66 中國土壤與肥料 2020 2 doi 10 11838 sfsc 1673 6257 19173 不同覆蓋材料對避雨葡萄園土壤生物活性的影響 羅 玲 1 劉 偉 2 鐘 奇 2 王 進 1 呂秀蘭 1 1 四川農業(yè)大學果蔬研究所 四川 成都 611130 2 四川省農業(yè)科學院園藝研究所 四川 成都 610066 摘 要 采用田間試驗 研究了秸稈 地布 透明地膜及反光膜地表覆蓋對避雨栽培葡萄園土壤有機碳 土壤酶 活性 微生物量及其代謝的影響 結果表明 與不覆蓋相比 除反光膜覆蓋處理的土壤酶綜合活性無顯著提高外 4種覆蓋材料均可顯著提高土壤酶綜合活性 微生物總量及微生物量碳 微生物熵 促進土壤養(yǎng)分釋放 其中秸 稈覆蓋效果最好 秸稈覆蓋可增加土壤有機碳含量 地布 透明地膜及反光膜覆蓋則降低土壤有機碳含量 秸稈 和地布覆蓋下土壤呼吸強度增強 透明地膜和反光膜覆蓋下則相反 4種覆蓋材料均可降低土壤微生物代謝熵 提高微生物對土壤有機碳的利用率 其中透明地膜覆蓋下土壤微生物代謝熵最低 主成分分析結果表明 4種覆 蓋材料均可提高葡萄避雨栽培園土壤生物活性 效果依次為秸稈覆蓋 地布覆蓋 透明地膜覆蓋 反光膜覆蓋 權重分析結果表明 微生物代謝熵 微生物熵 呼吸強度 微生物量碳和蔗糖酶活性 土壤酶指數共6個指標是 評價土壤生物活性的重要指標 過氧化氫酶對葡萄生長期差異引起的生存環(huán)境變化較不敏感 可作為避雨栽培葡 萄園中土壤酶活性差異的指示指標 關鍵詞 地面覆蓋 避雨栽培 葡萄 土壤微生物 土壤酶 土壤生物活性 避雨栽培通過覆蓋頂膜減少果實與雨水的接觸 從而阻斷發(fā)病誘因 1 可極大地減少我國南方地 區(qū)因夏季高溫多雨引起的葡萄病害嚴重問題 該項 措施已廣泛應用于我國南方鮮食葡萄生產中 農田 地表覆蓋技術是一項重要的土壤管理技術 相關領 域的學者普遍認為覆膜和秸稈覆蓋在改善土壤水熱 狀況 活化土壤養(yǎng)分 提高產量方面作用顯著 2 3 土壤酶 土壤微生物數量及其代謝等指標對環(huán)境變 化較為敏感 并具有較好的時效性 因此被作為評 價土壤質量的重要生物活性指標 4 前人研究表 明 地膜和秸稈覆蓋均可增強土壤酶綜合活性 微 生物總量及微生物量碳 但對特定酶活性和微生物 數量影響的研究結果有差異 5 9 秸稈覆蓋可增強 土壤呼吸強度 10 11 而地膜覆蓋對土壤呼吸強度 的影響因研究對象 地理環(huán)境及人為干擾的不同而 不同 5 12 地布是近年來逐漸興起的一種編制而成的布狀 材料 其透氣透水性較地膜好 主要用于溫室地面 防草 排水 保持地面清潔 目前關于地布覆蓋對 果園土壤酶及微生物影響的研究較少 而針對反光 膜覆蓋的研究主要集中于地上部分 另外 農田地 表覆蓋技術研究多在露天環(huán)境進行 對設施大棚內 地表覆蓋下土壤生物活性特征的報道較少 因此 本研究通過田間試驗綜合比較了避雨葡萄園中秸 稈 地布 透明地膜及反光膜覆蓋下土壤酶活性 微生物數量 微生物量碳 土壤基礎呼吸強度 有 機碳及微生物熵 微生物代謝熵等的變化 以了解 避雨大棚內秸稈 地布 透明地膜及反光膜覆蓋下 土壤生物活性特征 評價不同覆蓋模式下的土壤質 量 為避雨葡萄園覆蓋模式的選擇提供理論和實踐 參考 1 材料與方法 1 1 研究區(qū)概況 試驗在四川省成都市同安鎮(zhèn)現代葡萄科技示 范園 N 30 61 E 104 32 內進行 平均氣 溫16 5 年平均日照1 032 9 h 年降水量平均 為895 6 mm 試驗土壤為褐土 覆蓋前0 40 cm土層土壤有機質含量為23 3 g kg 1 硝態(tài)氮 為19 43 mg kg 1 有效磷為23 56 mg kg 1 速 收稿日期 2019 04 22 錄用日期 2019 06 07 基金項目 四川省重點研發(fā)項目 2018NZ0147 作者簡介 羅玲 1993 女 四川樂山人 在讀碩士研究生 從事果樹栽培理論與技術研究 E mail 912778396 通訊作者 呂秀蘭 E mail xllvjj 67 中國土壤與肥料 2020 2 效鉀為118 77 mg kg 1 pH值為6 75 土壤容重 為1 65 g cm 3 供試葡萄品種為 夏黑 Summer black 樹齡4年 南北行向栽植 株行距3 m 6 m H型架 供試避雨大棚為覆蓋天膜 四面不覆 膜 葡萄園采用滴灌 實行水肥一體化 試驗時間 為2017年11月至2018年9月 1 2 試驗設計 試驗設置秸稈覆蓋 SM 地布覆蓋 CM 透明地膜覆蓋 WM 反光膜覆蓋 RM 處理 以地表裸露作為對照 NM 每行20株葡萄樹為 一個試驗小區(qū) 重復3次 完全隨機排列 秸稈覆 蓋為水稻秸稈 秸稈切成5 10 cm碎段覆蓋于葡 萄行間 厚度為15 cm 大約13 500 kg hm 2 地 布覆蓋選用90 g m 2 的聚丙烯黑色地布 透明地 膜和反光膜覆蓋均選用厚度為1 2絲 0 012 mm 的聚乙烯地膜 反光膜為銀黑雙色地膜 1 3 樣品采集 于葡萄主要生育期3 9月每月中旬采集土 樣 每個小區(qū)內在葡萄根系主要分布區(qū) 離主干40 cm左右的范圍處按S形布設5個點 采集0 40 cm土壤樣品 過2 mm篩后分成3份 一份風干后 室溫下保存 用于測定土壤酶活性 一份置于4 冰箱內保存 用于測定土壤微生物數量 微生物量 碳和土壤呼吸強度 一份風干保存 用于測定土壤 有機碳 每份土壤樣品在測定時設3次重復 1 4 測定方法 土壤酶活性的測定參照關松蔭 13 的方法 蔗 糖酶活性采用3 5 二硝基水楊酸比色法 酸性磷 酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法 過氧化氫酶活性 采用高錳酸鉀滴定容量法 脲酶活性采用苯酚鈉比 色法 蛋白酶活性采用茚三酮比色法 采用加權求 和法計算土壤酶指數 14 土壤微生物數量采用稀釋平板法測定 15 其 中 細菌用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基 真菌用加入 孟加拉紅的馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基 放線菌用高氏 一號培養(yǎng)基 分別測定土壤細菌 真菌 放線菌 數量 土壤總有機碳采用外加熱 重鉻酸鉀氧化法 測定 16 氧化校正系數1 1 土壤微生物量碳采 用氯仿熏蒸 K 2 SO 4 提取法 FE 測定 轉換系數 為0 45 17 土壤呼吸強度采用堿液吸收滴定法測 定 18 土壤微生物熵 土壤微生物量碳 土壤總 有機碳 土壤微生物代謝熵 土壤呼吸強度 土壤 微生物量碳 19 1 5 數據處理 使用Excel 2010對數據進行初步處理 采用 SPSS 19 0 軟件進行方差分析 Person相關性分析 主成分分析 其中方差分析選用Duncan多重比較 確定數據間的差異 顯著水平為 0 05 相關性 分析結果導入Cytoscape 3 6 1 中構建相互作用網 絡圖 2 結果與分析 2 1 不同覆蓋材料對土壤酶的影響 2 1 1 平均酶活性 表1中各土壤酶活性為3 9月的平均值 SM和CM處理的蔗糖酶活性顯著高于NM 分別較 NM提高24 32 13 44 而WM和RM處理的 蔗糖酶活性與對照之間差異不顯著 SM CM WM 和RM處理的酸性磷酸酶活性依次顯著高于對照 38 46 16 57 14 81 13 90 SM和WM處 理的過氧化氫酶活性分別較對照顯著提高35 92 10 90 CM RM處理與對照之間無顯著性差異 SM處理的脲酶活性較對照顯著增加27 59 其余 處理的脲酶活性與對照無明顯差異 SM CM WM 處理的蛋白酶活性依次較對照顯著增加37 87 22 01 19 98 RM和NM處理差異不顯著 SM 處理的5個土壤酶活性均高于其余處理 表 1 不同覆蓋材料下的土壤酶活性 處理 蔗糖酶 mg g 1 d 1 酸性磷酸酶 mg g 1 d 1 過氧化氫酶 mL g 1 h 1 脲酶 mg g 1 d 1 蛋白酶 mg g 1 d 1 SM 0 44 0 01a 3 00 0 25a 2 32 0 11a 1 42 0 13a 3 63 0 26a CM 0 40 0 01b 2 53 0 18b 1 81 0 19bc 1 14 0 09b 3 22 0 14b WM 0 39 0 02bc 2 49 0 08bc 1 90 0 06b 1 07 0 21b 3 16 0 24bc RM 0 39 0 03bc 2 47 0 13c 1 75 0 07c 1 05 0 22b 2 98 0 31cd NM CK 0 36 0 02c 2 17 0 16d 1 71 0 12c 1 11 0 13b 2 64 0 17d 注 同列不同小寫字母表示處理間差異顯著 P 0 05 下同 68 中國土壤與肥料 2020 2 2 1 2 土壤酶指數 土壤酶種類繁多 作用各異 為了克服單 一酶指標在反映土壤性質方面的局限 本研究 采用土壤酶指數反映各酶因子的綜合作用 20 圖1中土壤酶指數為3 9月土壤酶指數平均 值 就葡萄整個生育期而言 土壤酶指數表現為 SM CM WM RM NM 分別較NM增加81 26 27 91 25 75 14 55 其中SM CM和WM處 理的土壤酶指數顯著高于對照 NM 而RM處理 與NM無顯著差異 圖 1 不同覆蓋處理的土壤酶指數季節(jié)變化均值 注 圖柱上不同字母表示處理間差異顯著 PCM WM RM NM 細菌數量依次顯著 高于對照18 07 12 72 10 90 9 50 真菌 數量依次顯著高于對照58 81 30 35 29 52 10 56 SM處理的放線菌數量和對照無顯著性差 異 其余處理均顯著低于對照 就微生物總數而 言 各覆蓋處理的微生物總數均顯著高于對照 表 現為SM CM WM RM 依次顯著高于對照20 27 14 53 12 61 10 99 圖 2 不同覆蓋處理的土壤酶活性季節(jié)變異系數 注 圖柱上不同字母表示同一處理不同酶之間差異顯著 P 0 05 表 2 不同覆蓋材料下的土壤微生物數量 10 4 cfu g 1 處理 細菌 真菌 放線菌 微生物總量 SM 1 003 43 18 23a 17 71 2 52a 8 15 0 21a 1 029 30 18 56a CM 957 98 23 56b 14 53 3 31a 7 62 0 3b 980 13 23 87b WM 942 47 41 32b 14 44 0 62b 6 79 0 4c 963 71 40 54b RM 930 59 30 68b 12 33 1 14c 6 98 0 25c 949 91 30 07b NM CK 849 86 36 79c 11 15 2 03d 8 57 0 54a 869 58 36 9c 69 中國土壤與肥料 2020 2 2 2 2 土壤有機碳 微生物量碳 微生物熵 呼吸 強度及微生物代謝熵 表3中土壤有機碳含量為9月所測 其余數據 為3 9月的平均值 9月SM處理的土壤有機碳 含量顯著高于對照18 76 WM和CM處理分別較 對照顯著降低5 05 7 15 RM處理與對照間無 明顯差異 各覆蓋處理微生物量碳含量及微生物熵 均顯著高于對照 表現為SM CM WM RM NM 微生物量碳含量分別較對照顯著提高51 43 27 40 26 90 17 51 微生物熵含量依次較 對照顯著增加40 38 32 96 30 15 19 39 SM和CM處理的土壤呼吸強度較NM CK 分別 顯著提高13 52 5 74 WM和RM覆蓋處理的 土壤呼吸強度依次顯著低于對照6 78 和7 27 4個覆蓋處理均顯著降低了土壤微生物代謝熵 表 現為WM SM RM CM NM 分別較NM CK 降 低25 96 22 51 16 28 和12 59 表 3 不同覆蓋材料對土壤有機碳 微生物量碳 微生物熵 呼吸強度及微生物代謝熵的影響 處理 有機碳 g kg 1 微生物量碳 mg kg 1 微生物熵 呼吸強度 CO 2 mg kg 1 h 1 微生物代謝熵 CO 2 mg h 1 SM 13 64 0 20a 490 51 28 13a 3 59 0 17a 26 09 0 67a 55 45 1 57c CM 12 40 0 09d 412 69 36 3b 3 40 0 15ab 24 31 0 8b 62 56 3 04b WM 12 46 0 11cd 411 07 10 69b 3 33 0 07b 21 43 0 48d 52 99 3 69c RM 12 63 0 24bc 380 64 14 29c 3 05 0 20c 21 31 0 33d 59 91 2 48b NM CK 12 74 0 14b 323 93 22 71d 2 56 0 14d 22 99 0 5c 71 57 5 51a 2 3 土壤生物活性因子的主成分分析 2 3 1 各處理土壤生物活性水平綜合得分 對14個土壤生物活性指標3 9月的數據進 行主成分分析 本試驗14個土壤生物活性因子 KMO檢驗值為0 655 Sig 地布覆蓋 透明地 膜覆蓋 反光膜覆蓋 地表裸露對照 表 4 因子載荷矩陣 方差貢獻率及初始特征值 項目 F 1 F 2 F 3 脲酶 0 749 0 287 0 178 蛋白酶 0 852 0 023 0 213 蔗糖酶 0 899 0 212 0 224 酸性磷酸酶 0 945 0 062 0 189 過氧化氫酶 0 197 0 906 0 094 細菌 0 945 0 094 0 001 真菌 0 789 0 147 0 252 放線菌 0 648 0 069 0 670 有機碳 0 204 0 867 0 187 微生物量碳 0 971 0 087 0 109 呼吸強度 0 880 0 096 0 351 微生物熵 0 968 0 095 0 145 微生物代謝熵 0 794 0 201 0 496 土壤酶指數 0 965 0 212 0 029 特征值 9 152 1 850 1 122 方差貢獻率 65 371 13 217 8 018 累積貢獻率 51 005 78 588 86 650 70 中國土壤與肥料 2020 2 表 5 主成分因子得分及土壤生物活性水平綜合得分 處理 FS 1 FS 2 FS 3 綜合 得分 綜合 排名 SM 1 834 1 596 0 275 1 654 1 CM 0 259 0 547 0 083 0 105 2 WM 0 025 0 156 0 856 0 122 3 RM 0 665 0 386 0 340 0 593 4 NM CK 1 435 0 506 0 981 1 070 5 2 3 2 14個土壤生物活性指標權重 通過各土壤生物活性變量在每個主成分中所占 的比重計算出分權重 再根據各主成分貢獻率在前 3個累積貢獻率的比重最后計算出每個土壤生物活 性指標的總權重系數 表6 結果表明 14個土 壤生物活性指標權重由大到小為 微生物代謝熵 蔗糖酶 土壤酶指數 微生物熵 呼吸強度 微生 物量碳 酸性磷酸酶 脲酶 細菌 真菌 放線 菌 蛋白酶 有機碳 過氧化氫酶 表 6 14個土壤生物活性指標權重 因子 分權重 10 2 總權重 10 4 綜合 排名 F 1 F 2 F 3 脲酶 5 232 1 304 0 525 706 131 8 蛋白酶 5 951 0 105 0 628 668 424 12 蔗糖酶 6 280 0 963 0 661 790 394 2 酸性磷酸酶 6 601 0 282 0 558 744 029 7 過氧化氫酶 1 376 4 117 0 277 577 088 14 細菌 6 601 0 427 0 003 703 106 9 真菌 5 511 0 668 0 743 692 278 10 放線菌 4 526 0 314 1 977 681 662 11 有機碳 1 425 3 940 0 552 591 691 13 微生物量碳 6 783 0 395 0 322 749 950 6 呼吸強度 6 147 0 436 1 036 761 872 5 微生物熵 6 762 0 432 0 428 762 111 4 微生物代謝熵 5 546 0 913 1 463 792 299 1 土壤酶指數 6 741 0 963 0 086 778 965 3 2 4 14個土壤生物活性指標相關性分析 為探究14個土壤生物活性指標之間的關系 根據不同指標間的Person系數構建了相互作用網絡 圖 圖3 14個指標通過16個極顯著 P 0 01 實線 和20個顯著 P 0 05 虛線 正相關關系 構成 如圖所示 蛋白酶 蔗糖酶 酸性磷酸酶與 過氧化氫酶活性彼此相關 而脲酶活性僅與過氧化 氫酶活性相關 與其他土壤酶活性不相關 真菌和 細菌數量相關 放線菌數量與其余13個指標均無 顯著相關性 細菌數量與除脲酶 過氧化氫酶活 性以外的3個酶活性相關 真菌數量與除脲酶以外 的4個酶活性相關 有機碳和呼吸強度僅與脲酶活 性相關 微生物量碳與除脲酶以外的4個土壤酶活 性及細菌 真菌數量相關 微生物熵與蛋白酶 蔗 糖酶 真菌數量相關 土壤酶指數與5個土壤酶活 性及細菌 真菌數量相關 微生物量碳還與微生物 熵和土壤酶指數相關 微生物代謝熵僅與微生物熵 相關 圖 3 土壤生物活性各指標之間相關關系網絡圖 3 討論 3 1 不同覆蓋材料對土壤微生物數量及土壤酶活 性的影響 細菌 真菌和放線菌是土壤微生物的大類群 構成土壤微生物的主要生物量 它們的區(qū)系組成和 數量變化常能反映出土壤生物活性水平 本研究 中 葡萄避雨設施栽培園中土壤微生物區(qū)系組成均 以細菌為主 占微生物總量97 49 97 97 真 菌數量占微生物總量的1 28 1 72 放線菌數 量所占比例最低 在1 以下 0 71 0 99 一些研究中土壤真菌數量高于放線菌 21 而有 些研究中土壤放線菌數量高于真菌 22 23 這可能 是土壤酸堿性不同造成的 真菌的最適pH值為 3 6 放線菌的最適pH值為7 8 本研究中葡 萄園土壤偏酸 故真菌數量高于放線菌數量 本試驗結果表明不同覆蓋處理均可不同程度地 71 中國土壤與肥料 2020 2 提高土壤細菌 真菌數量 除秸稈覆蓋處理外 均 可顯著降低土壤放線菌數量 其中反光膜和透明 地膜覆蓋處理放線菌數量最低 而放線菌對土壤 含水量較敏感 24 地表覆蓋處理增加了土壤含水 量 從而限制了放線菌繁殖 地膜覆蓋下土壤含 水量高于秸稈和地布覆蓋 3 故反光膜和透明地 膜覆蓋處理土壤放線菌數量低于秸稈和地布覆蓋處 理 另外由于地膜的不透氣性 土壤中CO 2 增加 pH下降 也可能抑制放線菌活性 前人研究表明 秸稈和地膜覆蓋均可以提高土壤中細菌和真菌數 量 6 25 26 但關于覆蓋對土壤放線菌數量影響的 研究結果有差異 趙德英 6 研究發(fā)現秸稈覆蓋能降 低土壤放線菌數量 高美英等 24 卻認為覆蓋后土 壤水分含量增加 會抑制放線菌繁殖 這些差異可 能是由土壤理化性質特別是土壤含水量不同造成的 土壤酶指數可綜合多個土壤酶活性 反映土壤 酶綜合活性 本研究中 除反光膜覆蓋下土壤酶指 數與對照差異不顯著外 不同覆蓋處理均可不同程 度地提高土壤酶綜合活性及微生物總量 且秸稈覆 蓋下5個土壤酶活性及土壤酶指數 微生物數量均 顯著高于其他覆蓋處理 許多研究也表明秸稈和地 膜覆蓋均可提高土壤酶活性和微生物數量 且秸稈 覆蓋效果較佳 27 28 秸稈 地布及地膜覆蓋均具 有良好的增溫保墑效果 可一定程度改善土壤水熱 環(huán)境 6 29 有利于提高土壤酶活性和微生物數量 透明地膜覆蓋冬春秋三季能顯著提高耕層的土壤溫 度 但夏季地膜覆蓋會導致土壤溫度過高 不利于 土壤酶和微生物活動 反光膜覆蓋冬季可抑制土壤 有效輻射發(fā)射 減少土壤熱量的散失 從而提高土 壤溫度 夏季通過反射太陽光線 防止土溫過高 但春秋兩季 反光膜覆蓋土壤溫度回升慢 不利于 土壤酶和微生物活動 本研究中就葡萄整個生育期 而言 地布 透明地膜及反光膜覆蓋對土壤酶綜合 活性及土壤微生物總量的處理效果無顯著差異 秸 稈覆蓋可有效調節(jié)和穩(wěn)定表土層水 肥 氣 熱諸 因素 有效降低地面最高溫度 提高地面最低溫 度 穩(wěn)定了土層溫度 減緩土壤水分蒸發(fā) 為植物 生長提高穩(wěn)定的水熱條件 同時秸稈覆蓋可補充土 壤有機質 6 故秸稈覆蓋下土壤酶綜合活性及微 生物總量最高 3 2 不同覆蓋材料對土壤酶活性季節(jié)變異系數的 影響 酶活性變異系數可以表示酶對環(huán)境介質變化的 敏感程度 30 本研究結果表明脲酶 蛋白酶和酸 性磷酸酶對葡萄生長期差異引起的生存環(huán)境的變化 較敏感 過氧化氫酶則較穩(wěn)定 過氧化氫酶可作為 避雨栽培葡萄園中土壤酶活性差異的指示指標 從 過氧化氫酶來看 秸稈覆蓋的過氧化氫酶活性顯著 高于其他處理 地布和透明地膜覆蓋兩者間無顯著 差異但顯著高于對照 而反光膜覆蓋與對照無顯著 差異 這與各處理間土壤酶指數差異表現基本一 致 朱海強等 30 對艾比濕湖土壤酶活性變異系數 的研究結果表明 過氧化氫酶 磷酸酶 脲酶 而 羅來超等 31 卻認為河南小麥田土壤酶活性變異系 數大小為 脲酶 脫氫酶 蛋白酶 蔗糖酶 過氧 化氫酶 本文與前人研究結果既有差異也存在相同 之處 這可能與土壤類型 地上部作物及栽培管理 技術有關 3 3 不同覆蓋材料對土壤有機碳 微生物量碳和 微生物熵的影響 本研究中 除秸稈覆蓋處理土壤有機碳含量增 加外 其余處理土壤有機碳含量均降低 與前人研 究結果一致 6 秸稈 地布 反光膜和透明地膜 覆蓋后 改善了土壤的水熱條件 促進了土壤微生 物數量的增加和土壤酶活性的提高 為土壤有機質 的礦化分解提供了有利的環(huán)境 從而加速有機質 的分解 降低土壤有機碳的含量 除秸稈覆蓋處理 外 其余覆蓋處理土壤無外來有機質的補充 故土 壤有機碳含量呈不斷下降趨勢 透明地膜覆蓋處理 的土壤有機碳含量與地布和反光膜覆蓋處理差異不 顯著 而地布覆蓋處理的土壤有機碳含量最低 因 此長期進行地布 地膜覆蓋必須及時補充土壤有機 質 防止土壤有機質降低使土壤肥力下降 理化性 質惡化 微生物量碳是指土壤微生物體內的碳 可以從 微生物體內分泌出來 作為植物直接吸收利用的速 效養(yǎng)分 微生物量碳可反映土壤微生物數量 微生 物活性及土壤肥力狀況 32 微生物熵值越大 土 壤有機碳周轉越快 土壤養(yǎng)分釋放越多 19 一般 土壤的微生物熵值在1 4 19 本試驗中微生 物熵的范圍為2 56 3 59 與文獻報道數值相 符 本研究中不同覆蓋處理均可顯著提高土壤微生 物量碳含量和微生物熵值 即4個覆蓋處理均可增 加土壤速效養(yǎng)分含量 提高土壤肥力 而秸稈覆蓋 下土壤有機碳周轉最快 養(yǎng)分循環(huán)活躍 與前人研 究結果一致 5 6 72 中國土壤與肥料 2020 2 3 4 不同覆蓋材料對土壤呼吸強度和微生物代謝 熵的影響 微生物呼吸是土壤呼吸最主要的組成部分 33 地膜的不透氣性將減少土壤中O 2 含量 抑制好氧 微生物活動 故盡管地膜覆蓋下土壤微生物總量增 加 但透明地膜和反光膜覆蓋處理的土壤呼吸強度 仍呈下降趨勢 秸稈和地布覆蓋下土壤與外界環(huán)境 之間的空氣交換較為流暢 土壤好氧微生物活動旺 盛 故土壤呼吸強度增強 微生物代謝熵將微生物 量的大小與微生物活性與功能有機聯系起來 微生 物代謝熵大 意味著微生物呼吸消耗的碳比例較 大 建造微生物細胞的碳比例小 微生物對土壤 有機碳的利用率低 34 本研究結果表明4個覆蓋 處理均可降低微生物對土壤碳的呼吸消耗 提高其 對土壤有機成分的利用率 而透明地膜覆蓋下土壤 微生物代謝熵最低 其次為秸稈覆蓋處理 反光膜 覆蓋處理微生物代謝熵較高 前人研究也表明秸稈 覆蓋可增強土壤呼吸強度 35 36 降低微生物代謝 熵 34 地膜覆蓋可抑制土壤呼吸和降低微生物代 謝熵 5 但關于秸稈覆蓋和地膜覆蓋微生物代謝 熵的大小比較還未見報道 3 5 不同覆蓋材料對土壤生物活性的影響及14個 土壤生物活性指標權重評價 綜合14個土壤生物活性指標進行主成分分析 綜合得分結果表明 4個覆蓋處理均可顯著提高土 壤生物活性 表現為秸稈覆蓋 地布覆蓋 透明 地膜覆蓋 反光膜覆蓋 對照 由14個土壤生物 活性指標權重分析結果可知 微生物代謝熵 蔗糖 酶 土壤酶指數 微生物熵 呼吸強度 微生物量 碳這6個指標權重依次排名1 2 3 4 5 6 說 明微生物代謝熵 微生物熵 呼吸強度 微生物量 碳這4個微生物特性較微生物數量更能代表土壤生 物學活性 土壤酶指數綜合各個土壤酶活性影響土 壤生物活性 而蔗糖酶活性相較于其余4個土壤酶 活性對土壤生物活性的影響更大 3 6 14個土壤生物活性指標相關性分析 本研究中 蛋白酶 蔗糖酶 酸性磷酸酶與過 氧化氫酶活性彼此顯著正相關 而過氧化氫酶與 脲酶活性顯著正相關 說明土壤酶不僅具有特定 的專一性 還存在著一定的共性 22 真菌和細菌 數量與絕大多數土壤酶活性及土壤酶指數顯著正相 關 而土壤微生物量碳不僅與細菌 真菌數量顯著 正相關 也與多個土壤酶活性及土壤酶指數顯著正 相關 這些結果都表明微生物量對土壤酶活性的重 要影響和貢獻 37 本研究還發(fā)現 土壤微生物熵 與微生物代謝熵呈顯著正相關 與前人研究結果一 致 19 土壤酶活性 土壤微生物數量 土壤微生 物學特性三者之間的關系比較復雜 不同的研究者 就相同兩種酶之間 微生物數量之間及微生物學特 性之間的相關性得出不同的結論 土壤酶 土壤微 生物及土壤微生物學特性的關系也未達成共識 37 本研究的結論與前人研究結果既有相同之處也存在 差異 這些差異可能由研究對象及其所處的環(huán)境不 同 導致各種成分之間的相互作用產生變化 這些 研究的不一致體現了土壤酶活性 土壤微生物數 量 土壤微生物學特性之間關系的復雜性 也說明 了它們之間的關系還需進一步研究 4 結論 綜上所述 秸稈 地布 透明地膜及反光膜覆 蓋均可提高葡萄避雨栽培園土壤生物活性 效果依 次為秸稈覆蓋 地布覆蓋 透明地膜覆蓋 反光 膜覆蓋 就土壤有機碳而言 除秸稈覆蓋可增加土 壤有機碳含量以外 其余覆蓋處理土壤有機碳含量 均呈降低 故長期進行地布 地膜覆蓋必須及時補 充土壤有機質 防止土壤有機質降低使土壤肥力下 降 理化性質惡化 微生物代謝熵 微生物熵 呼吸強度 微生 物量碳和蔗糖酶活性 土壤酶指數6個指標權重較 高 綜合了土壤微生物特征和土壤酶活性 是評價 土壤生物學活性的重要指標 參考文獻 1 付亞群 高媛 孟楠 等 避雨栽培對 赤霞珠 葡萄綠葉 揮發(fā)性組分含量的影響 J 果樹學報 2017 34 12 1566 1579 2 潘雅文 樊軍 郝明德 等 黃土塬區(qū)長期不同耕作 覆蓋 措施對表層土壤理化性狀和玉米產量的影響 J 植物營養(yǎng) 與肥料學報 2016 22 6 1558 1567 3 尹曉寧 劉興祿 董鐵 等 蘋果園不同覆蓋材料對土壤與 近地微域環(huán)境及樹體生長發(fā)育的影響 J 中國生態(tài)農業(yè)學 報 2018 26 1 83 95 4 朱曉艷 任萍 林同保 河南省冬小麥土壤生物活性對滴灌 方式的響應 J 中國土壤與肥料 2017 6 51 57 5 張帆 王晨冰 趙秀梅 等 果園壟膜覆蓋對土壤微生物 量碳氮及土壤呼吸的影響 J 核農學報 2018 32 7 1448 1455 6 趙德英 梨園樹盤覆蓋的土壤生態(tài)效應及樹體生理響應研究 73 中國土壤與肥料 2020 2 D 北京 中國農業(yè)科學院 2013 7 王倩 安貴陽 李世芳 等 不同覆蓋模式對旱地蘋果園 土壤養(yǎng)分 微生物和酶活性的影響 J 西北農業(yè)學報 2015 24 7 69 74 8 溫曉霞 殷瑞敬 高茂盛 等 不同覆蓋模式下旱作蘋果園 土壤酶活性和微生物數量時空動態(tài)研究 J 西北農業(yè)學 報 2011 20 11 82 88 9 董博 曾駿 張東偉 等 小麥 玉米免耕輪作對土壤有 機碳 無機碳與微生物量碳含量的影響 J 土壤通報 2013 44 2 376 379 10 王同朝 衛(wèi)麗 田原 等 冬小麥 夏玉米一體化壟作覆蓋 下農田土壤呼吸變化研究 J 農業(yè)環(huán)境保護 2009 28 9 1970 1974 11 萬運帆 李玉娥 高清竹 等 田間管理對華北平原冬小 麥產量土壤碳及溫室氣體排放的影響 J 農業(yè)環(huán)境保護 2009 28 12 2495 2500 12 陳錫時 郭樹凡 汪景寬 等 地膜覆蓋栽培對土壤微生物 種群和生物活性的影響 J 應用生態(tài)學報 1998 9 4 435 439 13 關松蔭 土壤酶及其研究法 M 北京 農業(yè)出版社 1986 274 338 14 夏棟 向家壩水電站工程擾動區(qū)不同恢復方法土壤pH值 養(yǎng)分及酶活性分析 D 宜昌 三峽大學 2011 15 石若夫 微生物學實驗技術 M 北京 北京航空航天大 學出版社 2017 54 58 16 鮑士旦 土壤農化分析 第3版 M 北京 中國農業(yè)出 版社 2000 25 34 17 吳金水 土壤微生物生物量測定方法及其應用 M 北京 氣象出版社 2006 54 64 18 程麗娟 薛泉宏 微生物學實驗技術 M 西安 世界圖 書出版社 2000 181 182 19 臧逸飛 郝明德 張麗瓊 等 26年長期施肥對土壤微生物 量碳 氮及土壤呼吸的影響 J 生態(tài)學報 2015 35 5 1445 1451 20 陳心想 耿增超 王森 等 施用生物炭后 土土壤微生物 及酶活性變化特征 J 農業(yè)環(huán)境科學學報 2014 33 4 751 758 21 邱權 李吉躍 王軍輝 等 西寧南山4種灌木根際和非根 際土壤微生物 酶活性和養(yǎng)分特征 J 生態(tài)學報 2014 34 24 7411 7420 22 王倩 安貴陽 李世芳 等 不同覆蓋模式對旱地蘋果園 土壤養(yǎng)分 微生物和酶活性的影響 J 西北農業(yè)學報 2015 24 7 69 74 23 樊慧敏 王慶江 程福厚 生草和覆蓋對冀南地區(qū)梨園土壤 微生物的影響 J 北方園藝 2015 19 164 166 24 高美英 劉和 秦國新 等 秸桿覆蓋對蘋果園土壤固氮菌 數量年變化的影響 J 果樹學報 2000 3 185 187 25 張劍 高宇 任永峰 等 壟膜集雨種植對土壤微生物及酶 活性的影響 J 土壤通報 2018 49 5 1103 1108 26 黃召存 陳嬌 熊瑛 等 保護性耕作對蠶豆根際土壤微生 物數量和酶活性的影響 J 干旱地區(qū)農業(yè)研究 2018 36 3 79 85 27 徐鍇 趙德英 袁繼存 等 地膜和秸稈覆蓋對梨園土壤酶 活性的影響 J 中國南方果樹 2014 43 6 94 96 28 郭子武 俞文仙 陳雙林 等 林地覆蓋對雷竹林土壤微生 物特征及其與土壤養(yǎng)分制約性關系的影響 J 生態(tài)學報 2013 33 18 5623 5630 29 韓瀏 陳玉章 李瑞 等 秸稈帶狀覆蓋下旱地冬小麥生 長和土壤水分動態(tài)差異 J 核農學報 2018 32 9 1831 1838 30 朱海強 李艷紅 李發(fā)東 艾比湖濕地典型植物群落土壤 酶活性季節(jié)變化特征 J 應用生態(tài)學報 2017 28 4 1145 1154 31 羅來超 呂靜霞 魏鑫 等 氮肥形態(tài)對小麥不同生育期土 壤酶活性的影響 J 干旱地區(qū)農業(yè)研究 2013 31 6 99 102 32 立天宇 康峰峰 韓海榮 等 冀北遼河源自然保護區(qū)土壤 微生物碳代謝對闊葉林葉凋落物組成的響應 J 應用生態(tài) 學報 2015 26 3 715 722 33 張東秋 石培禮 張憲洲 土壤呼吸主要影響因素的研究進 展 J 地球科學進展 2005 7 778 785 34 李曉莎 武寧 劉玲 等 不同秸稈還田和耕作方式對夏玉 米農田土壤呼吸及微生物活性的影響 J 應用生態(tài)學報 2015 26 6 1765 1771 35 周泉 邢毅 馬淑敏 等 西南旱地不同種植模式下土壤呼 吸及水熱因子對極端低溫的響應 J 草業(yè)學報 2017 26 6 37 44 36 熊瑛 王龍昌 趙琳璐 等 保護性耕作下蠶豆田土壤呼吸 及碳平衡特性 J 草業(yè)學報 2017 26 1 13 22 37 王理德 王方琳 郭春秀 等 土壤酶學硏究進展 J 土 壤 2016 48 1 12 21 Effects of different mulching materials on soil biological activities in sheltered vineyard LUO Ling 1 LIU Wei 2 ZHONG Qi 2 WANG Jin 1 L Xiu lan 1 1 Institute of Pomology and Olericulture Sichuan Agricultural University Chengdu Sichuan 611130 2 Horticulture Research Institute Sichuan Academy of Agricultural Sciences Chengdu Sichuan 610066 Abstract A field experiment was conducted to compare the effects of four mulching materials straw ground cloth white plastic film and reflective plastic film and a no mulching control on soil organic carbon soil enzyme activities microbial quantities and its metabolism in a sheltered vineyard The results showed that compared with the situation without mulching except for the soil enzyme comprehensive activity of reflective plastic film mulching was not significantly 74 中國土壤與肥料 2020 2 improved the four mulching materials all significantly increased the comprehensive activities of soil enzyme total microbial quantities microbial biomass carbon and microbial quotient and stimulated the release of soil nutrients in which straw mulching worked best Straw mulching increased soil organic carbon content while ground cloth white plastic film and reflective plastic film mulching reduced soil organic carbon content Soil respiration intensity was enhanced under straw and ground cloth mulching while weakened under white and reflective plastic film mulching The four mulching materials all reduced the soil microbial metabolic quotient and improved the utilization rate of soil organic carbon by microbes and the soil microbial metabolic quotient was the lowest under the white plastic film The principal components an