不同覆盖模式下旱作苹果园土壤酶活性和微生物数量时空动态研究_温晓霞
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摘 要 :为揭示不同覆盖模式对苹果园 0～ 40 cm 土壤酶活性和微生物数量的影响 , 对比分析秸秆 覆盖 、生草 覆盖 、地膜覆盖和裸地处理下旱作苹果园土壤酶 活性和微生物 数量的时空 动态变化 规律 。 结果表 明 , ①从 幼 果期-果实膨大期-成熟期 , 土壤蔗糖酶活性呈现先 增后减的趋势 , 土壤过氧化 氢酶呈现 先降后升的 趋势 , 而脲 酶活性呈持续下降趋势 ;土壤真菌和细菌数量呈 现先增加 , 而后略有下降的趋势 , 其中在果树生长最旺盛的果 实膨大期达到最高 , 而土壤放线菌呈现出持续增 加的趋势 , 在成熟期达到最大 。 ②与常规裸地耕作相比 , 采用 覆盖后能不同程度增加果园土壤蔗糖酶 、过氧化 氢酶和脲酶活性 , 提高土壤真菌和细菌的数量 , 且均以秸秆覆 盖效果最佳 。 ③从空间分布来看 , 旱作果园土壤酶活性和 微生物数量均呈现分层现象 , 除过氧化氢酶外 , 总体 表现为上多下少的规律 , 且覆盖对于土壤酶活性 和微生物的影响主要集中在表土层 。 ④覆盖处理可提高苹果 产量 , 改善品质 , 其中以秸秆覆盖效果最 好 。 因此 , 在旱 作“雨 养” 果园采 用秸秆 覆盖能 有效改 善土壤 肥力 条 件 , 提高苹果产量和品质 。 关键词 :覆盖方式 ;苹果园 ;土壤酶活性 ;土壤微生物 中图分类号 :S156. 92 文献标志码 :A 文章编号 :1004-1389(2011)11-0082-07
西 北 农 业 学 报 2011 , 20(11) :82-88 Acta A griculturae Boreali-occidentalis Sinica
不同覆盖模式下旱作苹果园土壤酶活性 和微生物数量时空动态研究*
温晓霞1 , 殷瑞敬2 , 高茂盛2 , 艾绥龙3
(1. 西北农林科技大学 农学院 , 陕西杨凌 712100 ;2. 西北农林科技大学 资源环境学院 , 陕西杨凌 712100 ;3. 陕西省汉中市烟草公司 , 陕西汉中 723000)
(1. College of A gronomy , N ort hw es t A &F U niversit y , Yangli ng S han nxi 712100 , Chi na;2. College of R esou rces and Environment , N or thw est A &F U niversity , Y angling Shannxi 712100 , China ; 3. Hanzh ong Tobacco Company of S haanxi Province , Hanzh ong S haanxi 723000 , Chi na)
1 材料与方法
1. 1 材 料 试验于 2007 年 3 月在陕西省延安市洛川农
业科学研究所的苹果试验基地进行 。试验区位于 渭北旱塬中部的洛川县 , 该区域属暖温带半湿润 大陆性季 风气候 , 平均海 拔 1 100 m , 年均 气温 9. 2 ℃ , 日 照 时数 2 552 h , 年 总辐 射量 55. 41 kJ cm - 2 , 大于 10 ℃的积温 3 040 ℃, 多年平均 降水量 622 m m , 且主要集中于 6 - 9 月 , 占全年 平均降水量的 80 %左右 , 具有典型的季节性干旱 特点 。试验区为典型的旱作“雨养”果园 , 土壤质 地为黄土母质发育成的疏松黑垆土 。
Abstract :In o rder t o reveal t he influence o f o rchand soi l enzy mes and microbe s quant ity in diff erent of mulching m anagement s , this research w as t o st udy the spatio-t empo ral patt erns o f soil enzym atic and micro be activi ties under diff erent mulching manag em ent s o n apple orchard soil. T he dynamic change of t he soil enzy mes and microbes in dif fe rent depths of soil duri ng t he apple t ree grow ing w ere det ermi ned by f our mulching t reat ment s w hich w as st raw mulching , so d mulching , film m ulchi ng and bare. T he result s show ed as f ol low s :(1)Wit h t he apple t ree g row t h , soil sucrase act ivity increased f irstly , and t hen decreased. T he soil catalase activit y decreased fi rst ly and t hen increased g radrually . But all long w i th the apple grow th , the soil urease activi ty decreased g radually . F rom f ruit let stage to the mat urit y stage , the quantit y of soil bacte ria and soil f ungi had been rising , reached the m aximum at the f ruit expanding st ag e , then slow ly declined. But all lo ng wi th the apple g row t h , the soil actinomycetes act ivity decreased gradually. (2)Compared w i th the bare tillage , the mulching management s had significant ef fects o n i ncreasi ng t he soil enzy matic activit y and t he quanti ty of soil bacteria and soil
Spatiotemporal Dynamics of Soil Enzyme Activities and Microbes in Apple Orchard Soil under Different Mulching Managements
W EN Xiaoxia1 , YIN Ruijing2 , GAO M aosheng2 and AI Suilong3
供试果园为 12 a 树龄(1996 年栽种)的富士 (Mal us pumi la Mill), 处于盛果期 , 栽植密度 2. 5 m ×4. 0 m 。 2007 年 3 月中旬在土壤翻耕(深度 30 cm)的基础上 , 设 4 个处理 :①秸秆覆盖(SM)。
玉米秸秆粉碎后全程覆盖 , 覆盖量为干草 30 000 kg hm - 2 , 以后每年补盖 10 000 kg hm - 2 ;② 地膜覆盖(FM):覆盖时间同秸秆覆盖 , 采用地膜 平铺覆盖 , 行间覆盖 , 覆盖带离树 基1 m , 覆盖带 宽 2 m , 地膜宽度 60 cm , 分 3 行覆盖 ;③生草覆盖 (GG):生草种类为白三叶草 , 2007 年 3 月中旬种 植 , 播量为7. 5 kg hm - 2 , 采用行间生草模式 , 生 草带与树基相距1 m , 保留 1 m 清耕保护带 , 生草 宽度 2 m , 于 2008 年 7 月下旬刈割后就在覆盖 。 ④裸地 (CK):翻 耕后 , 地表 裸露 。 小区 面 积为 16 m ×16 m , 重复 3 次 。各小区除试验处理外其 他管理措施一致 。 1. 2 方 法 1. 2. 1 土样采集 试验进行的第 2 年 , 在各小区 选定树冠和树势基本一致 3 棵果树 , 每棵树下距 树径 1. 2 m 处随机选点 5 个 。 分别在幼果期 、果 实膨大期 、果实 成熟 期用 土钻 分层(0 ～ 20 cm 、 20 ～ 40 cm)取样 , 同层 混 合 。 采 样后 样 品分 成 2 份 , 装在灭 菌过的塑料袋 中 , 一份 在 4 ℃下保 存 , 进行细 菌 、真菌 、放线菌的测定 , 另一份在风 干 、研磨后过 1 mm 筛进行土壤酶活性的测定 。 1. 2. 2 土壤酶活性测定 蔗糖酶用硫代硫酸钠 滴定法测定 , 以每克土消耗 0. 1 mo l L - 1 硫代硫 酸钠的体积(单位为 m L)表示 ;过氧化氢酶用高 锰酸钾滴定法 , 以每克土消耗 0. 1 mol L - 1 高锰 酸钾的体积(单位为 m L)表示 ;脲酶用苯酚钠比 色法 , 以 24 h 后每克土中 N H3-N 的质量(单位为 mg)表示[ 6] 。 1. 2. 3 土壤微生物数量测定 细菌 、真菌 、放线 菌采用稀释平板法计数 , 分别用牛肉膏蛋白胨培 养基 、马铃薯-蔗糖培养基(临用前按 w =0. 3 %用 量加 入灭 菌乳 酸) 、马 丁氏 培养 基培 养进 行稀 释分 离 , 在 28 ℃下培养后进行计数 , 所有数据最后通 过测定各自的土壤含 水量换算成每 克干土的含
ch an d s. Key words:M ulchi ng management ;Awenku.baidu.comple o rchard ;Soil enzyme ;Soil mi crobe
土壤微生物和土壤酶既是土壤有机物转化的 执行者 , 又是植物营养元素的活性库[ 1-2] 。 土壤微 生物的种群数量直接关系到土壤中有机质的分解 和矿质元素的转化 , 影响作物对营养元素的吸收 和利用[ 3-5] 。 土壤微生物和土壤酶活性对环境或 土壤管理因素引起的变化较为敏感 , 并具有较好 的时效性 , 因此 , 作为土壤质量的生物活性指标已 被广泛接受[ 6-8] , 近年来 , 许多学者对农作物的土 壤酶活性及根际微生物的数量 、组成与动态变化 进行了研究[ 9-11] 。 覆盖耕作技术在北方旱作农田 的保水 、保肥和增产方面已得到广泛认可 , 并有大 面积的推广[ 12-14] 。 本研究将秸秆覆盖 、地膜覆盖 及生草覆盖技术引入到旱作果园土壤管理中 , 对 比分析不同覆盖条件下苹果树不同生育期土壤酶 活性和主要土壤微生物的时空动态变化特征 , 为 覆盖耕作措施在果园 中的进一步推 广应用提供 参考 。
* 收稿日期 :2010-11-05 修回日期 :2011-09-22 基金项目 :国家自然科学基金项目(30871492 , 30971721);“ 十一五” 国家科技支撑计划项目(2006BA D 15 B06)。 第一作者 :温晓霞 , 女 , 博士 , 副教授 , 主要从事旱地农业研究 。 E-mail :w en xiaoxia6811 @163. com
11 期 温晓霞等 :不同覆盖模式下旱作苹果园土壤酶活性和微生物数量时空动态研究
83
fungi , especially , the treatm ent o f st raw mulchi ng had t he mo st obvious ef fect in all treatm ent s. (3) Fro m the spati al distribution of t he enzyme s and microbe s in diff erent dept hs of soi l , t he enzyme s and micro bes on o rchard soil have st ratification. Except t he soil catalase activit y , the enzyme and m icro be acti vi ties we re decreased wi th t he deeper of soi l. At t he sam e tim e , the mulching management co uld mai nly enhance the t opsoil enzy me and mi crobe activit ies. (4)Co mpareing w it h t he bare tillage , the mulching m anagement s can im prov e production and qualit y of apple. T herefo re , st raw m ulching can i mprove soil nut rient s eff ecti vely , t hen improve productio n and quality of apple in rain fed f arming o r-
西 北 农 业 学 报 2011 , 20(11) :82-88 Acta A griculturae Boreali-occidentalis Sinica
不同覆盖模式下旱作苹果园土壤酶活性 和微生物数量时空动态研究*
温晓霞1 , 殷瑞敬2 , 高茂盛2 , 艾绥龙3
(1. 西北农林科技大学 农学院 , 陕西杨凌 712100 ;2. 西北农林科技大学 资源环境学院 , 陕西杨凌 712100 ;3. 陕西省汉中市烟草公司 , 陕西汉中 723000)
(1. College of A gronomy , N ort hw es t A &F U niversit y , Yangli ng S han nxi 712100 , Chi na;2. College of R esou rces and Environment , N or thw est A &F U niversity , Y angling Shannxi 712100 , China ; 3. Hanzh ong Tobacco Company of S haanxi Province , Hanzh ong S haanxi 723000 , Chi na)
1 材料与方法
1. 1 材 料 试验于 2007 年 3 月在陕西省延安市洛川农
业科学研究所的苹果试验基地进行 。试验区位于 渭北旱塬中部的洛川县 , 该区域属暖温带半湿润 大陆性季 风气候 , 平均海 拔 1 100 m , 年均 气温 9. 2 ℃ , 日 照 时数 2 552 h , 年 总辐 射量 55. 41 kJ cm - 2 , 大于 10 ℃的积温 3 040 ℃, 多年平均 降水量 622 m m , 且主要集中于 6 - 9 月 , 占全年 平均降水量的 80 %左右 , 具有典型的季节性干旱 特点 。试验区为典型的旱作“雨养”果园 , 土壤质 地为黄土母质发育成的疏松黑垆土 。
Abstract :In o rder t o reveal t he influence o f o rchand soi l enzy mes and microbe s quant ity in diff erent of mulching m anagement s , this research w as t o st udy the spatio-t empo ral patt erns o f soil enzym atic and micro be activi ties under diff erent mulching manag em ent s o n apple orchard soil. T he dynamic change of t he soil enzy mes and microbes in dif fe rent depths of soil duri ng t he apple t ree grow ing w ere det ermi ned by f our mulching t reat ment s w hich w as st raw mulching , so d mulching , film m ulchi ng and bare. T he result s show ed as f ol low s :(1)Wit h t he apple t ree g row t h , soil sucrase act ivity increased f irstly , and t hen decreased. T he soil catalase activit y decreased fi rst ly and t hen increased g radrually . But all long w i th the apple grow th , the soil urease activi ty decreased g radually . F rom f ruit let stage to the mat urit y stage , the quantit y of soil bacte ria and soil f ungi had been rising , reached the m aximum at the f ruit expanding st ag e , then slow ly declined. But all lo ng wi th the apple g row t h , the soil actinomycetes act ivity decreased gradually. (2)Compared w i th the bare tillage , the mulching management s had significant ef fects o n i ncreasi ng t he soil enzy matic activit y and t he quanti ty of soil bacteria and soil
Spatiotemporal Dynamics of Soil Enzyme Activities and Microbes in Apple Orchard Soil under Different Mulching Managements
W EN Xiaoxia1 , YIN Ruijing2 , GAO M aosheng2 and AI Suilong3
供试果园为 12 a 树龄(1996 年栽种)的富士 (Mal us pumi la Mill), 处于盛果期 , 栽植密度 2. 5 m ×4. 0 m 。 2007 年 3 月中旬在土壤翻耕(深度 30 cm)的基础上 , 设 4 个处理 :①秸秆覆盖(SM)。
玉米秸秆粉碎后全程覆盖 , 覆盖量为干草 30 000 kg hm - 2 , 以后每年补盖 10 000 kg hm - 2 ;② 地膜覆盖(FM):覆盖时间同秸秆覆盖 , 采用地膜 平铺覆盖 , 行间覆盖 , 覆盖带离树 基1 m , 覆盖带 宽 2 m , 地膜宽度 60 cm , 分 3 行覆盖 ;③生草覆盖 (GG):生草种类为白三叶草 , 2007 年 3 月中旬种 植 , 播量为7. 5 kg hm - 2 , 采用行间生草模式 , 生 草带与树基相距1 m , 保留 1 m 清耕保护带 , 生草 宽度 2 m , 于 2008 年 7 月下旬刈割后就在覆盖 。 ④裸地 (CK):翻 耕后 , 地表 裸露 。 小区 面 积为 16 m ×16 m , 重复 3 次 。各小区除试验处理外其 他管理措施一致 。 1. 2 方 法 1. 2. 1 土样采集 试验进行的第 2 年 , 在各小区 选定树冠和树势基本一致 3 棵果树 , 每棵树下距 树径 1. 2 m 处随机选点 5 个 。 分别在幼果期 、果 实膨大期 、果实 成熟 期用 土钻 分层(0 ～ 20 cm 、 20 ～ 40 cm)取样 , 同层 混 合 。 采 样后 样 品分 成 2 份 , 装在灭 菌过的塑料袋 中 , 一份 在 4 ℃下保 存 , 进行细 菌 、真菌 、放线菌的测定 , 另一份在风 干 、研磨后过 1 mm 筛进行土壤酶活性的测定 。 1. 2. 2 土壤酶活性测定 蔗糖酶用硫代硫酸钠 滴定法测定 , 以每克土消耗 0. 1 mo l L - 1 硫代硫 酸钠的体积(单位为 m L)表示 ;过氧化氢酶用高 锰酸钾滴定法 , 以每克土消耗 0. 1 mol L - 1 高锰 酸钾的体积(单位为 m L)表示 ;脲酶用苯酚钠比 色法 , 以 24 h 后每克土中 N H3-N 的质量(单位为 mg)表示[ 6] 。 1. 2. 3 土壤微生物数量测定 细菌 、真菌 、放线 菌采用稀释平板法计数 , 分别用牛肉膏蛋白胨培 养基 、马铃薯-蔗糖培养基(临用前按 w =0. 3 %用 量加 入灭 菌乳 酸) 、马 丁氏 培养 基培 养进 行稀 释分 离 , 在 28 ℃下培养后进行计数 , 所有数据最后通 过测定各自的土壤含 水量换算成每 克干土的含
ch an d s. Key words:M ulchi ng management ;Awenku.baidu.comple o rchard ;Soil enzyme ;Soil mi crobe
土壤微生物和土壤酶既是土壤有机物转化的 执行者 , 又是植物营养元素的活性库[ 1-2] 。 土壤微 生物的种群数量直接关系到土壤中有机质的分解 和矿质元素的转化 , 影响作物对营养元素的吸收 和利用[ 3-5] 。 土壤微生物和土壤酶活性对环境或 土壤管理因素引起的变化较为敏感 , 并具有较好 的时效性 , 因此 , 作为土壤质量的生物活性指标已 被广泛接受[ 6-8] , 近年来 , 许多学者对农作物的土 壤酶活性及根际微生物的数量 、组成与动态变化 进行了研究[ 9-11] 。 覆盖耕作技术在北方旱作农田 的保水 、保肥和增产方面已得到广泛认可 , 并有大 面积的推广[ 12-14] 。 本研究将秸秆覆盖 、地膜覆盖 及生草覆盖技术引入到旱作果园土壤管理中 , 对 比分析不同覆盖条件下苹果树不同生育期土壤酶 活性和主要土壤微生物的时空动态变化特征 , 为 覆盖耕作措施在果园 中的进一步推 广应用提供 参考 。
* 收稿日期 :2010-11-05 修回日期 :2011-09-22 基金项目 :国家自然科学基金项目(30871492 , 30971721);“ 十一五” 国家科技支撑计划项目(2006BA D 15 B06)。 第一作者 :温晓霞 , 女 , 博士 , 副教授 , 主要从事旱地农业研究 。 E-mail :w en xiaoxia6811 @163. com
11 期 温晓霞等 :不同覆盖模式下旱作苹果园土壤酶活性和微生物数量时空动态研究
83
fungi , especially , the treatm ent o f st raw mulchi ng had t he mo st obvious ef fect in all treatm ent s. (3) Fro m the spati al distribution of t he enzyme s and microbe s in diff erent dept hs of soi l , t he enzyme s and micro bes on o rchard soil have st ratification. Except t he soil catalase activit y , the enzyme and m icro be acti vi ties we re decreased wi th t he deeper of soi l. At t he sam e tim e , the mulching management co uld mai nly enhance the t opsoil enzy me and mi crobe activit ies. (4)Co mpareing w it h t he bare tillage , the mulching m anagement s can im prov e production and qualit y of apple. T herefo re , st raw m ulching can i mprove soil nut rient s eff ecti vely , t hen improve productio n and quality of apple in rain fed f arming o r-