徐勝濤 王攀磊 何翔 魏加弟 張莉 王美存 王永芬 楊佩文 俞艷春 鄭泗軍

摘要：【目的】研究植物覆蓋對(duì)蕉園土壤養(yǎng)分、酶活性、微生物多樣性和功能微生物的影響，明確植物覆蓋改善蕉園土壤質(zhì)量的效果，為植物覆蓋在香蕉可持續(xù)性生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持?！痉椒ā恳詡鹘y(tǒng)種植方式（裸露土壤）為對(duì)照，以自然生雜草和種植豆科植物大翼豆[Macroptilium atropurpureum（DC.） Urb.]為植物覆蓋處理， 分析植物覆蓋對(duì)云南省蕉園土壤質(zhì)量和和微生物多樣性的影響。【結(jié)果】植物覆蓋可有效提升蕉園非根際土壤的有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量，自然生雜草和豆科植物覆蓋處理分別較裸露土壤對(duì)照顯著增加24.80%～39.62%和31.63%～89.54%（P<0.05，下同），但對(duì)根際土壤的理化性質(zhì)影響較小。植物覆蓋顯著影響根際和非根際土壤的酶活性，與裸露土壤對(duì)照相比，自然生雜草和豆科植物覆蓋處理的根際土壤蔗糖酶和磷酸酶活性分別增加40.32%～52.92%和9.21%～43.10%，土壤過(guò)氧化氫酶活性下降5.88%～26.94%;非根際土壤的蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性分別增加26.82%～114.98%、19.85%～65.77%和22.52%～33.82%;與香蕉定植前相比，植物覆蓋明顯提升了根際土壤的蔗糖酶和脲酶活性，顯著提升了非根際土壤的蔗糖酶和過(guò)氧化氫酶活性。植物覆蓋影響根際和非根際土壤的微生物多樣性指數(shù)，與香蕉定植前相比，蕉園土壤微生物多樣性指數(shù)總體上呈下降趨勢(shì);植物覆蓋顯著影響非根際土壤的碳氮功能拷貝數(shù)，與裸露土壤對(duì)照相比，固碳微生物（cbbL-R）、固氮微生物（nifH）、氨氧化古菌（amoA-A）和氨氧化細(xì)菌（amoA-B）的碳氮功能基因拷貝數(shù)分別增加55.97%～69.28%、39.60%～46.36%、16.52%～379.39%和23.98%～48.15%，但對(duì)根際土壤的影響較小?！窘Y(jié)論】植物覆蓋能有效提升蕉園土壤質(zhì)量，特別是非根際土壤的微生物多樣性指數(shù)和碳氮功能基因拷貝數(shù)等指標(biāo)，而對(duì)根際土壤影響較小。不同覆蓋處理中，豆科植物覆蓋效果優(yōu)于自然生雜草覆蓋。

關(guān)鍵詞： 植物覆蓋;香蕉;土壤質(zhì)量;土壤微生物多樣性;碳氮功能基因

0 引言

【研究意義】在香蕉生產(chǎn)過(guò)程中，為避免雜草與香蕉的水肥競(jìng)爭(zhēng)，蕉農(nóng)通常會(huì)去除雜草，因此造成長(zhǎng)期的地表裸露，同時(shí)過(guò)量施用化肥造成土壤酸化和板結(jié)，直接導(dǎo)致蕉園土壤出現(xiàn)不同程度的退化，降低了蕉園的生產(chǎn)力，嚴(yán)重影響香蕉產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展（Zhong et al.，2014;Ahumuza et al.，2015）。土壤退化是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要限制因素之一，特別是土壤裸露造成的土壤水分和養(yǎng)分流失，嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性、高效性、高產(chǎn)性和優(yōu)質(zhì)性（Qu et al.，2014;Wu et al.，2014）。植物覆蓋作為一種有效的保護(hù)性耕作方式，能改善土壤質(zhì)量，提高作物對(duì)養(yǎng)分的吸收和利用。因此，研究植物覆蓋對(duì)蕉園土壤質(zhì)量及微生物多樣性的影響，對(duì)香蕉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及土壤的健康可持續(xù)利用均具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】已有研究表明，植物覆蓋能改善土壤結(jié)構(gòu)，含蓄水分和養(yǎng)分，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量和碳活性物質(zhì)，促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)和繁殖（Kim et al.，2013;Nascente et al.，2013），進(jìn)而促進(jìn)土壤養(yǎng)分的良性代謝循環(huán)，增加土壤中可被作物利用的養(yǎng)分（Piotrowska and Wilczewski，2012）。香蕉套種咖啡能有效改善園地環(huán)境，降低病蟲(chóng)害發(fā)生，提高資源利用率，達(dá)到提質(zhì)增效的效果（范國(guó)明，2003）;秋植香蕉和辣椒復(fù)合生產(chǎn)模式通過(guò)對(duì)辣椒的根系腐爛和莖葉回田，有效改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤養(yǎng)分，促進(jìn)香蕉苗生長(zhǎng)，提高香蕉產(chǎn)量（柯開(kāi)文等，2012）;秋植蕉園套種大白菜能增加復(fù)種指數(shù)，改變蕉園單一作物群體，減少病蟲(chóng)害發(fā)生，抑制和減少雜草的危害（黃繼慶等，2012）;蕉園套種魔芋可實(shí)現(xiàn)資源共享、效益雙贏，為蕉農(nóng)增產(chǎn)增收（李進(jìn)波等，2015）;蕉園套種韭菜可顯著提高土壤酶活性和微生物數(shù)量，對(duì)香蕉枯萎病有明顯的抑制效果（趙明等，2015）;蕉園套種紅薯配合復(fù)合菌肥能顯著促進(jìn)香蕉生長(zhǎng)，改善土壤根際生態(tài)，抑制香蕉枯萎病的發(fā)生（汪軍等，2019）。以上研究均表明，蕉園套種其他作物，有利于增加蕉園土壤的生物多樣性，可在一定程度上提高土壤質(zhì)量，同時(shí)提高蕉園的經(jīng)濟(jì)效益。【本研究切入點(diǎn)】植物覆蓋作為一種保護(hù)性耕作措施，能有效提升土壤質(zhì)量，特別是在雜草防控、涵養(yǎng)土壤水分和養(yǎng)分、控制水土流失等方面的作用效果顯著，已逐漸顯示出其對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)的重要性（Mbuthia et al.，2015;Chocano et al.，2016）。但由于與傳統(tǒng)種植模式的理念相悖，現(xiàn)階段針對(duì)植物覆蓋在香蕉生產(chǎn)中應(yīng)用的研究較少?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】擬通過(guò)定位試驗(yàn)，研究植物覆蓋對(duì)蕉園土壤養(yǎng)分、酶活性、微生物多樣性和功能微生物的影響，明確植物覆蓋改善蕉園土壤質(zhì)量的效果，以期為覆蓋植物在香蕉可持續(xù)性生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)地概況及試驗(yàn)材料

試驗(yàn)區(qū)位于云南省保山市潞江鎮(zhèn)云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶亞熱帶經(jīng)濟(jì)作物研究所科技示范園內(nèi)（東經(jīng)98°53′14″，北緯24°57′58″），海拔約700 m，年平均氣溫21.3 ℃，全年基本無(wú)霜，絕對(duì)最高氣溫40.4 ℃，絕對(duì)最低氣溫0.2 ℃，≥10 ℃活動(dòng)積溫7800 ℃，年日照時(shí)數(shù)2333.7 h，年降水量750 mm，年蒸發(fā)量2100 mm，相對(duì)濕度70%，屬于亞熱帶干熱河谷氣候類(lèi)型。土壤屬砂壤土，試驗(yàn)地土壤、氣候條件和土壤類(lèi)型均能滿(mǎn)足香蕉正常生長(zhǎng)。香蕉品種選擇該試驗(yàn)區(qū)主栽品種云蕉1號(hào)，在該地區(qū)生長(zhǎng)周期約1年。

1. 2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)以傳統(tǒng)種植方式（裸露土壤）為對(duì)照（CK），以自然生雜草覆蓋（Natural weed，NW）和人工種植豆科植物大翼豆[Macroptilium atropurpureum（DC.）Urb.]覆蓋（Cover plant，CP）為植物覆蓋處理。自然生雜草在生長(zhǎng)前期保持在30 cm高度，避免前期雜草遮蔽香蕉，影響香蕉生長(zhǎng);人工種植大翼豆為典型覆蓋植物，具有良好的固土和增加土壤氮素作用，且適應(yīng)性較強(qiáng)（李樹(shù)云等，1996），可在該試驗(yàn)區(qū)種植，但在香蕉生長(zhǎng)前期，需保證60%以上的覆蓋度才能達(dá)到覆蓋效果。試驗(yàn)設(shè)4次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。香蕉苗采取寬窄行種植，寬行行距3.5 m，窄行行距1.5 m，香蕉苗在窄行上采取“之”字形種植，株距2.0 m，小區(qū)面積100.0 m2，每小區(qū)定植香蕉苗40株，具體種植方式參照?qǐng)D1。2017年7月定植香蕉苗，香蕉栽培和水肥管理參照當(dāng)?shù)叵憬斗N植模式。

1. 3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1. 3. 1 土壤理化性質(zhì) 以S形沿小區(qū)對(duì)角線采集土壤樣品，分為根際和非根際土壤，根際土壤為香蕉假莖周?chē)?0 cm內(nèi)的土壤，非根際土壤為寬行種植覆蓋植物的土壤。采樣時(shí)間為2017年7月和2018年7月，取樣深度為0～30 cm。土壤樣品一部分自然風(fēng)干，過(guò)75目篩后備用;一部分-80 ℃冷凍干燥除去水分后-80 ℃保存，用于土壤微生物多樣性和功能微生物定量分析。土壤pH采用pH計(jì)（水∶土=2.5∶1）測(cè)定，有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定，堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，速效磷含量采用碳酸氫鈉—鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀含量采用醋酸銨—火焰光度計(jì)法測(cè)定。

1. 3. 2 土壤酶活性 土壤過(guò)氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測(cè)定;土壤蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定;土壤磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定，根據(jù)土壤pH，分別采用堿性和酸性測(cè)定方法;土壤脲酶活性采用靛酚藍(lán)比色法測(cè)定。

1. 3. 3 土壤微生物多樣性 DNA提?。河肙MEGA土壤DNA提取試劑盒提取土壤微生物總DNA，提取方法參照操作說(shuō)明。每份土樣3個(gè)重復(fù)。采用NanoDrop 2000分光光度計(jì)和0.8%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)所提取DNA的質(zhì)量、濃度及完整性。

PCR擴(kuò)增：以稀釋后的基因組DNA為模板，根據(jù)測(cè)序區(qū)域的選擇，使用帶Barcode的特異引物，New England Biolabs公司的Phusion? High-Fidelity PCR Master Mix with GC Buffer及高效和高保真的酶進(jìn)行PCR擴(kuò)增，確保擴(kuò)增效率和準(zhǔn)確性。引物對(duì)應(yīng)區(qū)域：16S V4區(qū)引物為515F/806R，515F：5'-GTG CCAGCMGCCGCGGTAA-3'，806R：5'-GGACTACHVG GGTWTCTAAT-3';真菌ITS rRNA基因擴(kuò)增引物為ITS1：5'-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3'和ITS4：5'-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3'。

PCR擴(kuò)增產(chǎn)物混樣和純化：根據(jù)PCR擴(kuò)增產(chǎn)物濃度進(jìn)行等濃度混樣，充分混勻后使用2.0%瓊脂糖凝膠電泳進(jìn)行檢測(cè)，使用Thermo Scientific公司的GeneJET膠回收試劑盒回收產(chǎn)物。

文庫(kù)構(gòu)建和上機(jī)測(cè)序：使用New England Biolabs公司的NEB Next? UltraTM DNA Library Prep Kit for Illumina建庫(kù)試劑盒進(jìn)行文庫(kù)構(gòu)建，構(gòu)建好的文庫(kù)經(jīng)Qubit定量和文庫(kù)檢測(cè)合格后，委托上海派森諾生物科技有限公司采用Illumina MiSeq高通量測(cè)序平臺(tái)進(jìn)行測(cè)序分析。

1. 3. 4 土壤微生物功能基因定量分析 碳氮功能微生物絕對(duì)定量：以土壤微生物總DNA為模板，PCR擴(kuò)增固碳微生物（cbbL-R）、固氮微生物（nifH）、氨氧化古菌（amoA-A）和氨氧化細(xì)菌（amoA-B）的特異性基因片段，并克隆到pMD-18T載體上，挑選陽(yáng)性克隆進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)并委托上海派森諾基因科技有限公司測(cè)序;所得序列在NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行序列同源性分析。抽提經(jīng)測(cè)序鑒定為陽(yáng)性克隆的質(zhì)粒，用紫外分光光度計(jì)測(cè)定其DNA濃度，按公式換算成拷貝數(shù)，制成標(biāo)準(zhǔn)品。具體計(jì)算公式為：拷貝數(shù)（copy number/μL）=6.02×1023（copy number/mol）×質(zhì)粒濃度（ng/μL）×10-9/[（載體分子量+插入片段分子量）×660]（g/mol）。引物對(duì)應(yīng)區(qū)域?yàn)椋汗烫嘉⑸铮╟bbL-R）F：5'-AAGG AYGACGAGAACATC-3'，R：5'-TGCAGSATCATGT CRTT-3'，270 bp;固氮微生物（nifH）F：5'-ACCCGCC TGATCCTGCACGCCAAGG-3'，R：5'-ACGATGTA GATTTCCTGGGCCTTGTT-3'，280 bp;氨氧化細(xì)菌（amoA-B）F：5'-CTGGGGTTTCTACTGGTGGTC-3'，R：5'-GCAGTGATCATCCAGTTGCG-3'，100 bp;氨氧化古菌（amoA-A）F：5'-ATAGAGCCTCAAGTAG GAAAGTTCTA-3'，R：5'-CCAAGCGGCCATCCAG CTGTATGTCC-3'，100 bp。將標(biāo)準(zhǔn)品稀釋后作為模板在熒光定量PCR儀[TIB8600，泰普生物科學(xué)（中國(guó)）有限公司]上進(jìn)行擴(kuò)增，建立質(zhì)粒拷貝數(shù)濃度與Ct間的定量標(biāo)準(zhǔn)曲線和線性回歸方程。通過(guò)熒光定量PCR檢測(cè)各處理DNA樣品的Ct，然后計(jì)算出特異性基因片段拷貝數(shù)目。具體操作方法參照Walker（2001）的反應(yīng)體系及擴(kuò)增程序。

1. 4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Tukey HSD檢驗(yàn)不同處理間的差異顯著性，數(shù)據(jù)差異性采用R語(yǔ)言進(jìn)行相應(yīng)的分析，以Sigmaplot 10.0制圖。

2 結(jié)果分析

2. 1 植物覆蓋對(duì)蕉園土壤理化性質(zhì)的影響

由表1可知，與CK相比，植物覆蓋處理根際土壤的pH顯著降低（P<0.05，下同），有效磷含量明顯增加，其他理化性質(zhì)基本無(wú)顯著變化（P>0.05）;植物覆蓋能有效增加非根際土壤的有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量， NW和CP處理的非根際土壤有機(jī)質(zhì)含量分別顯著增加24.85%和39.72%，堿解氮含量顯著增加31.62%和89.52%。與香蕉定植前的土壤相比，種植香蕉后根際土壤pH和有機(jī)質(zhì)呈明顯下降趨勢(shì)，降幅分別為11.18%～21.46%和25.09%～34.16%，但電導(dǎo)率、堿解氮、有效磷和有效鉀含量呈明顯上升趨勢(shì)，升幅分別為31.86%～35.40%、81.59%～87.78%、61.09%～111.75%和73.42%～85.45%;非根際土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷和有效鉀含量下降明顯，降幅分別為19.81%～42.61%、6.10%～30.39%和24.97%～37.20%，電導(dǎo)率明顯增加，增幅為36.28%～53.98%。

2. 2 植物覆蓋對(duì)蕉園土壤酶活性的影響

由圖2可看出，植物覆蓋對(duì)蕉園不同類(lèi)型土壤的蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶、脲酶和磷酸酶活性均有不同程度的影響，植物覆蓋不同處理的酶活性在根際土壤和非根際土壤間存在明顯差異。在根際土壤中，植物覆蓋處理對(duì)土壤蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶和磷酸酶活性影響明顯，對(duì)土壤脲酶活性影響不明顯，與CK相比，NW和CP處理的根際土壤蔗糖酶活性分別增加40.32%和52.92%，土壤磷酸酶活性分別增加43.10%和9.21%，土壤過(guò)氧化氫酶活性則下降26.94%和5.88%;在非根際土壤中，與CK相比，NW和CP處理的土壤蔗糖酶活性分別增加26.82%和114.98%，脲酶活性分別增加19.85%和65.77%，土壤磷酸酶活性分別增加22.52%和33.82%。與香蕉定植前相比，植物覆蓋處理明顯提升了根際土壤蔗糖酶和脲酶活性，對(duì)非根際土壤蔗糖酶和過(guò)氧化氫酶活性也有明顯提升作用。由此可見(jiàn)，植物覆蓋能有效影響根際和非根際土壤的酶活性，而這些酶參與土壤中的碳氮代謝循環(huán)和生理生化反應(yīng)，說(shuō)明植物覆蓋能有效改善土壤的養(yǎng)分循環(huán)，與植物覆蓋能顯著影響土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量的結(jié)果具有良好的一致性。

2. 3 植物覆蓋對(duì)蕉園土壤微生物多樣性指數(shù)的影響

對(duì)于微生物群落而言，不同的指數(shù)對(duì)于衡量群落多樣性的側(cè)重點(diǎn)各不相同，常用的度量指數(shù)主要包括側(cè)重于體現(xiàn)群落豐富度的Chao1和ACE指數(shù)，以及兼顧群落均勻度的Shannon和Simpson指數(shù)。由表2可知，植物覆蓋對(duì)根際和非根際土壤的微生物多樣性指數(shù)影響存在明顯差異，對(duì)土壤真菌和細(xì)菌的多樣性指數(shù)影響效果也存在一定差異。植物覆蓋顯著影響了根際土壤真菌的ACE和Shannon指數(shù)，與CK相比有所降低;植物覆蓋也顯著影響非根際土壤真菌的Chao1和ACE指數(shù)，與根際土壤不同，CP處理非根際土壤真菌的Chao1和ACE指數(shù)較CK呈顯著提升趨勢(shì)，但NW處理較CK均有不同程度的降低。與香蕉定植前的土壤相比，根際和非根際土壤的真菌多樣性指數(shù)，除CP處理非根際土壤外，均呈下降趨勢(shì)。植物覆蓋后的土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)與真菌多樣性指數(shù)存在一定差異，植物覆蓋處理顯著影響根際土壤細(xì)菌的Chao1、ACE和Shannon指數(shù)，與CK相比，根際土壤的細(xì)菌多樣性指數(shù)整體上呈下降趨勢(shì)，而對(duì)非根際土壤的細(xì)菌多樣性指數(shù)影響不顯著;與定植前的土壤相比，根際和非根際土壤的細(xì)菌多樣性指數(shù)，除CP處理非根際土壤外，其他植物覆蓋處理均出現(xiàn)一定程度的下降趨勢(shì)，與土壤真菌多樣性指數(shù)有較好的一致性，說(shuō)明種植香蕉后的蕉園土壤微生物，無(wú)論真菌還是細(xì)菌，微生物多樣性指數(shù)均出現(xiàn)下降，可能與香蕉生產(chǎn)中化肥施用較多，造成土壤不同程度的退化有關(guān)。

2. 4 植物覆蓋對(duì)蕉園土壤碳氮功能基因拷貝數(shù)的影響

土壤碳氮功能微生物參與土壤的碳氮代謝循環(huán)，體現(xiàn)了可利用碳氮的再生產(chǎn)能力，直接反映了土壤生產(chǎn)力的潛力。由圖3可看出，植物覆蓋處理對(duì)根際和非根際土壤中的cbbL-R、nifH、amoA-A和amoA-B等功能基因拷貝數(shù)有明顯影響，尤其是對(duì)非根際土壤的碳氮功能基因拷貝數(shù)影響顯著，與CK相比，NW和CP處理的cbbL-R基因拷貝數(shù)分別增加55.97%和69.28%，nifH基因拷貝數(shù)分別增加39.60%和46.36%，amoA-A基因拷貝數(shù)分別增加16.52%和379.39%，amoA-B基因拷貝分別增加23.98%和48.15%;但對(duì)根際土壤的碳氮功能基因拷貝數(shù)影響效果有限。與香蕉定植前的土壤相比，蕉園根際和非根際土壤的nifH基因和amoA-B基因拷貝數(shù)均呈一定程度的上升趨勢(shì)，但蕉園非根際土壤的cbbL-R基因和amoA-A基因拷貝數(shù)呈一定程度的下降趨勢(shì)。

2. 5 植物覆蓋蕉園不同類(lèi)型土壤指標(biāo)的主成分分析結(jié)果

根據(jù)土壤的理化性質(zhì)、酶活性及碳氮功能基因等指標(biāo)，對(duì)不同土壤類(lèi)型、根際和非根際植物覆蓋處理進(jìn)行主成分分析。由圖4-A可知，蕉園根際和非根際土壤區(qū)域的土壤指標(biāo)能被明顯區(qū)分開(kāi)，第一主成分（PC1）的貢獻(xiàn)率為56.68%，第二主成分（PC2）的貢獻(xiàn)率為18.22%，前2個(gè)主成分累計(jì)解釋變量方差的74.90%。在非根際土壤中，植物覆蓋明顯影響土壤pH、nifH基因和過(guò)氧化氫酶活性，而對(duì)根際土壤的影響主要集中在土壤堿解氮、有效磷、有效鉀、amoA-A基因和cbbL-R基因等。由圖4-B可知，植物覆蓋處理非根際土壤指標(biāo)的主成分分析能有效區(qū)分不同處理，特別是CK和CP處理差異明顯，PC1的貢獻(xiàn)率為57.32%，PC2的貢獻(xiàn)率為18.14%，前2個(gè)主成分累計(jì)解釋變量方差的75.46%。由圖4-C可知，植物覆蓋處理根際土壤指標(biāo)的主成分分析各處理重合度較高，不能進(jìn)行有效區(qū)分，PC1的貢獻(xiàn)率為31.76%，PC2的貢獻(xiàn)率為21.93%，前2個(gè)主成分累計(jì)解釋變量方差的53.69%。通過(guò)不同土壤類(lèi)型、根際和非根際植物覆蓋處理的土壤指標(biāo)主成分分析可知，植物覆蓋主要影響非根際土壤，對(duì)根際土壤影響較小，但非根際土壤由于覆蓋植物的功能存在一定差異，導(dǎo)致其在不同土壤指標(biāo)上主成分分析有明顯差異。

3 討論

綠色植物覆蓋已逐漸成為現(xiàn)代果業(yè)生態(tài)可持續(xù)生產(chǎn)的重要方式（Farzanian et al.，2010）。本研究結(jié)果表明，植物覆蓋能有效改善非根際土壤理化性質(zhì)，顯著提升非根際土壤部分種類(lèi)酶活性和碳氮功能基因拷貝數(shù)，同時(shí)蕉園非根際土壤真菌Chao1和ACE多樣性指數(shù)均出現(xiàn)一定程度的上升趨勢(shì)，與Qian等（2015）、沈鵬飛等（2019）認(rèn)為覆蓋措施能有效提升蘋(píng)果園土壤理化性質(zhì)、酶活性和微生物群落的研究結(jié)果一致，也與楊亞?wèn)|等（2017）研究認(rèn)為豆科植物間作能有效提升土壤理化性質(zhì)和固氮基因拷貝數(shù)的結(jié)果相似，充分說(shuō)明本研究中的植物覆蓋能有效提升蕉園的土壤理化質(zhì)量，可作為蕉園土壤可持續(xù)利用的重要栽培措施。根際土壤中的電導(dǎo)率、堿解氮、有效磷和有效鉀含量的明顯上升，主要與香蕉種植過(guò)程中大量施用化肥有關(guān)。而自然生雜草和豆科植物覆蓋處理較裸露土壤可有效增加非根際土壤的有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量，其原因在于植物覆蓋能有效增加土壤的碳氮源，自然生雜草能有效增加土壤碳源，豆科植物能有效增加土壤氮源，因此植物覆蓋處理有效提升了土壤的有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量。同時(shí)，植物覆蓋有效提升了蕉園非根際土壤pH、微生物多樣性和功能微生物的基因拷貝數(shù)，說(shuō)明植物覆蓋可有效改善蕉園非根際土壤生產(chǎn)潛力，依托于本研究的寬窄行設(shè)計(jì)，可為香蕉與植物覆蓋的休閑輪作栽培模式提供潛在可行的技術(shù)方案。

本研究發(fā)現(xiàn)，不同植物覆蓋處理間存在一定差異，相對(duì)于裸露土壤，自然生雜草和豆科植物覆蓋處理均能有效提升土壤理化指標(biāo)和微生物多樣性，但兩者在提升土壤的質(zhì)量上存在一定差異，自然生雜草處理中為牛筋草[Eleusine indica（L.） Gaertn.]，是一種禾本科雜草，具存在一定固碳作用，但與作物有一定的水肥競(jìng)爭(zhēng)，而豆科植物覆蓋處理中種植的為大翼豆，是一種優(yōu)良的豆科覆蓋植物，具有固氮作用（董春華等，2016;張德和龍會(huì)英，2017）。本研究結(jié)果認(rèn)為自然生雜草處理對(duì)有機(jī)質(zhì)含量和固碳功能基因拷貝數(shù)影響明顯，而豆科植物覆蓋處理對(duì)固氮功能基因拷貝數(shù)影響明顯，這些土壤相關(guān)指標(biāo)結(jié)果與設(shè)置的不同覆蓋處理直接相關(guān)。不同覆蓋處理在非根際處理的土壤中差異明顯，而在根際土壤中差異較小。總體來(lái)說(shuō)，豆科植物覆蓋處理對(duì)蕉園土壤質(zhì)量的影響優(yōu)于自然生雜草處理，且兩個(gè)覆蓋處理對(duì)土壤的影響顯著優(yōu)于裸露土壤對(duì)照。有研究認(rèn)為覆蓋植物與種植作物間確實(shí)存在水肥競(jìng)爭(zhēng)情況，尤其是在水肥和光照競(jìng)爭(zhēng)壓力較大的生育期（劉小勇等，2014），但本研究表明在根際土壤中主要養(yǎng)分差異不明顯，說(shuō)明在根際土壤中，覆蓋處理對(duì)香蕉的水肥競(jìng)爭(zhēng)較小，但在非根際土壤中養(yǎng)分有一定的差異，說(shuō)明覆蓋主要提升蕉園的非根際土壤質(zhì)量，而對(duì)根際土壤的影響較小。本研究?jī)H從土壤的理化指標(biāo)、酶活性、微生物多樣性指數(shù)和碳氮功能基因拷貝數(shù)等方面探析植物覆蓋對(duì)蕉園土壤質(zhì)量的影響，對(duì)整個(gè)蕉園生態(tài)系統(tǒng)的影響尚有待進(jìn)一步系統(tǒng)研究。

植物覆蓋能有效提升果園土壤的水肥涵養(yǎng)能力，降低地表溫度，有效促進(jìn)果樹(shù)作物的生長(zhǎng)，進(jìn)而提升產(chǎn)量和品質(zhì)（曹銓等，2016;溫美娟等，2016;白崗栓等，2018）;也能降低馬鈴薯和南瓜等作物的病害（Everts，2002;Larkin et al.，2010），同時(shí)增加農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，降低作物蟲(chóng)害的發(fā)生程度（Erenstein，2003;Gardiner et al.，2009）。本研究?jī)H從土壤質(zhì)量的角度對(duì)不同處理和土壤類(lèi)型進(jìn)行比較，未對(duì)土壤的溫度、水分和品質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)土壤相關(guān)指標(biāo)的研究，表明植物覆蓋對(duì)土壤質(zhì)量有提升作用。但本研究覆蓋年限僅為一年，其對(duì)香蕉產(chǎn)量和品質(zhì)及對(duì)不同病害的影響程度和規(guī)律也有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

植物覆蓋能有效提升蕉園土壤質(zhì)量，特別是非根際土壤的微生物多樣性指數(shù)和碳氮功能基因拷貝數(shù)等指標(biāo)，而對(duì)根際土壤影響較小。不同覆蓋處理中，豆科植物覆蓋效果優(yōu)于自然生雜草覆蓋。

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（責(zé)任編輯 王 暉）