佳木斯市郊区设施菜地不同农作物土壤微生物多样性特征

杨秀颖 张武

(佳木斯大学理学院，黑龙江 佳木斯154007)

我国的设施菜地规模正在迅速扩大，长期以来，设施蔬菜生产只注重农田的经济投入，忽视了对农田的科学管理，设施菜地的土质低下是限制设施菜地可持续利用的核心因素,只有解决土壤板结、盐碱化、土壤酸化等问题，才能保证设施菜地的可持续发展[1,2]。土壤微生物是农业生态系统的重要组成部分，农地土壤微生物的种类和数量主要由土壤类型、农作物种类、作物和土壤环境决定[3]。王怡[4]通过对不同农作物的土壤理化性质进行分析，发现烟草、玉米、草莓、莴苣、山药、白菜种植地土壤pH、总磷含量差异显著。王丽丽[5]统计分析了寿光市不同农作物的农田表层土壤有机碳含量，有机碳含量均值排序为茄子>辣椒>黄瓜>芸豆>番茄>玉米。笔者主要研究了佳木斯市南郊设施菜地不同农作物类型的土壤含水量、pH值、碱解氮、有机质、微生物数量，了解土壤含水量及pH值对微生物数量的影响，以期为防治土地退化以及恢复土壤质量提供依据，在佳木斯地区农田微生物学方面具有重要意义。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

供试土壤采自黑龙江省佳木斯市设施菜地(N46°48′，E130°28′)，该研究区属于中温带大陆性季风气候。年均气温3℃，无霜期为146d左右，年平均日照时数约2319.3h，试验地土壤分别取了黄瓜、玉米及大葱3块试验田样地，土壤肥力良好，且适宜农作物的生长。

1.2 材料与方法

1.2.1 样地设置及样品采集

试验区设立3种不同作物类型处理，分别为玉米、大葱、黄瓜。并于2021年9月对设施菜地不同作物的土壤按5点取样法进行取样，在每个样区内随机选取5个点分别采集0～10cm、10～20cm、20～30cm土壤样品，用小铲取土去除植物根系、残体和石子等杂物，收集在无菌自封袋中。采集的土样应立即带回室内进一步鉴定，粘贴土壤采集标签，并附上详细采集信息。一部分土样风干后用于测定土壤理化性质，另一部分土样于4℃冰箱储存用于微生物平板培养。

1.2.2 测定方法

本试验土壤微生物数量测试指标主要为土壤细菌、真菌。称取土壤样品10.0g并准备90mL无菌水，将土壤样品与装有无菌水的三角瓶振荡充分，静置后获得土壤待测液。采用稀释平板培养法接种培养土壤微生物，细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基培养2d；真菌采用马铃薯葡萄糖琼脂培养基培养5d；本试验共检测9个土壤样品，采用肉眼计数法和放大镜观察法统计每个平板上的菌落数。求各平板平均菌落数，按照稀释倍数计算相同点3个培养基中的菌落数，按照制作菌悬液时的配比计算出每克土样中的菌落数，进行记录。

土壤理化性质检测方法见表1。

表1 理化性质检测方法

1.2.3 数据处理

试验结果用3次重复试验所得数据的平均值进行分析。利用WPS对试验数据进行整理，采用OriginPro 2021进行绘图数据处理及分析，采用SPSS 26软件进行差异性分析。

2 结果与分析

2.1 不同作物类型的土壤理化性质

不同作物类型下土壤理化性质的结果如表2所示。在3种作物中，随着土层深度的增加，土壤pH值呈上升趋势，3种样地间pH值变化范围在6.56～7.02,同一土层，但不同作物类型下大葱样地中土壤pH值最高。在0～10cm土层中，大葱与其他样地间均存在显著性差异,玉米和黄瓜在表土层pH值无显著性差异；10～20cm土层中，黄瓜与玉米和大葱间无显著性差异，玉米和大葱之间有显著性差异；20～30cm土层中，玉米、大葱、黄瓜间均无显著性差异。

土壤碱解氮含量随土层深度的增加呈逐渐降低的趋势,土壤碱解氮含量由高到低依次是大葱>黄瓜>玉米，在0～20cm土层中，黄瓜与玉米和大葱无显著性差异，玉米与大葱之间存在显著性差异，在20～30cm土层中3个样地间均无显著性差异，玉米、黄瓜、大葱在20～30cm土层碱解氮含量比表层土壤减少了3.14%、16.55%、10.05%。

土壤有机质含量与碱解氮有相同的变化趋势。在0～10cm土层中，有机质含量从高到低依次是黄瓜、大葱、玉米，3个样地之间都存在显著性差异；10～20cm土层中，大葱和黄瓜间有机质含量无显著性差异，玉米与大葱和黄瓜之间存在显著性差异；20～30cm土层中，大葱有机质含量最高，与其他样地间存在显著差异，玉米、黄瓜、大葱在该深度土层中有机质含量分别比表层土壤减少了13.26%、28.34%、49.91%，表明有机质主要出现在表层土壤。

土壤含水量变化趋势依然是随土层深度的增加呈降低的趋势。同一土层不同作物类型下，大葱样地中含水量最高；0～20cm土层中，玉米、大葱、黄瓜含水量均呈显著性差异；20～30cm土层中，玉米和黄瓜间无显著性差异，大葱与玉米和黄瓜之间呈现显著性差异。

表2 不同作物类型的土壤理化性质

2.2 不同作物类型的土壤微生物数量

不同作物类型下土壤细菌数量的结果如图1所示。在3种样地中，随土层深度的增加土壤细菌的数量均呈降低趋势。3种农作物的土壤细菌主要集中0～10cm土层中，比较结果为黄瓜>大葱>玉米，其中黄瓜细菌数量比玉米和大葱分别多了32.94%和21.51%，表明种植黄瓜能够提高该样地土壤细菌的数量。3种作物在0～10cm、10～20cm土壤深度土壤细菌数量存在显著性差异。在20～30cm土层中玉米与大葱和黄瓜间细菌数量呈显著性差异，大葱和黄瓜之间无显著性差异。

对土壤真菌分析的结果如图2所示，随着土层深度的增加，土壤真菌的数量均呈下降趋势，各作物类型的土壤真菌数量从大到小依次为大葱、玉米、黄瓜。分析结果表明，0～10cm土层中大葱的真菌数量显著多于玉米和黄瓜，分别多了25%和62.45%。10～20cm土层各农作物类型中黄瓜与玉米和大葱之间差异显著，玉米与大葱之间无显著差异；20～30cm土层中玉米与黄瓜之间差异不显著，大葱与玉米和黄瓜之间呈显著差异。整体而言，不同农作物类型的土壤真菌数量之间存在显著差异，说明不同作物对土壤真菌的生长繁殖具有不同影响。

注：不同小写字母代表不同农作物之间差异显著(P<0.05)。

注：不同小写字母代表不同农作物之间差异显著(P<0.05)。

2.3 土壤微生物数量与理化性质相关分析

表3 土壤微生物数量与理化性质相关分析

土壤微生物数量与土壤理化性质之间的相关性，见表3，土壤细菌与有机质之间存在显著性相关，相关系数为0.997；土壤真菌与含水量之间存在显著性相关，相关系数为0.999；土壤pH和含水量与土壤微生物间不存在显著性相关。

3 结论与讨论

不同作物影响着土壤理化性质及土壤微生物，且土壤微生物的种类与数量变化在一定程度上说明了土壤的理化性质。本试验研究了玉米、黄瓜、大葱3种不同作物类型下土壤理化性质以及土壤微生物的变化。在3种样地中土壤养分与土壤微生物数量随土层深度的增加呈降低的趋势，这是由于粪便、腐烂动物以及植物根系分泌物等物质分布在土壤上半部分难以渗入土壤的深层部分，导致土壤表面养分较高，这与冯书华等的研究结果一致[6]。但同一土层，不同作物类型下土壤养分与土壤微生物数量不同，说明作物类型可以对土壤养分与土壤微生物产生影响，这与徐佳等研究结果一致[7]。不同作物类型下随着土层深度的增加，土壤pH值呈上升趋势，3种样地间pH值变化范围在6.56～7.02,且同一土层不同作物类型下大葱样地中土壤pH值最高。土壤碱解氮和有机质含量随土层深度的增加呈逐渐降低的趋势,土壤碱解氮含量由高到低依次是大葱>黄瓜>玉米，有机质含量从高到低依次是黄瓜>大葱>玉米。土壤含水量变化随土层深度的增加呈降低的趋势，同一土层不同作物类型下大葱样地中含水量最高。王雅等研究结果表明[8]，不同植被类型之间营养物质存在显著差异，随土层深度的增加土壤养分均呈降低趋势，草地pH值随土层深度的增加而增加，表土层有机碳含量最高。本试验中，随土层深度的增加，土壤细菌、真菌的数量均呈降低趋势，3种农作物的土壤细菌、真菌主要集中在0～10cm土层中。土壤细菌与有机质之间存在显著正相关，土壤真菌与含水量之间存在显著正相关，说明土壤有机质和含水量在微生物生长繁殖过程中起到一定作用。