò)氧化氫酶 0 197 0 906 0 094 細(xì)菌 0 945 0 094 0 001 真菌 0 789 0 147 0 252 放線菌 0 648 0 069 0 670 有機(jī)碳 0 204 0 867 0 187 微生物量碳 0 971 0 087 0 109 呼吸強(qiáng)度 0 880 0 096 0 351 微生物熵 0 968 0 095 0 145 微生物代謝熵 0 794 0 201 0 496 土壤酶指數(shù) 0 965 0 212 0 029 特征值 9 152 1 850 1 122 方差貢獻(xiàn)率 65 371 13 217 8 018 累積貢獻(xiàn)率 51 005 78 588 86 650 70 中國(guó)土壤與肥料 2020 2 表 5 主成分因子得分及土壤生物活性水平綜合得分 處理 FS 1 FS 2 FS 3 綜合 得分 綜合 排名 SM 1 834 1 596 0 275 1 654 1 CM 0 259 0 547 0 083 0 105 2 WM 0 025 0 156 0 856 0 122 3 RM 0 665 0 386 0 340 0 593 4 NM CK 1 435 0 506 0 981 1 070 5 2 3 2 14個(gè)土壤生物活性指標(biāo)權(quán)重 通過(guò)各土壤生物活性變量在每個(gè)主成分中所占 的比重計(jì)算出分權(quán)重 再根據(jù)各主成分貢獻(xiàn)率在前 3個(gè)累積貢獻(xiàn)率的比重最后計(jì)算出每個(gè)土壤生物活 性指標(biāo)的總權(quán)重系數(shù) 表6 結(jié)果表明 14個(gè)土 壤生物活性指標(biāo)權(quán)重由大到小為 微生物代謝熵 蔗糖酶 土壤酶指數(shù) 微生物熵 呼吸強(qiáng)度 微生 物量碳 酸性磷酸酶 脲酶 細(xì)菌 真菌 放線 菌 蛋白酶 有機(jī)碳 過(guò)氧化氫酶 表 6 14個(gè)土壤生物活性指標(biāo)權(quán)重 因子 分權(quán)重 10 2 總權(quán)重 10 4 綜合 排名 F 1 F 2 F 3 脲酶 5 232 1 304 0 525 706 131 8 蛋白酶 5 951 0 105 0 628 668 424 12 蔗糖酶 6 280 0 963 0 661 790 394 2 酸性磷酸酶 6 601 0 282 0 558 744 029 7 過(guò)氧化氫酶 1 376 4 117 0 277 577 088 14 細(xì)菌 6 601 0 427 0 003 703 106 9 真菌 5 511 0 668 0 743 692 278 10 放線菌 4 526 0 314 1 977 681 662 11 有機(jī)碳 1 425 3 940 0 552 591 691 13 微生物量碳 6 783 0 395 0 322 749 950 6 呼吸強(qiáng)度 6 147 0 436 1 036 761 872 5 微生物熵 6 762 0 432 0 428 762 111 4 微生物代謝熵 5 546 0 913 1 463 792 299 1 土壤酶指數(shù) 6 741 0 963 0 086 778 965 3 2 4 14個(gè)土壤生物活性指標(biāo)相關(guān)性分析 為探究14個(gè)土壤生物活性指標(biāo)之間的關(guān)系 根據(jù)不同指標(biāo)間的Person系數(shù)構(gòu)建了相互作用網(wǎng)絡(luò) 圖 圖3 14個(gè)指標(biāo)通過(guò)16個(gè)極顯著 P 0 01 實(shí)線 和20個(gè)顯著 P 0 05 虛線 正相關(guān)關(guān)系 構(gòu)成 如圖所示 蛋白酶 蔗糖酶 酸性磷酸酶與 過(guò)氧化氫酶活性彼此相關(guān) 而脲酶活性僅與過(guò)氧化 氫酶活性相關(guān) 與其他土壤酶活性不相關(guān) 真菌和 細(xì)菌數(shù)量相關(guān) 放線菌數(shù)量與其余13個(gè)指標(biāo)均無(wú) 顯著相關(guān)性 細(xì)菌數(shù)量與除脲酶 過(guò)氧化氫酶活 性以外的3個(gè)酶活性相關(guān) 真菌數(shù)量與除脲酶以外 的4個(gè)酶活性相關(guān) 有機(jī)碳和呼吸強(qiáng)度僅與脲酶活 性相關(guān) 微生物量碳與除脲酶以外的4個(gè)土壤酶活 性及細(xì)菌 真菌數(shù)量相關(guān) 微生物熵與蛋白酶 蔗 糖酶 真菌數(shù)量相關(guān) 土壤酶指數(shù)與5個(gè)土壤酶活 性及細(xì)菌 真菌數(shù)量相關(guān) 微生物量碳還與微生物 熵和土壤酶指數(shù)相關(guān) 微生物代謝熵僅與微生物熵 相關(guān) 圖 3 土壤生物活性各指標(biāo)之間相關(guān)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖 3 討論 3 1 不同覆蓋材料對(duì)土壤微生物數(shù)量及土壤酶活 性的影響 細(xì)菌 真菌和放線菌是土壤微生物的大類群 構(gòu)成土壤微生物的主要生物量 它們的區(qū)系組成和 數(shù)量變化常能反映出土壤生物活性水平 本研究 中 葡萄避雨設(shè)施栽培園中土壤微生物區(qū)系組成均 以細(xì)菌為主 占微生物總量97 49 97 97 真 菌數(shù)量占微生物總量的1 28 1 72 放線菌數(shù) 量所占比例最低 在1 以下 0 71 0 99 一些研究中土壤真菌數(shù)量高于放線菌 21 而有 些研究中土壤放線菌數(shù)量高于真菌 22 23 這可能 是土壤酸堿性不同造成的 真菌的最適pH值為 3 6 放線菌的最適pH值為7 8 本研究中葡 萄園土壤偏酸 故真菌數(shù)量高于放線菌數(shù)量 本試驗(yàn)結(jié)果表明不同覆蓋處理均可不同程度地 71 中國(guó)土壤與肥料 2020 2 提高土壤細(xì)菌 真菌數(shù)量 除秸稈覆蓋處理外 均 可顯著降低土壤放線菌數(shù)量 其中反光膜和透明 地膜覆蓋處理放線菌數(shù)量最低 而放線菌對(duì)土壤 含水量較敏感 24 地表覆蓋處理增加了土壤含水 量 從而限制了放線菌繁殖 地膜覆蓋下土壤含 水量高于秸稈和地布覆蓋 3 故反光膜和透明地 膜覆蓋處理土壤放線菌數(shù)量低于秸稈和地布覆蓋處 理 另外由于地膜的不透氣性 土壤中CO 2 增加 pH下降 也可能抑制放線菌活性 前人研究表明 秸稈和地膜覆蓋均可以提高土壤中細(xì)菌和真菌數(shù) 量 6 25 26 但關(guān)于覆蓋對(duì)土壤放線菌數(shù)量影響的 研究結(jié)果有差異 趙德英 6 研究發(fā)現(xiàn)秸稈覆蓋能降 低土壤放線菌數(shù)量 高美英等 24 卻認(rèn)為覆蓋后土 壤水分含量增加 會(huì)抑制放線菌繁殖 這些差異可 能是由土壤理化性質(zhì)特別是土壤含水量不同造成的 土壤酶指數(shù)可綜合多個(gè)土壤酶活性 反映土壤 酶綜合活性 本研究中 除反光膜覆蓋下土壤酶指 數(shù)與對(duì)照差異不顯著外 不同覆蓋處理均可不同程 度地提高土壤酶綜合活性及微生物總量 且秸稈覆 蓋下5個(gè)土壤酶活性及土壤酶指數(shù) 微生物數(shù)量均 顯著高于其他覆蓋處理 許多研究也表明秸稈和地 膜覆蓋均可提高土壤酶活性和微生物數(shù)量 且秸稈 覆蓋效果較佳 27 28 秸稈 地布及地膜覆蓋均具 有良好的增溫保墑效果 可一定程度改善土壤水熱 環(huán)境 6 29 有利于提高土壤酶活性和微生物數(shù)量 透明地膜覆蓋冬春秋三季能顯著提高耕層的土壤溫 度 但夏季地膜覆蓋會(huì)導(dǎo)致土壤溫度過(guò)高 不利于 土壤酶和微生物活動(dòng) 反光膜覆蓋冬季可抑制土壤 有效輻射發(fā)射 減少土壤熱量的散失 從而提高土 壤溫度 夏季通過(guò)反射太陽(yáng)光線 防止土溫過(guò)高 但春秋兩季 反光膜覆蓋土壤溫度回升慢 不利于 土壤酶和微生物活動(dòng) 本研究中就葡萄整個(gè)生育期 而言 地布 透明地膜及反光膜覆蓋對(duì)土壤酶綜合 活性及土壤微生物總量的處理效果無(wú)顯著差異 秸 稈覆蓋可有效調(diào)節(jié)和穩(wěn)定表土層水 肥 氣 熱諸 因素 有效降低地面最高溫度 提高地面最低溫 度 穩(wěn)定了土層溫度 減緩?fù)寥浪终舭l(fā) 為植物 生長(zhǎng)提高穩(wěn)定的水熱條件 同時(shí)秸稈覆蓋可補(bǔ)充土 壤有機(jī)質(zhì) 6 故秸稈覆蓋下土壤酶綜合活性及微 生物總量最高 3 2 不同覆蓋材料對(duì)土壤酶活性季節(jié)變異系數(shù)的 影響 酶活性變異系數(shù)可以表示酶對(duì)環(huán)境介質(zhì)變化的 敏感程度 30 本研究結(jié)果表明脲酶 蛋白酶和酸 性磷酸酶對(duì)葡萄生長(zhǎng)期差異引起的生存環(huán)境的變化 較敏感 過(guò)氧化氫酶則較穩(wěn)定 過(guò)氧化氫酶可作為 避雨栽培葡萄園中土壤酶活性差異的指示指標(biāo) 從 過(guò)氧化氫酶來(lái)看 秸稈覆蓋的過(guò)氧化氫酶活性顯著 高于其他處理 地布和透明地膜覆蓋兩者間無(wú)顯著 差異但顯著高于對(duì)照 而反光膜覆蓋與對(duì)照無(wú)顯著 差異 這與各處理間土壤酶指數(shù)差異表現(xiàn)基本一 致 朱海強(qiáng)等 30 對(duì)艾比濕湖土壤酶活性變異系數(shù) 的研究結(jié)果表明 過(guò)氧化氫酶 磷酸酶 脲酶 而 羅來(lái)超等 31 卻認(rèn)為河南小麥田土壤酶活性變異系 數(shù)大小為 脲酶 脫氫酶 蛋白酶 蔗糖酶 過(guò)氧 化氫酶 本文與前人研究結(jié)果既有差異也存在相同 之處 這可能與土壤類型 地上部作物及栽培管理 技術(shù)有關(guān) 3 3 不同覆蓋材料對(duì)土壤有機(jī)碳 微生物量碳和 微生物熵的影響 本研究中 除秸稈覆蓋處理土壤有機(jī)碳含量增 加外 其余處理土壤有機(jī)碳含量均降低 與前人研 究結(jié)果一致 6 秸稈 地布 反光膜和透明地膜 覆蓋后 改善了土壤的水熱條件 促進(jìn)了土壤微生 物數(shù)量的增加和土壤酶活性的提高 為土壤有機(jī)質(zhì) 的礦化分解提供了有利的環(huán)境 從而加速有機(jī)質(zhì) 的分解 降低土壤有機(jī)碳的含量 除秸稈覆蓋處理 外 其余覆蓋處理土壤無(wú)外來(lái)有機(jī)質(zhì)的補(bǔ)充 故土 壤有機(jī)碳含量呈不斷下降趨勢(shì) 透明地膜覆蓋處理 的土壤有機(jī)碳含量與地布和反光膜覆蓋處理差異不 顯著 而地布覆蓋處理的土壤有機(jī)碳含量最低 因 此長(zhǎng)期進(jìn)行地布 地膜覆蓋必須及時(shí)補(bǔ)充土壤有機(jī) 質(zhì) 防止土壤有機(jī)質(zhì)降低使土壤肥力下降 理化性 質(zhì)惡化 微生物量碳是指土壤微生物體內(nèi)的碳 可以從 微生物體內(nèi)分泌出來(lái) 作為植物直接吸收利用的速 效養(yǎng)分 微生物量碳可反映土壤微生物數(shù)量 微生 物活性及土壤肥力狀況 32 微生物熵值越大 土 壤有機(jī)碳周轉(zhuǎn)越快 土壤養(yǎng)分釋放越多 19 一般 土壤的微生物熵值在1 4 19 本試驗(yàn)中微生 物熵的范圍為2 56 3 59 與文獻(xiàn)報(bào)道數(shù)值相 符 本研究中不同覆蓋處理均可顯著提高土壤微生 物量碳含量和微生物熵值 即4個(gè)覆蓋處理均可增 加土壤速效養(yǎng)分含量 提高土壤肥力 而秸稈覆蓋 下土壤有機(jī)碳周轉(zhuǎn)最快 養(yǎng)分循環(huán)活躍 與前人研 究結(jié)果一致 5 6 72 中國(guó)土壤與肥料 2020 2 3 4 不同覆蓋材料對(duì)土壤呼吸強(qiáng)度和微生物代謝 熵的影響 微生物呼吸是土壤呼吸最主要的組成部分 33 地膜的不透氣性將減少土壤中O 2 含量 抑制好氧 微生物活動(dòng) 故盡管地膜覆蓋下土壤微生物總量增 加 但透明地膜和反光膜覆蓋處理的土壤呼吸強(qiáng)度 仍呈下降趨勢(shì) 秸稈和地布覆蓋下土壤與外界環(huán)境 之間的空氣交換較為流暢 土壤好氧微生物活動(dòng)旺 盛 故土壤呼吸強(qiáng)度增強(qiáng) 微生物代謝熵將微生物 量的大小與微生物活性與功能有機(jī)聯(lián)系起來(lái) 微生 物代謝熵大 意味著微生物呼吸消耗的碳比例較 大 建造微生物細(xì)胞的碳比例小 微生物對(duì)土壤 有機(jī)碳的利用率低 34 本研究結(jié)果表明4個(gè)覆蓋 處理均可降低微生物對(duì)土壤碳的呼吸消耗 提高其 對(duì)土壤有機(jī)成分的利用率 而透明地膜覆蓋下土壤 微生物代謝熵最低 其次為秸稈覆蓋處理 反光膜 覆蓋處理微生物代謝熵較高 前人研究也表明秸稈 覆蓋可增強(qiáng)土壤呼吸強(qiáng)度 35 36 降低微生物代謝 熵 34 地膜覆蓋可抑制土壤呼吸和降低微生物代 謝熵 5 但關(guān)于秸稈覆蓋和地膜覆蓋微生物代謝 熵的大小比較還未見(jiàn)報(bào)道 3 5 不同覆蓋材料對(duì)土壤生物活性的影響及14個(gè) 土壤生物活性指標(biāo)權(quán)重評(píng)價(jià) 綜合14個(gè)土壤生物活性指標(biāo)進(jìn)行主成分分析 綜合得分結(jié)果表明 4個(gè)覆蓋處理均可顯著提高土 壤生物活性 表現(xiàn)為秸稈覆蓋 地布覆蓋 透明 地膜覆蓋 反光膜覆蓋 對(duì)照 由14個(gè)土壤生物 活性指標(biāo)權(quán)重分析結(jié)果可知 微生物代謝熵 蔗糖 酶 土壤酶指數(shù) 微生物熵 呼吸強(qiáng)度 微生物量 碳這6個(gè)指標(biāo)權(quán)重依次排名1 2 3 4 5 6 說(shuō) 明微生物代謝熵 微生物熵 呼吸強(qiáng)度 微生物量 碳這4個(gè)微生物特性較微生物數(shù)量更能代表土壤生 物學(xué)活性 土壤酶指數(shù)綜合各個(gè)土壤酶活性影響土 壤生物活性 而蔗糖酶活性相較于其余4個(gè)土壤酶 活性對(duì)土壤生物活性的影響更大 3 6 14個(gè)土壤生物活性指標(biāo)相關(guān)性分析 本研究中 蛋白酶 蔗糖酶 酸性磷酸酶與過(guò) 氧化氫酶活性彼此顯著正相關(guān) 而過(guò)氧化氫酶與 脲酶活性顯著正相關(guān) 說(shuō)明土壤酶不僅具有特定 的專一性 還存在著一定的共性 22 真菌和細(xì)菌 數(shù)量與絕大多數(shù)土壤酶活性及土壤酶指數(shù)顯著正相 關(guān) 而土壤微生物量碳不僅與細(xì)菌 真菌數(shù)量顯著 正相關(guān) 也與多個(gè)土壤酶活性及土壤酶指數(shù)顯著正 相關(guān) 這些結(jié)果都表明微生物量對(duì)土壤酶活性的重 要影響和貢獻(xiàn) 37 本研究還發(fā)現(xiàn) 土壤微生物熵 與微生物代謝熵呈顯著正相關(guān) 與前人研究結(jié)果一 致 19 土壤酶活性 土壤微生物數(shù)量 土壤微生 物學(xué)特性三者之間的關(guān)系比較復(fù)雜 不同的研究者 就相同兩種酶之間 微生物數(shù)量之間及微生物學(xué)特 性之間的相關(guān)性得出不同的結(jié)論 土壤酶 土壤微 生物及土壤微生物學(xué)特性的關(guān)系也未達(dá)成共識(shí) 37 本研究的結(jié)論與前人研究結(jié)果既有相同之處也存在 差異 這些差異可能由研究對(duì)象及其所處的環(huán)境不 同 導(dǎo)致各種成分之間的相互作用產(chǎn)生變化 這些 研究的不一致體現(xiàn)了土壤酶活性 土壤微生物數(shù) 量 土壤微生物學(xué)特性之間關(guān)系的復(fù)雜性 也說(shuō)明 了它們之間的關(guān)系還需進(jìn)一步研究 4 結(jié)論 綜上所述 秸稈 地布 透明地膜及反光膜覆 蓋均可提高葡萄避雨栽培園土壤生物活性 效果依 次為秸稈覆蓋 地布覆蓋 透明地膜覆蓋 反光 膜覆蓋 就土壤有機(jī)碳而言 除秸稈覆蓋可增加土 壤有機(jī)碳含量以外 其余覆蓋處理土壤有機(jī)碳含量 均呈降低 故長(zhǎng)期進(jìn)行地布 地膜覆蓋必須及時(shí)補(bǔ) 充土壤有機(jī)質(zhì) 防止土壤有機(jī)質(zhì)降低使土壤肥力下 降 理化性質(zhì)惡化 微生物代謝熵 微生物熵 呼吸強(qiáng)度 微生 物量碳和蔗糖酶活性 土壤酶指數(shù)6個(gè)指標(biāo)權(quán)重較 高 綜合了土壤微生物特征和土壤酶活性 是評(píng)價(jià) 土壤生物學(xué)活性的重要指標(biāo) 參考文獻(xiàn) 1 付亞群 高媛 孟楠 等 避雨栽培對(duì) 赤霞珠 葡萄綠葉 揮發(fā)性組分含量的影響 J 果樹(shù)學(xué)報(bào) 2017 34 12 1566 1579 2 潘雅文 樊軍 郝明德 等 黃土塬區(qū)長(zhǎng)期不同耕作 覆蓋 措施對(duì)表層土壤理化性狀和玉米產(chǎn)量的影響 J 植物營(yíng)養(yǎng) 與肥料學(xué)報(bào) 2016 22 6 1558 1567 3 尹曉寧 劉興祿 董鐵 等 蘋(píng)果園不同覆蓋材料對(duì)土壤與 近地微域環(huán)境及樹(shù)體生長(zhǎng)發(fā)育的影響 J 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué) 報(bào) 2018 26 1 83 95 4 朱曉艷 任萍 林同保 河南省冬小麥土壤生物活性對(duì)滴灌 方式的響應(yīng) J 中國(guó)土壤與肥料 2017 6 51 57 5 張帆 王晨冰 趙秀梅 等 果園壟膜覆蓋對(duì)土壤微生物 量碳氮及土壤呼吸的影響 J 核農(nóng)學(xué)報(bào) 2018 32 7 1448 1455 6 趙德英 梨園樹(shù)盤(pán)覆蓋的土壤生態(tài)效應(yīng)及樹(shù)體生理響應(yīng)研究 73 中國(guó)土壤與肥料 2020 2 D 北京 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2013 7 王倩 安貴陽(yáng) 李世芳 等 不同覆蓋模式對(duì)旱地蘋(píng)果園 土壤養(yǎng)分 微生物和酶活性的影響 J 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2015 24 7 69 74 8 溫曉霞 殷瑞敬 高茂盛 等 不同覆蓋模式下旱作蘋(píng)果園 土壤酶活性和微生物數(shù)量時(shí)空動(dòng)態(tài)研究 J 西北農(nóng)業(yè)學(xué) 報(bào) 2011 20 11 82 88 9 董博 曾駿 張東偉 等 小麥 玉米免耕輪作對(duì)土壤有 機(jī)碳 無(wú)機(jī)碳與微生物量碳含量的影響 J 土壤通報(bào) 2013 44 2 376 379 10 王同朝 衛(wèi)麗 田原 等 冬小麥 夏玉米一體化壟作覆蓋 下農(nóng)田土壤呼吸變化研究 J 農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù) 2009 28 9 1970 1974 11 萬(wàn)運(yùn)帆 李玉娥 高清竹 等 田間管理對(duì)華北平原冬小 麥產(chǎn)量土壤碳及溫室氣體排放的影響 J 農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù) 2009 28 12 2495 2500 12 陳錫時(shí) 郭樹(shù)凡 汪景寬 等 地膜覆蓋栽培對(duì)土壤微生物 種群和生物活性的影響 J 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào) 1998 9 4 435 439 13 關(guān)松蔭 土壤酶及其研究法 M 北京 農(nóng)業(yè)出版社 1986 274 338 14 夏棟 向家壩水電站工程擾動(dòng)區(qū)不同恢復(fù)方法土壤pH值 養(yǎng)分及酶活性分析 D 宜昌 三峽大學(xué) 2011 15 石若夫 微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù) M 北京 北京航空航天大 學(xué)出版社 2017 54 58 16 鮑士旦 土壤農(nóng)化分析 第3版 M 北京 中國(guó)農(nóng)業(yè)出 版社 2000 25 34 17 吳金水 土壤微生物生物量測(cè)定方法及其應(yīng)用 M 北京 氣象出版社 2006 54 64 18 程麗娟 薛泉宏 微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù) M 西安 世界圖 書(shū)出版社 2000 181 182 19 臧逸飛 郝明德 張麗瓊 等 26年長(zhǎng)期施肥對(duì)土壤微生物 量碳 氮及土壤呼吸的影響 J 生態(tài)學(xué)報(bào) 2015 35 5 1445 1451 20 陳心想 耿增超 王森 等 施用生物炭后 土土壤微生物 及酶活性變化特征 J 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào) 2014 33 4 751 758 21 邱權(quán) 李吉躍 王軍輝 等 西寧南山4種灌木根際和非根 際土壤微生物 酶活性和養(yǎng)分特征 J 生態(tài)學(xué)報(bào) 2014 34 24 7411 7420 22 王倩 安貴陽(yáng) 李世芳 等 不同覆蓋模式對(duì)旱地蘋(píng)果園 土壤養(yǎng)分 微生物和酶活性的影響 J 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2015 24 7 69 74 23 樊慧敏 王慶江 程福厚 生草和覆蓋對(duì)冀南地區(qū)梨園土壤 微生物的影響 J 北方園藝 2015 19 164 166 24 高美英 劉和 秦國(guó)新 等 秸桿覆蓋對(duì)蘋(píng)果園土壤固氮菌 數(shù)量年變化的影響 J 果樹(shù)學(xué)報(bào) 2000 3 185 187 25 張劍 高宇 任永峰 等 壟膜集雨種植對(duì)土壤微生物及酶 活性的影響 J 土壤通報(bào) 2018 49 5 1103 1108 26 黃召存 陳嬌 熊瑛 等 保護(hù)性耕作對(duì)蠶豆根際土壤微生 物數(shù)量和酶活性的影響 J 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究 2018 36 3 79 85 27 徐鍇 趙德英 袁繼存 等 地膜和秸稈覆蓋對(duì)梨園土壤酶 活性的影響 J 中國(guó)南方果樹(shù) 2014 43 6 94 96 28 郭子武 俞文仙 陳雙林 等 林地覆蓋對(duì)雷竹林土壤微生 物特征及其與土壤養(yǎng)分制約性關(guān)系的影響 J 生態(tài)學(xué)報(bào) 2013 33 18 5623 5630 29 韓瀏 陳玉章 李瑞 等 秸稈帶狀覆蓋下旱地冬小麥生 長(zhǎng)和土壤水分動(dòng)態(tài)差異 J 核農(nóng)學(xué)報(bào) 2018 32 9 1831 1838 30 朱海強(qiáng) 李艷紅 李發(fā)東 艾比湖濕地典型植物群落土壤 酶活性季節(jié)變化特征 J 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào) 2017 28 4 1145 1154 31 羅來(lái)超 呂靜霞 魏鑫 等 氮肥形態(tài)對(duì)小麥不同生育期土 壤酶活性的影響 J 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究 2013 31 6 99 102 32 立天宇 康峰峰 韓海榮 等 冀北遼河源自然保護(hù)區(qū)土壤 微生物碳代謝對(duì)闊葉林葉凋落物組成的響應(yīng) J 應(yīng)用生態(tài) 學(xué)報(bào) 2015 26 3 715 722 33 張東秋 石培禮 張憲洲 土壤呼吸主要影響因素的研究進(jìn) 展 J 地球科學(xué)進(jìn)展 2005 7 778 785 34 李曉莎 武寧 劉玲 等 不同秸稈還田和耕作方式對(duì)夏玉 米農(nóng)田土壤呼吸及微生物活性的影響 J 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào) 2015 26 6 1765 1771 35 周泉 邢毅 馬淑敏 等 西南旱地不同種植模式下土壤呼 吸及水熱因子對(duì)極端低溫的響應(yīng) J 草業(yè)學(xué)報(bào) 2017 26 6 37 44 36 熊瑛 王龍昌 趙琳璐 等 保護(hù)性耕作下蠶豆田土壤呼吸 及碳平衡特性 J 草業(yè)學(xué)報(bào) 2017 26 1 13 22 37 王理德 王方琳 郭春秀 等 土壤酶學(xué)硏究進(jìn)展 J 土 壤 2016 48 1 12 21 Effects of different mulching materials on soil biological activities in sheltered vineyard LUO Ling 1 LIU Wei 2 ZHONG Qi 2 WANG Jin 1 L Xiu lan 1 1 Institute of Pomology and Olericulture Sichuan Agricultural University Chengdu Sichuan 611130 2 Horticulture Research Institute Sichuan Academy of Agricultural Sciences Chengdu Sichuan 610066 Abstract A field experiment was conducted to compare the effects of four mulching materials straw ground cloth white plastic film and reflective plastic film and a no mulching control on soil organic carbon soil enzyme activities microbial quantities and its metabolism in a sheltered vineyard The results showed that compared with the situation without mulching except for the soil enzyme comprehensive activity of reflective plastic film mulching was not significantly 74 中國(guó)土壤與肥料 2020 2 improved the four mulching materials all significantly increased the comprehensive activities of soil enzyme total microbial quantities microbial biomass carbon and microbial quotient and stimulated the release of soil nutrients in which straw mulching worked best Straw mulching increased soil organic carbon content while ground cloth white plastic film and reflective plastic film mulching reduced soil organic carbon content Soil respiration intensity was enhanced under straw and ground cloth mulching while weakened under white and reflective plastic film mulching The four mulching materials all reduced the soil microbial metabolic quotient and improved the utilization rate of soil organic carbon by microbes and the soil microbial metabolic quotient was the lowest under the white plastic film The principal components an