不同覆盖物对油用牡丹根际土壤微生态环境的影响

2018-05-14朱宁徐清泉吴三林熊仪刘芳

南方农业·上旬 2018年1期

朱宁徐清泉吴三林熊仪刘芳

摘要为研究不同覆盖物对油用牡丹根际土壤微生态环境的影响，以油用牡丹品种‘凤丹作为试验材料，设置黑色地布、黑色地膜、锯末3种不同的覆盖方式，以不覆盖种植为空白对照（CK），测定了油用牡丹根际土壤的理化性质（包括温度、含水率、有机质含量、速效氮磷钾含量、酸碱度等指标）及三大微生物类群（细菌、真菌、放线菌）数量。结果表明：覆盖种植与对照组相比较，微生物总量明显增加，土壤温度增加0.2～2.3 ℃；土壤含水率增加3.03%～9.42%，有机质含量增加0.15%～0.46%；速效氮磷钾含量也有不同程度的增加，根际土壤酸碱度变化不明显。覆盖对油用牡丹的生长起到一定的促进作用，综合考虑，选择地布覆盖为佳。

关键词油用牡丹；覆盖栽培；根际土壤微生态环境；微生物数量；除草

中图分类号：Q945.32 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.1.017

牡丹（Paeonia suffruticosa Andr）为芍药科芍药属牡丹组落叶小灌木。油用牡丹是我国新兴的木本油料灌木，是牡丹属植物中种子出油率高的种群的统称，主要包括‘凤丹牡丹（Paeonia ostii T Hong et J X Zhang ‘Phoenix White）和紫斑牡丹（P . rockii T. Hong et J.J.Li）两大类[1]。牡丹籽油是一种木本植物油，是我国油类植物开发的新资源，具有较高的营养价值和保健功能，适合人类摄入。牡丹籽油含有丰富的不饱和脂肪酸，不饱和脂肪酸的含量在90%以上，其中，不饱和脂肪酸中α-亚麻酸的含量最为丰富[2-3]。长期食用可以降压、降脂，有效降低胆固醇，增强免疫力，抑制和预防高血压、冠心病等心脑血管疾病的发生[4]，被认为是迄今为止所发现营养价值最高、成分结构最合理的高品质活性食用油。

除上述食用药用价值外，油用牡丹还是一种极具观赏价值的植物。它作为一种多年生灌木，种植后可多年不换茬，在很大程度上节省了人力、物力和财力。将易水土流失的坡耕地打造成生态牡丹园，可以起到退耕还林，保护和改善生态环境的作用。形成一定规模后，在其盛花期举办牡丹花会花展等用于发展观光旅游，这对于推动农村经济建设具有很大的现实意义。

油用牡丹种植过程中杂草难以控制，杂草数量繁多、长势迅猛，不仅严重阻碍油用牡丹的生长、降低产量，还增加除草的人力与物力支出，使油用牡丹种植成本增加，使得其发展受到影响。覆盖栽培技术能明显减少杂草的数量和生长速度，有效降低农业生产成本（种子、化肥、农药等）[5]。另外，地膜覆盖还改善了土壤的水、热状况，进而活化了土壤养分，使养分有效性和水分利用效率提高[6-8]，继而提高作物产量。

本研究拟对油用牡丹进行不同覆盖物的处理，通过对油用牡丹根际土壤微生态环境及各项理化性质的测定分析，对不同覆盖物做综合比较，为科学种植油用牡丹提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验在乐山市青平乡高堰村油用牡丹园进行。高温多雨，园区多为坡耕地，缺乏有效的灌溉条件。垄沟种植油用牡丹，每组长度为200 cm，宽度为40 cm，覆盖物选择黑色地布、黑色地膜、锯末3种。

1.2 试验材料

仪器：分析天平、托盘天平、电烘箱、SK500土壤养分分析系统、高压蒸汽灭菌锅、光照恒温培养箱、无菌工作台、酒精灯、移液枪（枪头）、电磁炉、电炉、酸式滴定管、温度计、硬质试管、卷尺、研钵、取土器、烧杯、三角瓶、量筒等。

药品：牛肉膏、蛋白胨、可溶性淀粉、琼脂、马铃薯、蔗糖（或葡萄糖）、重铬酸钾（分析纯）、邻菲罗啉、石蜡、氯化钠、硝酸钾、磷酸氢二钾、硫酸镁、硫酸亚铁、浓硫酸。

试验材料：供试品种为‘凤丹油用牡丹。

1.3 试验方法

试验于灌水后第5天（天气晴朗）进行。设3个试验组：覆盖地布、黑膜、锯末，设不覆盖种植为空白对照（CK）。覆盖前，每个处理地面均需整地成长度为200 cm、宽度为40 cm的龟背形，四周挖深10 cm的小沟，将覆盖物均匀紧贴地面，四周拉紧埋入沟内。

1.3.1 土壤微生物数量测定

采取各处理和对照的油用牡丹根际15 cm深度土壤，置于事先编了号的密封袋内并混匀。参照《微生物学实验》第4版教材[9]，严格按照微生物平板分离技术与活菌计数实验，使用牛肉膏蛋白胨培养基、高氏一号培养基、马铃薯培养基利用稀释涂布平板法，分别培养细菌、放线菌、真菌并计数。覆盖后0 d、30 d、60 d各测定1次，每个试验组设置3组平行试验，取平均值作为测量值。

1.3.2 土壤理化性质测定

土壤温度采用温度计测定：温度计布置在油用牡丹根处，分别在距边50 cm、100 cm、150 cm处埋设1支温度计，埋设深度为10 cm。于覆盖2 d后的14：00记录数据，每天记录1次，取3支温度计的平均值作为测量值，连续记录10 d；土壤含水量采用烘干法测定；土壤有机质采用石蜡油浴加热重铬酸钾容量法测定[10]；硝态氮（NO3-）与氨氮（NH3）、磷酸根（PO4-）、鉀离子（K+）、土壤酸碱度（pH值）均采用SK500土壤养分测量系统测定。

2 结果与分析

2.1 不同覆盖物的优缺点比较

地布、黑膜、锯末3种覆盖物都具有一定的遮光效应，将光线与下面的杂草隔离，使杂草因缺乏光照无法生长，从而起到控制杂草的作用。3个试验组的除草效果存在一定的差异。试验结果表明，覆盖地布的地块除草效果最好，能达到100%，而覆盖黑膜的除草效果只有80%，覆盖锯末的除草效果只有60%。分析原因，地布厚度是普通地膜的数倍，遮光效应强，且拉伸强度高，不易毁坏；而黑膜牢固性差，容易被大风掀起或被小型动物撕裂等，使得地表裸露从而降低了除草效果；锯末遮光效应一般，除草效果最差。参照前人的研究[11]，将不同覆盖方式的优缺点列于表1。

值得一提的是，在丘陵山地，农田地面不平整、石块较多，通过地膜覆盖、锯末覆盖或其他传统方法来除草难以实现，地布则显示出巨大优势。地布作为一种新型覆盖材料，选用无毒无味的PP（聚丙烯）扁丝高强度塑料材料编织而成，厚度是普通地膜的5倍，遮光效应强，拉伸强度、牢固性、耐磨性高，经久耐用。黑膜寿命期短，使用一次就报废，农膜残留难以自然降解，易造成污染；而地布收拣回收方便，不会污染农田土壤和环境，虽然初始投资较高，但是从长远来看，生态性、经济性更好。

2.2 不同覆盖物对油用牡丹土壤微生物数量的影响

2.2.1 对土壤细菌数量的影响

如图1 所示，在未覆盖前，试验组和对照组土壤的细菌数量基本在同一水平。在覆盖30 d后，试验组的细菌数量均出现增加，对照组无明显变化。在覆盖60 d后，覆地布、覆黑膜、覆锯末和对照组的细菌数量相对未覆盖前的细菌数量，增长率分别为36.6%、51.7%、78.6%、9.5%，即锯末>黑膜>地布>CK。除对照组外，3个试验组细菌的数量均增多，表明覆盖栽培会增加油用牡丹根际土壤的细菌数量。

2.2.2 对土壤放线菌数量的影响

如图2所示，在未覆盖前，试验组和对照组土壤的放线菌数量基本在同一水平。在覆盖30 d和60 d后，试验组土壤的放线菌数量都出现增加，对照组无明显变化。在覆盖60 d后，覆地布、覆黑膜、覆锯末和对照组的放线菌数量相对未覆盖前的放线菌数量，增长率分别为28.6%、122.2%、170.6%、13.6%，即锯末>黑膜>地布>CK，表明覆盖栽培会增加油用牡丹根际土壤的细菌数量。

2.2.3 对土壤真菌数量的影响

如图3所示，在未覆盖前，试验组和对照组土壤的放线菌数量基本在同一水平。在覆盖30 d和60 d后，试验组土壤的真菌数量都出现增加，对照组无明显变化。在覆盖60 d后，覆地布、覆黑膜、覆锯末和对照组的放线菌数量相对未覆盖前的放线菌数量，增长率分别为111.1%、115.4%、460%、-16.7%，即锯末>黑膜>地布>CK，表明覆盖栽培能明显增加土壤真菌的数量。

比较图1、图2和图3可知，土壤中的真菌数量在微生物中所占比例最小，但其积极参与土壤碳元素和能量循环过程，对无机营养的吸收也产生显著影响，因此对土壤环境质量的改善和植物的生长具有不可忽视的作用[12]。

2.2.4 对土壤微生物总量的影响

土壤生态系统中，微生物是土壤物质循环和能量流动的主要参与者，是最活跃的组分，担负着土壤中C、N、P、S循环的推进器和土壤养分植物有效性的“转换器”等多方面功能，土壤是绝大多数微生物生活的良好环境[13-14]。土壤中微生物总数和各生理群的数量反映了土壤综合生态环境的特点，体现了土壤的生物活性[15]。本试验结果表明，覆盖栽培处理并未改变油用牡丹根际土壤微生物主要的三大微生物类群数量占比，仍然是细菌最高，放线菌次之，真菌最少。但是与不覆盖相比，3种不同的覆盖物均增加了根际土壤微生物的数量（见图4）。覆盖能有效提高油用牡丹根系土壤温度，防止水分蒸发，为土壤微生物提供良好的生长繁殖环境。锯末覆盖的试验组微生物含量最高，与锯末的相对透气性高和有机质分解活跃有一定的关系。

2.3 不同覆盖物对油用牡丹土壤理化性质的影响

2.3.1 对土壤温度的影响

土壤温度是影响油用牡丹生长的重要指标，试验以6月5—14日所测数据制作出不同覆盖物对油用牡丹土壤温度的影响曲线（见图5）。由图5可知，土壤温度受外界环境的影响较大，随外界天气的变化而变化。与对照组相比，覆黑膜或地布使土壤温度升高 0.2～2.3 ℃，而覆锯末使土壤温度降低。原因是黑膜和地布吸热，且透气性较低，减少了热量的散失。覆地布或黑膜能有效提高地温使土壤微生物活动旺盛，为根系的生长和吸收养分创造了局部环境[16]。覆盖锯末的土壤平均温度比对照组低0.9℃，分析原因为测量土壤处于深度10 cm，锯末可有效隔离太阳直射，减少传热，故其温度低于对照值。

2.3.2 对土壤理化性质的影响

对覆盖处理2个月后油用牡丹根际0～10 cm的表层土壤硝态氮含量进行测量比较，覆盖处理后，硝态氮含量较CK均有不同程度的增加，增加幅度在1.63～2.98 mg·kg-1（見表2）。可能是由于降雨入渗，使得部分硝态氮连同雨水向土壤下层迁移，覆盖处理可以有效避免雨水对土壤的直接冲刷，减少土壤中硝态氮向下层迁移，防止氮素流失；这与王秀康等[17]研究覆膜对玉米硝态氮分布的影响结果一致，土壤中的氨氮含量在覆膜后均有提高，黑膜组显著提高，其原因可能是氨气为易挥发气体，而黑膜为聚乙烯膜类，透气性差。另外，微生物的活动也可使土壤的氨量增多。土壤中的氮磷钾营养元素、有机质含量较CK均有提高，说明覆膜处理能增大土壤的肥力。土壤含水量的高低为黑膜>锯末>地布>CK，说明覆盖处理能减少土壤水分蒸发量，从而保持土壤的水分。土壤的酸碱度可为微生物提供相应的生存环境，各个处理 pH值大小无明显差异，覆盖未大幅改变土壤的酸碱性。由以上可知，覆盖与不覆盖相比，能够明显改善土壤的理化性质。

3 结论与讨论

本试验研究了不同覆盖物对油用牡丹根际土壤微生态环境的影响。结果表明，覆地布或黑膜对油用牡丹的生长起到一定的促进作用，覆锯末的影响不明显。覆盖栽培可提高地温，保持水分，这与李建明、王艳玲对苹果园进行高垄覆盖来研究覆膜对土壤含水量和土壤温度的影响结果一致[18]。覆盖栽培还能促进微生物的生长繁殖和代谢活动，加速营养物质的分解释放，使植物可给态养分增加，使土壤速效N、速效P、速效K含量增加，这与王海泉等人研究的行间覆膜栽培对大豆根际土壤微生物区系和土壤肥力的影响结果一致[19]。

覆盖栽培技术是一项有效的高产栽培技术措施，在改善根际土壤微生态环境的同时，还抑制了杂草的数量和生长速度，有效降低农业生产成本。黑膜寿命期短，残留难以自然降解，易造成污染。地布经久耐用，一次铺设多年受益，收拣回收方便，不会污染农田土壤和环境，生态性、环保性更好，虽然初始投资较高，但从长远来看，经济效益更高。综合考虑，选择地布覆盖为佳。

参考文献：

[1] 陈慧玲，李洪喜，张建华，等.‘保康紫斑牡丹生长适应性及结籽性状[J].林业科技开发，2014，28（4）：43-46.

[2] 秦薇，不同因素對油用牡丹栽培品质的影响——以‘凤丹为例[D].哈尔滨：东北林业大学，2016：1-44.

[3] K. B. Kim， Y. A. Nam， H. S. Kim， et al. a-Linolenic acid：Nutraceutical，pharmacological and toxicological evaluation[J].Food and Chemical Toxicology， 2014，70：163-178.

[4] 赵云峰，孙长乐.油用牡丹栽培技术[J].农业科技，2014，21（5）：52-54.

[5] 李仙岳，彭遵原，史海滨，等.不同类型地膜覆盖对土壤水热与葵花生长的影响[J]农业机械学报，2015（2）：1000-1298.

[6] 刘国顺，位辉琴，杨兴有.不同覆膜期限对烟田土壤含水率及氮、磷、钾含量的影响[J].水土保持学报，2006，20（4）：72-76.

[7] Quezada M， Maria R， Mongolia L， et al. Plastic mulching and availability of soil nutrientsin cumuber crop[J]. TERRA（ Mexico）. 1995，13：136-147.

[8] Mohapatra B K，Lenka D，Naik D. Effect of plastic mulching on yield a nd water use efficiency in maize[J]. Annals of Agric. Res. 1998，19：210-211.

[9] 沈萍，陈向东.微生物学实验[M].4版.北京：高等教育出版社，2007：14-34.

[10] 李海玲.土壤有机质的测定（油浴加热重铬酸钾容量法）[J].农业科技与信息，2011（10）：52-53.

[11] 王玉娟，陈永忠.农作物及果园地面覆盖研究综述[J].经济林研究，2008，26（2）：131-134.

[12] 夏海洋.四川几种主要竹林土壤微生物区系研究[D].雅安：四川农业大学，2011.

[13] Li F D（李阜棣）.Prosperous areas of current soil microbiology[J].Acta Pedol Sin（土壤学报），1993，30（3）：229-236.（in Chinese with English abstract）.

[14] xu G H（许光辉），Li z G（李振高）.Microbiological Ecology（微生物生态学） [M].Nanjing：Southeast University Press（东南大学出版社），1991.（in Chinese）

[15] 王海泉，王英，周宝库，等.行间覆膜栽培对大豆根际土壤微生物区系和土壤肥力的影响[J].大豆学报，2009，28（9）：875-878.