覆盖对梨园土壤微生物、梨树生长及果实品质的影响*

徐 锴，赵德英，闫 帅，张少瑜，侯桂学

（中国农业科学院果树研究所，农业农村部园艺作物种质资源利用重点实验室，辽宁省落叶果树矿质营养与肥料高效利用重点实验室，辽宁兴城 125100）

目前，我国梨园土壤管理方式有清耕制、免耕制、生草制和覆盖制[1]。清耕会破坏土壤结构，增加水土流失风险。免耕制由于化学除草剂的长期使用会造成环境污染[2]，土壤有机质含量下降。因此，免耕制和清耕制已不适用于现代果园的发展[3]。生草制为其生长发育创造适宜的生态条件[4]，但初期存在土壤养分下降，与果树争肥的现象[5]，仍处于有条件的应用阶段。覆盖制是在土壤表面覆盖有机或无机材料，可以调节土壤的保水能力[6]，提高土壤酶活性[7]，改变土壤养分含量[8]，这些改变必然会引起对环境敏感的土壤微生物发生变化。而土壤微生物对土壤肥力、果树生长环境起着极其重要的调节作用。目前，覆盖应用最多的是秸秆和地膜[9]，研究表明地膜覆盖能显著增加土壤细菌、真菌和纤维素分解菌的数量[10]，而秸秆覆盖后，土壤细菌、真菌和放线菌数量比对照增加了1 倍以上[11]。本文在前人研究的基础上，以地膜和秸秆为覆盖材料，设置了不同组合处理，并添加了利于秸秆分解的菌肥，针对梨树不同生长物候期土壤细菌、真菌、放线菌和研究较少的纤维素分解菌等微生物的变化展开研究，其结果对推广梨园合理的土壤管理方式和农业生产废弃物的科学利用具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地位于中国农业科学院果树研究所，试验园面积约为2 hm2，土壤为黏壤土，土壤有机质含量为1.03%。供试梨品种为‘锦丰’，砧木为‘杜梨’，树龄12 年，行株距4 m×3 m，梨园管理水平较好，树势中庸，树体长势基本一致。

1.2 试验处理

试验于2018 年4—10 月进行，采用树盘覆盖的方式，设置5 个处理：地膜覆盖，聚乙烯黑色地膜（宽900 mm、厚0.01 mm）覆盖树盘；秸秆覆盖，玉米秸铡成碎段覆于树盘，厚10 cm，宽1.5 m；秸秆+地膜覆盖，覆盖秸秆后，其上加覆地膜；秸秆+菌肥覆盖，覆盖秸秆同时撒施菌肥；以清耕作对照。菌肥由沈阳乐田宝生物科技有限公司提供。试验处理为单行小区，重复3 次，每处理15 株树。

1.3 试验方法

1.3.1样品采集

分别于萌芽期、幼果期、新梢生长期、果实膨大期、果实成熟期和采后期采集树盘下的土样。采样点为树冠外边缘滴水线垂直向内30 cm 处，清除覆盖物后，取0～40 cm 土层的土壤，每株树按对角线法取不同方位4 点样品，每5 株为1 个样本，重复3 次。之后将样品混匀，迅速带回实验室，土壤样品按四分法留取1 kg 装入封口袋中，置于4 ℃冰箱保存待测。

9 月30 日，随机采集树冠外围果实，每处理采集300 个果实进行样品测定。

1.3.2样品测定

土壤微生物数量测定采用稀释平板涂抹计数法，细菌分离采用牛肉膏蛋白胨培养基，真菌分离采用马丁氏培养基，放线菌分离采用高氏一号培养基，纤维素分解菌采用赫奇逊氏培养基，以1 g 干土为计量单位。果实样品采集前，用皮尺测量树高、干周和冠径。用电子天平称量单果重，用便携式折光仪测定果实可溶性固形物含量，用电位滴定仪测定可滴定酸含量，用TA-HD plus 双臂质构仪测定果实硬度，用重量法测定果肉石细胞含量。

1.4 数据处理

试验数据用Excel 和DPS 软件进行分析，结果采用Topsis 评价法进行排名。

2 结果与分析

2.1 覆盖处理对土壤细菌数量的影响

如表1 所示，土壤细菌数量随着梨树的生长发育呈先上升后下降的变化趋势，基本在果实膨大期达到最高值。在萌芽期，土壤细菌数量由高到低依次为秸秆+菌肥、秸秆+地膜、地膜、秸秆覆盖处理，分别比对照提高78.71%、38.12%、31.44%、8.17%，差异均达显著水平。在幼果期和新梢生长期，各处理的土壤细菌数量均较对照显著提高，其中地膜覆盖和秸秆+地膜覆盖处理间均无显著差异。在果实膨大期和成熟期，地膜覆盖处理的土壤细菌含量显著低于对照，其他处理仍然显著高于对照。采后期，地膜覆盖处理的土壤细菌数量再次显著高于对照。而在果实成熟期和采后期，秸秆覆盖处理的土壤细菌数量均显著高于地膜、秸秆+地膜覆盖处理。

2.2 覆盖处理对土壤真菌数量的影响

梨园土壤真菌数量呈先下降后上升再下降的变化趋势（表2），在新梢生长期，除秸秆+菌肥覆盖处理外，其他处理的土壤真菌数量均达到最高值。在萌芽期，土壤真菌数量由高到低依次为秸秆+地膜、地膜、秸秆+菌肥、秸秆覆盖处理，分别比对照提高35.73%、22.58%、16.38%、2.23%。在幼果期，秸秆+菌肥、秸秆覆盖处理的土壤真菌数量下降较少，显著高于其他处理，而秸秆+地膜和地膜覆盖处理间差异不显著，但仍显著高于对照。从新梢生长期至采后期，秸秆+菌肥、秸秆+地膜、秸秆覆盖处理的土壤真菌数量始终排在前3 名且次序不变，而地膜覆盖处理的土壤真菌数量在新梢生长期低于对照，但无显著差异，而在果实膨大期则显著低于对照，在果实成熟期虽然高于对照，但差异不显著，直到采后期才显著高于对照。

表1 覆盖处理对土壤细菌数量的影响

表2 覆盖处理对土壤真菌数量的影响

2.3 覆盖处理对土壤放线菌数量的影响

如表3 所示，地膜、秸秆覆盖处理和对照的土壤放线菌数量呈先下降后上升再下降的趋势，而秸秆+地膜、秸秆+菌肥覆盖处理呈先下降后上升又下降再上升后下降的波动变化趋势。各处理的土壤放线菌数量均在果实成熟期达到最高值，从高到低依次为秸秆+菌肥、秸秆+地膜、秸秆、地膜覆盖处理，分别比对照提高32.62%、4.60%、1.85%、0.89%，其中地膜覆盖处理与对照无显著差异，而在其他物候期，各处理的土壤放线菌数量均显著高于对照。从萌芽期到幼果期，秸秆+地膜覆盖处理的土壤放线菌数量均显著高于其他处理。秸秆+菌肥覆盖处理的土壤放线菌数量在新梢生长期上升到各处理最高值，与秸秆+地膜覆盖处理无显著差异，从果实膨大期至采后期，其土壤放线菌数量均显著高于其他处理。

表3 不同覆盖处理对土壤放线菌数量的影响

2.4 覆盖处理对土壤纤维素分解菌数量的影响

从表4 可以看出，地膜、秸秆覆盖处理和对照的土壤纤维素分解菌数量呈先上升后下降的变化趋势，而秸秆+地膜、秸秆+菌肥覆盖处理呈先下降后上升再下降的变化趋势。各处理的土壤纤维素分解菌数量均在果实膨大期达到最高值，从高到低依次为秸秆+菌肥、秸秆、秸秆+地膜、地膜覆盖处理，分别比对照提高 154.43%、95.89%、64.56%和42.09%。其中，秸秆+菌肥覆盖处理的土壤纤维素分解菌数量从萌芽期到果实成熟期均显著高于其他覆盖处理，秸秆覆盖处理从果实膨大期至采后期超过秸秆+地膜覆盖处理，仅低于秸秆+菌肥覆盖处理，并在采后期与其无显著差异。

表4 不同覆盖处理对土壤纤维素分解菌数量的影响

2.5 覆盖处理对梨树生长和果实品质的影响

不同覆盖处理对梨树生长和果实品质的影响见表5，覆盖处理对梨树树体生长有显著促进作用，其中以秸秆+菌肥覆盖处理效果最好，秸秆+地膜和秸秆覆盖处理间差异不显著，效果均好于地膜覆盖。覆盖可以显著提升梨果实品质，单果重由高到低依次为秸秆+菌肥、秸秆、秸秆+地膜、地膜覆盖处理，分别比对照提高52.03%、41.70%、28.04%和5.54%。秸秆+菌肥和秸秆+地膜覆盖处理的可溶性固形物含量无显著差异，均显著优于其他处理。覆盖处理显著降低了果实可滴定酸含量、果肉硬度和石细胞含量，以秸秆+菌肥覆盖处理降幅最大，显著提升了果实的口感。

表5 不同覆盖处理对梨树树体生长和果实品质的影响

2.6 覆盖处理的综合排名

通过Topsis 评价法，获得各覆盖处理的排名，由高到低依次为：秸秆+菌肥、秸秆+地膜、秸秆、地膜覆盖处理。

3 讨论与结论

土壤中的微生物以细菌最多，其次是放线菌，而真菌和纤维素分解菌最少[12]。土壤微生物的数量与土壤肥力有极为密切的关系[13]。细菌可产生胞外代谢产物，如多糖、脂类和蛋白质，起到胶结并稳定团聚体的作用，其数量的多少可以反映土壤质量的变化[14]。真菌参与土壤有机质的分解和土壤腐殖质的形成过程，直接影响到土壤肥力[15]。放线菌有分解有机物、改善土壤结构和促进物质循环等重要功能。纤维素分解菌在土壤碳素循环中起着重要作用，其数量与活性是反映土壤微生物生长发育和土壤肥力的一项重要指标[16]。

本研究表明，覆盖可以显著提高土壤表层的微生物数量，由于覆盖能够改变土壤水分含量和温度状况[17]，能够提高土壤微生物量和C、N 含量[18]，为土壤微生物的活动和繁殖提供了适宜的环境条件。不同处理的土壤微生物数量表现出不同的变化趋势，在梨树生长发育初期，土壤温度对树体及微生物的活动起到关键作用；另外，秸秆覆盖在土壤表层不能满足其快速分解所需的水分条件，而地膜的保温保水特性使得秸秆分解加快，土壤C、N 含量和养分大幅提高[19]，所以地膜覆盖和秸秆+地膜覆盖表现较好。但是随着时间的推进，在果实膨大期和果实成熟期，地膜覆盖处理的土壤细菌和真菌数量出现低于对照的现象；在新梢生长期之后，秸秆+地膜覆盖处理的土壤微生物数量低于秸秆+菌肥覆盖处理。可以看出土壤微生物是对环境变化非常敏感的，除了温度的变化，气体也起到了一定的影响，土壤微生物多为好气性，而长时间的地膜覆盖会影响土壤微生物的生长与繁殖[14]。而秸秆+菌肥覆盖处理相对于秸秆+地膜覆盖处理提供了相对平稳的土壤环境，随着物候期的推移，秸秆分解后，土壤中有机质和C、N 含量增加，对土壤微生物生命活动有刺激效应，使得土壤中细菌、真菌、放线菌和纤维素分解菌的数量增加[20-22]。土壤微生物数量的改变，改善了土壤环境和肥力，有利于树体根系的生长，进而促进地上部的生长发育，提升果实品质。

本研究中，秸秆+菌肥覆盖处理排名第1，其中菌肥起到了关键作用。传统的秸秆覆盖是利用土壤中的原生微生物来分解，一是微生物数量少，二是秸秆主要由木质素、纤维素和半纤维素等组成，分解速度较慢[23]，因此微生物菌剂逐渐成为秸秆覆盖应用的关键研究对象[24]。已有研究发现，秸秆配施微生物菌剂可以加快秸秆分解，从而提高土壤有机质和有效氮的含量，使土壤微生物数量增加、群落物种更丰富且分布更为均匀[25]。本研究结果与前人研究一致。

综上，各处理的覆盖效果排名依次为秸秆+菌肥、秸秆+地膜、秸秆、地膜覆盖处理，在梨树生产中，应结合当地实际情况，参考执行。