苎麻根际和非根际环境的土壤比较研究

苎麻根际和非根际环境的土壤比较研究Abstract: The dynamic property of soil nutrients, soil microbes, soil enzyme and pH in ramie rhizosphere soil and non-rhizosphere soil collected from producing areas of 6 ramie varieties was studied. And the relationship between them was discussed. The results showed that the content of available N, available K, organic matter, total K and water, the numbers of soil bacteria, actinomyces and fungi, the activities of urease and acid phosphatase in rhizosphere soils were all significantly higher than those of non-rhizosphere. Meanwhile, there was significant difference in pH between rhizosphere soil and non-rhizosphere soil. The correlations among soil nutrients, soil microbes, soil enzyme and pH in rhizosphere soil were more significant than that in non-rhizosphere soil. It was hypothesized that the ramie root brought about the differences between the rhizosphere soil and non-rhizosphere soil.Key words: ramie; rhizosphere; non-rhizosphere; soil factors在植物生长过程中,由于根系和土壤的相互作用,根际环境在物理､化学和生物特性上不同于周围的土体,即产生了根际效应｡研究作物的根际环境对作物的水肥管理和病虫害防治有重要意义[1]｡根际土壤中聚居着的微生物包括细菌､放线菌､真菌､藻､原生动物和病毒｡它们在营养的转化中起着极其重要的作用｡在土壤中,由于根际是一个特殊的生态环境,因此在根际的土壤微生物比根外的土壤微生物在数量和种类上都要多,它们在根上的繁殖和分布受根系生长发育的影响而表现出较为明显的根际效应｡因此,根际微生物研究也倍受关注｡土壤养分是土壤肥力的重要组成,是作物高产稳产的基础条件｡在水､热､气等条件适宜时,土壤养分的含量及比例直接影响作物的生长发育和产量高低｡氮､磷､钾是植物生长发育所必需的三大基本元素;土壤pH值是土壤重要的化学性质,它通过影响土壤微生物活动､土壤有机质的分解､矿质营养的有效状态等影响土壤的肥力状态;土壤有机质的数量与质量变化是土壤肥力及环境质量状况的最重要表征,是制约土壤理化性质如水分､通气性､抗蚀力､供保肥能力和养分有效性等的关键因素[2]｡土壤酶参与土壤中许多重要的生物化学过程和物质循环,可以客观地反映土壤肥力状况,是土壤生物学肥力的重要因素｡由于受植物根系和微生物的影响,植物根际土壤中酶的活性与原土体存在差异｡玉米根际土壤中磷酸酶[3,4]和脲酶[5]的活性均比非根际土壤高｡苎麻是我国极具特色的经济作物,其产量和面积均占全世界的90%以上｡但近几年由于诸多原因导致麻类的种植面积和总产大幅度降低｡苎麻的高产栽培方面已有很多研究报道[6-9],但是苎麻根际环境的研究还较少｡本试验主要通过比较根际和非根际环境的土壤养分､土壤酶､土壤微生物含量的差异及其相关关系的不同来研究苎麻的根际环境,旨在为苎麻的施肥管理提供理论基础｡1材料与方法1.1材料试验设在中国农业科学院麻类研究所望城科技园苎麻试验地进行,选取6个不同苎麻品种的土壤为试验样品,采用随机区组设计,3次重复｡土样于2009年苎麻冬培前采集｡1.2方法土壤取样采用“五点取样法”｡在植株周围多点挖取5~15 cm土层内的根系｡先抖落大块不含根系的土壤,装入塑料袋内,混匀,作为根外土壤;然后取根系表面的细粒土壤,装入塑料袋内混匀,作为根际土壤｡土壤养分测定具体如下:土壤有机质采用重铬酸钾氧化还原滴定外热法测定,土壤全氮采用半微量凯氏法测定,土壤水解性氮测定采用碱解扩散法;土壤全磷测定采用钼锑抗吸光光度法;土壤有效磷采用NaHCO3浸提-钼锑抗吸光光度法测定;土壤全钾采用火焰光度计法测定;土壤速效钾采用醋酸铵浸提-火焰光度法测定;pH值用酸度计测定(水提法1.0∶2.5)｡土壤水分测量采用烘干法[10]｡细菌､放线菌及真菌分别用牛肉膏蛋白胨培养基､高氏1号培养基及马丁-孟加拉红培养基培养[11]｡细菌在37 ℃条件下培养2~3 d;放线菌､真菌在28 ℃条件下培养3~5 d｡酸性磷酸酶活性采用苯磷酸二钠比色法测定,土壤酸性磷酸酶活性以24 h内每克干土产生的苯酚微克数表示(μg/g)｡脲酶采用苯酚钠次氯酸钠比色法测定,土壤脲酶的活性以24 h内每克干土产生的NH3-N的微克数表示(μg/g)[12]｡1.3数据处理采用SAS 8.0软件进行相关的统计分析｡2结果与分析2.1根际与非根际土壤环境因子比较由表1可知,根际和非根际土壤的环境因子差异较大,根际环境中的有效氮､有效磷､有效钾､有机质､全氮､全磷､全钾､细菌､放线菌､真菌数量均高于非根际环境;根际环境土壤中的脲酶和酸性磷酸酶活性也高于非根际环境的活性｡其中,有效氮､全钾､脲酶活性､酸性磷酸酶活性､细菌数量在根际和非根际土壤环境中的差异较大｡2.2根际和非根际的土壤环境因子间的相关性2.2.1土壤养分之间的相关性由表2､表3可知,在根际土壤中,有效氮和全氮间呈现极显著正相关;有效氮与有效磷､有效氮和有机质､有效磷和全氮､有效磷和全磷､全氮和全磷间均达到显著正相关｡在非根际土壤中,有效氮与有效磷､有效氮与有机质､有效氮与全氮､全氮与全磷间均呈现极显著正相关;有效氮与全磷､有机质与有效磷､有机质和全氮间均达到显著正相关;有效磷和全钾､全氮和全钾间均达到显著负相关;全磷和全钾间达到极显著负相关｡2.2.2土壤酶､土壤微生物间的相关性由表2､表3可知,在根际土壤中,酸性磷酸酶活性与真菌数量呈极显著正相关;在非根际土壤中,脲酶活性与放线菌数量呈极显著正相关,细菌数量和真菌数量呈显著负相关｡2.2.3土壤酶､土壤微生物与土壤养分间的相关性由表2､表3可知,在根际土壤中,酸性磷酸酶活性与有效磷间呈显著正相关,和有效氮间呈极显著正相关｡真菌无论在根际土壤还是非根际土壤中与土壤养分都存在一定的相关性;在根际土壤中,真菌数量和有效氮､全氮间呈极显著正相关,和有效磷间呈显著正相关;在非根际土壤中,真菌数量和速效钾､有机质间均呈显著正相关,与有效氮､有效磷､全氮､全磷间均呈极显著正相关,而与全钾间呈极显著负相关｡2.2.4土壤养分､土壤酶､土壤微生物与pH值间的相关性由表2､表3可知,在根际土壤中,土壤养分､土壤酶､土壤微生物和pH值之间不存在显著的相关性｡在非根际土壤中,速效钾､全氮､全磷和pH值间均呈极显著负相关,有效磷和pH值间呈显著负相关,全钾则和pH值间达到极显著正相关｡土壤酶中脲酶活性和pH值间呈极显著正相关;土壤微生物中,细菌数量和pH值间呈显著正相关,真菌数量和pH 值间达极显著负相关,放线菌数量和pH值间达极显著正相关｡3讨论由以上分析可知,在根际土壤中,大部分土壤养分､微生物数量､酶活性高于非根际土壤｡相关关系中,非根际土壤能达到显著相关的要多于根际土壤｡1)根系活动向土壤中大量分泌有机物,大大促进了微生物的活动,使其数量远高于非根际环境｡土壤有机质还具有良好的酸碱缓冲性质,从而可以减轻作物被这些不良因素危害｡土壤有机质能提高土壤水分保持能力[13]｡2)受根系的生理活动及环境胁迫的影响,植物根往往会向外分泌大量的酶,如酸性磷酸酶;此外,根系微生物的大量增加也引起酶的数量和种类的增加｡3)根际土壤溶液中养分浓度的分布与非根际土壤有明显的差异｡它主要受控于根吸收速率与养分迁移速率的综合影响｡反之,根际养分的供应强度又直接影响植物的营养状况[14]｡因此,根际微区的特殊环境,微生物的活动､根际生物化学特性､根际pH值､根分泌物因素对微区养分的影响是深刻的[15],如根分泌物可以直接或间接影响养分的有效性｡根区的有机物､酶和微生物增多,使根际的氧化还原状态不同于非根际土壤环境,进而影响根际的营养状况｡4)由于根系的吸收和分泌作用,根际微生物的呼吸作用,对根际pH值产生显著影响｡pH值的变化是根际微生态系统中最为活跃的因素之一,在多方面影响着土壤养分的有效性｡总之,由于根际环境的特殊性,研究苎麻的根际环境对苎麻的高产优质栽培及解决老麻园退化问题有重要意义,进一步深入地对其展开研究是我们下一步的工作｡参考文献:[1] 苏德纯. 作物根际环境及其研究方法[J]. 作物杂志,1991(2):36-37.[2] 李忠佩,程励励,林心雄. 红壤腐殖质组成变化特点及其与肥力演变的关系[J]. 土壤,2002(1):9-15.[3] 李志洪,陈丹,张福锁. 玉米根际有机磷的亏缺与积累[J]. 吉林农业大学学报,2003,25(6):639-642.[4] GEORGE T S, GREGORY P J, WOOD M,et al. Phosphatase activity and organic acids in the rhizosphere of potential agroforestry species and maize[J]. Soil Biol Biochem, 2002(34):1487-1494.[5] 李良谟,范晓晖. 根际酶的研究概况[J]. 土壤,1993,25(6):299-303,314.[6] 程乐根,李学初,颜克松,等. 洞庭湖区苎麻施肥技术研究[J]. 中国麻业科学,2008,30(5):256-260.[7] 高继莲,程德平,高升炳. 苎麻产业化优质高产栽培技术规程探讨[J]. 安徽农学通报,2003,9(6):122-123.[8] 潘其辉. 高产优质新品种赣苎四号的栽培要点[J]. 江西棉花,2005,27(6):35-36.[9] 舒忠旭,张中华,任小松. 新栽麻园高效生产技术模式示范与效果初报[J]. 中国麻业科学,2009,31(2):159-162.[10] 辽宁省土壤肥料总站. 土壤肥料实验室手册[M]. 沈阳:辽宁科学技术出版社,2004.[11] 许光辉,郑洪元. 土壤微生物分析方法手册[M]. 北京:农业出版社,1986.[12] 周礼恺,张志明. 土壤酶活性的测定方法[J]. 土壤通报,1980(5):154-155.[13] 鲁如坤. 土壤—植物营养学原理和施肥[M]. 北京:化学工业出版社,1998.[14] 陆景陵. 植物营养学(上册)[M]. 第二版. 北京:中国农业大学出版社,2003.104.[15] 孔令刚. 多代连作杨树人工林土壤根际效应的研究[D]. 泰安:山东农业大学,2007.。