不同肥料配施对克瑞森葡萄根区土壤微生态的影响

张锦强，苏学德，李鹏程，杨湘，李铭，郭绍杰

(新疆农垦科学院林园所，库尔勒香梨种质创新与提质增效兵团重点实验室，新疆 石河子 832000)

新疆具有独特的气候条件，是我国鲜食葡萄优质产区之一，所产的葡萄果实营养丰富、产量高、品质俱佳，深受消费者喜欢。然而种植户在葡萄种植管理过程中一直以化肥或农家肥单一施用为主，因此出现了一些问题。随着化肥的大量施入造成了土地板结，土壤养分失调，破坏了生态环境[1]；单施有机肥增加了土壤重金属含量，并加大了土壤温室气体(CO2、CH4)的排放，对环境造成了一定的影响，并且单施有机肥无法满足果树生长的需求[2-3]。近年来，随着果树种植技术的不断提高，在肥料的高效使用上有了更深入的研究。李荣飞等[4]、李燕青等[5]、Rahman等[6]研究发现，通过肥料配施会增加土壤养分，提高果实产量及品质，并减少对环境的污染。土壤理化性质和土壤微生物群落结构是反映土壤好坏的重要指标，通过调控土壤养分、有机质含量、微生物群落结构等，可最终达到提高作物产量和品质的目的[7]。柳晓磊等[8]研究发现，复合微生物菌剂与氨基酸水溶肥组合施用可有效改善土壤养分，促进了有效磷、水解氮、速效钾的显著增加，并改善了微生物群落结构。陈佳等[9]研究发现，复合肥与腐殖酸配施使得土壤中碱解氮、速效磷、速效钾等显著增加。王丽丽等[10]研究发现，微生物有机肥结合土壤改良剂显著增加了土壤细菌和放线菌数量，降低了土壤中真菌的数量，能有效防控烟草青枯病和减缓连作生物障碍。不同肥料的组分配比会对葡萄根区土壤理化性质、微生物群落结构、果树生长发育产生不同影响。目前，市场上有机肥的种类很多，其成分和特性均存在差异，养分释放能力也不一致，对同一土壤的作用效果也不尽相同[11]。本试验通过对不同肥料种类的配施和相同肥料之间不同量的配施，来研究各种配施方式对葡萄根区不同深度土层土壤理化性质和微生物群落结构的变化特征的影响，旨在探索能显著改善土壤肥力的最佳肥料配比方式，为克瑞森葡萄高效生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地点位于新疆农垦科学院林园所葡萄试验示范园内(N 44.27°，E 85.94°)，海拔443 m，夏季气候干旱，属典型的温带大陆性气候，温差较大，光热资源充足，降水稀少，蒸发强烈，多年平均降水量为200 mm，平均蒸发量为1 600 mm。土壤类型为荒漠土，质地为砂壤。

1.2 试验材料

供试材料：树龄3 a的克瑞森无核葡萄，株行距为0.6 m×3.0 m，采用“飞鸟形”树形和“弓棚架”架式[12]。

供试肥料：①复合微生物菌剂，(有机质≥ 50%，N+P2O5+K2O≥ 3%，有效活菌数≥1亿/g)黑色颗粒状；②生物腐殖酸肥料土壤调理剂(以下简称“腐殖酸肥”)(有机质≥75%，N+P2O5+K2O≥ 4%，腐殖酸≥ 50%)，黄色粉状；③复合微生物土壤改良剂(以下简称“土壤改良剂”)(有机质≥ 50%，N+P2O5+K2O≥3%，有效活菌数≥5亿/g)，黄褐色粉状，作基肥；④磷酸钾铵(N+P2O5+K2O≥ 60%，N≥6、P≥12、K≥42)大量元素水溶肥料。

1.3 试验设计

试验于2015年5～10月进行，在克瑞森葡萄的新梢速长期(花前)进行不同施肥处理、具体处理方案见表1。每个小区(约600 m2)为1个处理，每个处理随机选择1行，重复3次。各施肥处理中的复合微生物菌剂、腐殖酸肥、土壤改良剂采用开沟基施的方法分两次施入，在灌溉前2～3 d，选择距离葡萄主干一侧40 cm处人工开沟(20 cm宽、30 cm深)，撒匀后覆土，5个处理除肥料种类不同外，其他栽培管理措施均相同。

表1 克瑞森葡萄不同施肥处理

1.4 样品采集

在葡萄成熟采摘后，采用5点法，分别在每个处理随机选5个点，每个点距葡萄主干45 cm处，分别采集 0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土层的土样，分层混合装入无菌自封袋内、标记密封，带回实验室自然风干、磨碎、过筛、装袋、贴标签以备用。

1.5 测定方法

土壤化学性质：全氮(total N，TN)，采用凯氏定氮法测定；有效磷(available P，AP)，用碳酸氢钠浸提，钼锑抗比色法测定；速效钾(available K，AK)，用原子吸收分光光度计法测定；有机质(SOM)，用重铬酸钾容量法测定；pH值(土水比1∶1)用酸度计测定[13]。

土壤微生物：真菌(fungus)，细菌(bacteria)，放线菌(actinomycete)，采用常规稀释平板法[14]。

1.6 数据处理

试验数据用Excel 2007软件进行基本分析，并用SPSS 19进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同肥料配施对不同土层微生物数量的影响

从不同土层的真菌分布来看，CK处理的真菌数随着土层深度的增加急剧增加，其中T4处理的真菌主要分布在20～40 cm的土层，且显著高于其他土层，T1、T2、T3处理的真菌数量随着土层深度的增加而减少。CK处理的细菌数量随土层深度增加而增加，而T1、T2、T4处理细菌数量分布与CK相反，主要分布在0～20 cm土层，T3处理细菌数量以20～40 cm土层分布居多。T1、T2、T3、T4处理的放线菌主要分布在0～20 cm，并随土层深度的增加呈递减趋势，但CK中放线菌数量随土层深度增加而增加。从微生物总量看，T3处理的微生物总量最多，是对照的1.3倍。真菌数量在不同土层的平均数依次为T4>T1>T3>CK>T2，细菌数量在不同土层的平均数依次为T3>CK >T1>T4>T2，放线菌数量在不同土层的平均数依次为T3>CK>T2>T4>T1，微生物总量在不同土层的平均数依次为T3>CK>T4>T1>T2。

表2 不同肥料配施对不同土层微生物数量的影响

2.2 不同肥料配施对不同土层土壤理化性质的影响

由图1可知，T1处理显著增加了0～20 cm土层pH值，较对照增加了7.1%(P<0.05)，而其他各处理对0～20 cm土层pH影响不大。在20～40 cm和40～60 cm土层，各肥料配施较对照pH值均无显著差异(P>0.05)。

图1 不同肥料配施对不同土层pH值的影响

由图2可知，在0～20 cm土层，除T4处理外，其他各处理土壤有机质含量较对照均显著降低(P<0.05)，T1、T2、T3处理土壤有机质含量分别较对照降低了31.3%、13.13%、21.88%.在20～40 cm土层，除T4处理外，T1、T2、T3处理均显著降低了土壤有机质含量，其中T2处理降低最明显，较对照降低了33.60%。在40～60 cm土层，各处理土层有机质均显著低于对照。

图2 不同肥料配施对不同土层有机质含量的影响

由图3可知，不同肥料配施各处理土层水解性氮含量均显著低于对照同土层土壤水解性氮含量。在0～20 cm，T1处理与对照差异显著，较对照下降了60.49%。在20～40 cm，同样T1处理较对照下降最多(P<0.05)。而在40～60 cm，T4处理较对照下降最多(P<0.05)。

图3 不同肥料配施对不同土层水解性氮含量的影响

由图4可知，在0～20 cm，T4处理有效磷含量较对照显著增加，其他各处理与对照无显著性差异。在20～40 cm，T2和T4处理有效磷含量均显著高于对照，较对照分别增加了33.6%和126.4%。在40～60 cm，T3处理土壤有效磷含量增加最明显，较对照增加了116.4%。

图4 不同肥料配施对不同土层有效磷含量的影响

由图5可知，在0～20 cm土层，T4处理显著增加了土壤速效钾含量，较对照增加了60.10%，而T1和T4处理较对照土壤速效钾含量显著下降。在20～40 cm土层，T2和T4处理显著增加了土壤速效钾含量，分别较对照增加了30.14%和48.33%。在40～60 cm土层，除T1外，其他各处理与对照均无显著性差异。

图5 不同肥料配施对不同土层速效钾含量的影响

2.3 相关性分析

通过不同肥料配施对土壤理化性质和微生物种类进行相关性分析。由表3可知，土壤有机质含量与土壤pH呈显著负相关(P<0.05)；土壤水解性氮含量与土壤pH呈极显著负相关(P<0.01)，而与土壤有机质含量呈极显著正相关(P<0.01)；土壤有效磷含量与土壤pH呈显著负相关(P<0.05)，而与土壤水解性氮含量呈显著正相关(P<0.05)。土壤微生物与其他各指标之间的相关性不强。

表3 各指标之间相关性

3 讨论

不同肥料配施对葡萄根区土壤微生物和土壤理化性质均有一定的影响。土壤微生物作为土壤中最活跃的成分，其参与了土壤有机质、矿物质的分解以及氮素的固定和转化，是土壤养分的贮藏库和周转库，对土壤的形成和发育具有重要的作用[15-18]。本研究结果表明，T1、T3、T43种肥料配施方法均明显增加了土壤中真菌的数量。而土壤细菌和放线菌数量仅T3处理有所增加，且较对照增加不明显。各肥料配施处理明显增加了土壤0～20 cm土层的细菌和放线菌数量，但20～60 cm土层的细菌和放线菌数量有所减少。说明不同肥料配施后，对0～20 cm土层的营养成分、表层水、热和土壤通气状况改善效果较好，为微生物生长提供了有利的生存环境[19]。而复合微生物菌剂与土壤改良剂配施造成深层土壤细菌和放线菌数量降低的原因可能是，深层土壤氧气含量较低，两种肥料均含有大量的微生物，经过配施后土壤中微生物急剧增加，造成了养分和氧气的争夺，形成了不利于微生物生存的环境，进而降低了微生物数量，本研究中土壤微生物的变化反应，其具体响应机制有待进一步研究。

土壤理化性质(pH、有机质、水解性氮、有效磷、速效钾等)是反映土壤肥力的重要因素，对作物的生长发育具有重要影响[20-21]。周喜荣等[22]研究发现，有机肥与无机肥配施显著增加了土壤有机质、碱解氮、有效磷含量，而降低了速效钾与全盐含量，可改善大多数土壤营养状况。土壤pH是土壤重要的基本性质之一，与土壤肥力状况，微生物活动及作物生长有密切关系[23]。本试验结果表明，复合微生物菌剂30 kg/hm2+土壤改良剂45 kg/hm2+磷酸钾铵75 kg/hm2显著增加了土壤pH，其他各处理对土壤pH无显著影响。有研究表明，施入微生物肥料可以促进土壤有机质的合成[24]。也有研究表明，施用繁殖酸复合微生物肥料导致土壤有机碳(SOC)值和C/N 值均下降[25]。本研究发现，复合微生物肥料配施处理降低了土壤中有机质和水解性氮含量。另外，腐殖酸肥300 kg/hm2和腐殖酸肥600 kg/hm2与土壤改良剂45 kg/hm2+磷酸钾铵75配施增加了土壤中有效磷的含量，腐殖酸肥300 kg/hm2+土壤改良剂45 kg/hm2+磷酸钾铵75 kg/hm2配施显著增加了土壤中速效钾的含量。这可能是因为腐殖酸含有能与磷钾离子结合形成络合物的各种官能团，可抑制土壤对磷和钾的固定，促使更多的固定态磷和钾从土壤中释放出来，进而提高土壤有效磷和速效钾含量[26]。本试验部分研究结果与前人在肥料配施方面的研究结果不同，可能与土壤状况和自然环境不同有关，有待进一步深入研究。

4 结论

综上，不同肥料配施对表层土壤(0～20 cm)微生物数量的影响较大，对其他土层改善效果不明显，从肥料配施方案来看，腐殖酸肥300 kg/hm2+土壤改良剂45 kg/hm2+磷酸钾铵75 kg/hm2的配施增加了土壤微生物总量和有效磷含量，降低了土壤pH，对克瑞森葡萄根区土壤作用效果要优于其他配施方案。