不同肥料配施對克瑞森葡萄根區(qū)土壤微生態(tài)的影響

張錦強，蘇學德，李鵬程，楊湘，李銘，郭紹杰

(新疆農(nóng)墾科學院林園所，庫爾勒香梨種質(zhì)創(chuàng)新與提質(zhì)增效兵團重點實驗室，新疆 石河子 832000)

新疆具有獨特的氣候條件，是我國鮮食葡萄優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)之一，所產(chǎn)的葡萄果實營養(yǎng)豐富、產(chǎn)量高、品質(zhì)俱佳，深受消費者喜歡。然而種植戶在葡萄種植管理過程中一直以化肥或農(nóng)家肥單一施用為主，因此出現(xiàn)了一些問題。隨著化肥的大量施入造成了土地板結，土壤養(yǎng)分失調(diào)，破壞了生態(tài)環(huán)境[1]；單施有機肥增加了土壤重金屬含量，并加大了土壤溫室氣體(CO2、CH4)的排放，對環(huán)境造成了一定的影響，并且單施有機肥無法滿足果樹生長的需求[2-3]。近年來，隨著果樹種植技術的不斷提高，在肥料的高效使用上有了更深入的研究。李榮飛等[4]、李燕青等[5]、Rahman等[6]研究發(fā)現(xiàn)，通過肥料配施會增加土壤養(yǎng)分，提高果實產(chǎn)量及品質(zhì)，并減少對環(huán)境的污染。土壤理化性質(zhì)和土壤微生物群落結構是反映土壤好壞的重要指標，通過調(diào)控土壤養(yǎng)分、有機質(zhì)含量、微生物群落結構等，可最終達到提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的目的[7]。柳曉磊等[8]研究發(fā)現(xiàn)，復合微生物菌劑與氨基酸水溶肥組合施用可有效改善土壤養(yǎng)分，促進了有效磷、水解氮、速效鉀的顯著增加，并改善了微生物群落結構。陳佳等[9]研究發(fā)現(xiàn)，復合肥與腐殖酸配施使得土壤中堿解氮、速效磷、速效鉀等顯著增加。王麗麗等[10]研究發(fā)現(xiàn)，微生物有機肥結合土壤改良劑顯著增加了土壤細菌和放線菌數(shù)量，降低了土壤中真菌的數(shù)量，能有效防控煙草青枯病和減緩連作生物障礙。不同肥料的組分配比會對葡萄根區(qū)土壤理化性質(zhì)、微生物群落結構、果樹生長發(fā)育產(chǎn)生不同影響。目前，市場上有機肥的種類很多，其成分和特性均存在差異，養(yǎng)分釋放能力也不一致，對同一土壤的作用效果也不盡相同[11]。本試驗通過對不同肥料種類的配施和相同肥料之間不同量的配施，來研究各種配施方式對葡萄根區(qū)不同深度土層土壤理化性質(zhì)和微生物群落結構的變化特征的影響，旨在探索能顯著改善土壤肥力的最佳肥料配比方式，為克瑞森葡萄高效生產(chǎn)提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點位于新疆農(nóng)墾科學院林園所葡萄試驗示范園內(nèi)(N 44.27°，E 85.94°)，海拔443 m，夏季氣候干旱，屬典型的溫帶大陸性氣候，溫差較大，光熱資源充足，降水稀少，蒸發(fā)強烈，多年平均降水量為200 mm，平均蒸發(fā)量為1 600 mm。土壤類型為荒漠土，質(zhì)地為砂壤。

1.2 試驗材料

供試材料：樹齡3 a的克瑞森無核葡萄，株行距為0.6 m×3.0 m，采用“飛鳥形”樹形和“弓棚架”架式[12]。

供試肥料：①復合微生物菌劑，(有機質(zhì)≥ 50%，N+P2O5+K2O≥ 3%，有效活菌數(shù)≥1億/g)黑色顆粒狀；②生物腐殖酸肥料土壤調(diào)理劑(以下簡稱“腐殖酸肥”)(有機質(zhì)≥75%，N+P2O5+K2O≥ 4%，腐殖酸≥ 50%)，黃色粉狀；③復合微生物土壤改良劑(以下簡稱“土壤改良劑”)(有機質(zhì)≥ 50%，N+P2O5+K2O≥3%，有效活菌數(shù)≥5億/g)，黃褐色粉狀，作基肥；④磷酸鉀銨(N+P2O5+K2O≥ 60%，N≥6、P≥12、K≥42)大量元素水溶肥料。

1.3 試驗設計

試驗于2015年5～10月進行，在克瑞森葡萄的新梢速長期(花前)進行不同施肥處理、具體處理方案見表1。每個小區(qū)(約600 m2)為1個處理，每個處理隨機選擇1行，重復3次。各施肥處理中的復合微生物菌劑、腐殖酸肥、土壤改良劑采用開溝基施的方法分兩次施入，在灌溉前2～3 d，選擇距離葡萄主干一側40 cm處人工開溝(20 cm寬、30 cm深)，撒勻后覆土，5個處理除肥料種類不同外，其他栽培管理措施均相同。

表1 克瑞森葡萄不同施肥處理

1.4 樣品采集

在葡萄成熟采摘后，采用5點法，分別在每個處理隨機選5個點，每個點距葡萄主干45 cm處，分別采集 0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土層的土樣，分層混合裝入無菌自封袋內(nèi)、標記密封，帶回實驗室自然風干、磨碎、過篩、裝袋、貼標簽以備用。

1.5 測定方法

土壤化學性質(zhì)：全氮(total N，TN)，采用凱氏定氮法測定；有效磷(available P，AP)，用碳酸氫鈉浸提，鉬銻抗比色法測定；速效鉀(available K，AK)，用原子吸收分光光度計法測定；有機質(zhì)(SOM)，用重鉻酸鉀容量法測定；pH值(土水比1∶1)用酸度計測定[13]。

土壤微生物：真菌(fungus)，細菌(bacteria)，放線菌(actinomycete)，采用常規(guī)稀釋平板法[14]。

1.6 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Excel 2007軟件進行基本分析，并用SPSS 19進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 不同肥料配施對不同土層微生物數(shù)量的影響

從不同土層的真菌分布來看，CK處理的真菌數(shù)隨著土層深度的增加急劇增加，其中T4處理的真菌主要分布在20～40 cm的土層，且顯著高于其他土層，T1、T2、T3處理的真菌數(shù)量隨著土層深度的增加而減少。CK處理的細菌數(shù)量隨土層深度增加而增加，而T1、T2、T4處理細菌數(shù)量分布與CK相反，主要分布在0～20 cm土層，T3處理細菌數(shù)量以20～40 cm土層分布居多。T1、T2、T3、T4處理的放線菌主要分布在0～20 cm，并隨土層深度的增加呈遞減趨勢，但CK中放線菌數(shù)量隨土層深度增加而增加。從微生物總量看，T3處理的微生物總量最多，是對照的1.3倍。真菌數(shù)量在不同土層的平均數(shù)依次為T4>T1>T3>CK>T2，細菌數(shù)量在不同土層的平均數(shù)依次為T3>CK >T1>T4>T2，放線菌數(shù)量在不同土層的平均數(shù)依次為T3>CK>T2>T4>T1，微生物總量在不同土層的平均數(shù)依次為T3>CK>T4>T1>T2。

表2 不同肥料配施對不同土層微生物數(shù)量的影響

2.2 不同肥料配施對不同土層土壤理化性質(zhì)的影響

由圖1可知，T1處理顯著增加了0～20 cm土層pH值，較對照增加了7.1%(P<0.05)，而其他各處理對0～20 cm土層pH影響不大。在20～40 cm和40～60 cm土層，各肥料配施較對照pH值均無顯著差異(P>0.05)。

圖1 不同肥料配施對不同土層pH值的影響

由圖2可知，在0～20 cm土層，除T4處理外，其他各處理土壤有機質(zhì)含量較對照均顯著降低(P<0.05)，T1、T2、T3處理土壤有機質(zhì)含量分別較對照降低了31.3%、13.13%、21.88%.在20～40 cm土層，除T4處理外，T1、T2、T3處理均顯著降低了土壤有機質(zhì)含量，其中T2處理降低最明顯，較對照降低了33.60%。在40～60 cm土層，各處理土層有機質(zhì)均顯著低于對照。

圖2 不同肥料配施對不同土層有機質(zhì)含量的影響

由圖3可知，不同肥料配施各處理土層水解性氮含量均顯著低于對照同土層土壤水解性氮含量。在0～20 cm，T1處理與對照差異顯著，較對照下降了60.49%。在20～40 cm，同樣T1處理較對照下降最多(P<0.05)。而在40～60 cm，T4處理較對照下降最多(P<0.05)。

圖3 不同肥料配施對不同土層水解性氮含量的影響

由圖4可知，在0～20 cm，T4處理有效磷含量較對照顯著增加，其他各處理與對照無顯著性差異。在20～40 cm，T2和T4處理有效磷含量均顯著高于對照，較對照分別增加了33.6%和126.4%。在40～60 cm，T3處理土壤有效磷含量增加最明顯，較對照增加了116.4%。

圖4 不同肥料配施對不同土層有效磷含量的影響

由圖5可知，在0～20 cm土層，T4處理顯著增加了土壤速效鉀含量，較對照增加了60.10%，而T1和T4處理較對照土壤速效鉀含量顯著下降。在20～40 cm土層，T2和T4處理顯著增加了土壤速效鉀含量，分別較對照增加了30.14%和48.33%。在40～60 cm土層，除T1外，其他各處理與對照均無顯著性差異。

圖5 不同肥料配施對不同土層速效鉀含量的影響

2.3 相關性分析

通過不同肥料配施對土壤理化性質(zhì)和微生物種類進行相關性分析。由表3可知，土壤有機質(zhì)含量與土壤pH呈顯著負相關(P<0.05)；土壤水解性氮含量與土壤pH呈極顯著負相關(P<0.01)，而與土壤有機質(zhì)含量呈極顯著正相關(P<0.01)；土壤有效磷含量與土壤pH呈顯著負相關(P<0.05)，而與土壤水解性氮含量呈顯著正相關(P<0.05)。土壤微生物與其他各指標之間的相關性不強。

表3 各指標之間相關性

3 討論

不同肥料配施對葡萄根區(qū)土壤微生物和土壤理化性質(zhì)均有一定的影響。土壤微生物作為土壤中最活躍的成分，其參與了土壤有機質(zhì)、礦物質(zhì)的分解以及氮素的固定和轉化，是土壤養(yǎng)分的貯藏庫和周轉庫，對土壤的形成和發(fā)育具有重要的作用[15-18]。本研究結果表明，T1、T3、T43種肥料配施方法均明顯增加了土壤中真菌的數(shù)量。而土壤細菌和放線菌數(shù)量僅T3處理有所增加，且較對照增加不明顯。各肥料配施處理明顯增加了土壤0～20 cm土層的細菌和放線菌數(shù)量，但20～60 cm土層的細菌和放線菌數(shù)量有所減少。說明不同肥料配施后，對0～20 cm土層的營養(yǎng)成分、表層水、熱和土壤通氣狀況改善效果較好，為微生物生長提供了有利的生存環(huán)境[19]。而復合微生物菌劑與土壤改良劑配施造成深層土壤細菌和放線菌數(shù)量降低的原因可能是，深層土壤氧氣含量較低，兩種肥料均含有大量的微生物，經(jīng)過配施后土壤中微生物急劇增加，造成了養(yǎng)分和氧氣的爭奪，形成了不利于微生物生存的環(huán)境，進而降低了微生物數(shù)量，本研究中土壤微生物的變化反應，其具體響應機制有待進一步研究。

土壤理化性質(zhì)(pH、有機質(zhì)、水解性氮、有效磷、速效鉀等)是反映土壤肥力的重要因素，對作物的生長發(fā)育具有重要影響[20-21]。周喜榮等[22]研究發(fā)現(xiàn)，有機肥與無機肥配施顯著增加了土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷含量，而降低了速效鉀與全鹽含量，可改善大多數(shù)土壤營養(yǎng)狀況。土壤pH是土壤重要的基本性質(zhì)之一，與土壤肥力狀況，微生物活動及作物生長有密切關系[23]。本試驗結果表明，復合微生物菌劑30 kg/hm2+土壤改良劑45 kg/hm2+磷酸鉀銨75 kg/hm2顯著增加了土壤pH，其他各處理對土壤pH無顯著影響。有研究表明，施入微生物肥料可以促進土壤有機質(zhì)的合成[24]。也有研究表明，施用繁殖酸復合微生物肥料導致土壤有機碳(SOC)值和C/N 值均下降[25]。本研究發(fā)現(xiàn)，復合微生物肥料配施處理降低了土壤中有機質(zhì)和水解性氮含量。另外，腐殖酸肥300 kg/hm2和腐殖酸肥600 kg/hm2與土壤改良劑45 kg/hm2+磷酸鉀銨75配施增加了土壤中有效磷的含量，腐殖酸肥300 kg/hm2+土壤改良劑45 kg/hm2+磷酸鉀銨75 kg/hm2配施顯著增加了土壤中速效鉀的含量。這可能是因為腐殖酸含有能與磷鉀離子結合形成絡合物的各種官能團，可抑制土壤對磷和鉀的固定，促使更多的固定態(tài)磷和鉀從土壤中釋放出來，進而提高土壤有效磷和速效鉀含量[26]。本試驗部分研究結果與前人在肥料配施方面的研究結果不同，可能與土壤狀況和自然環(huán)境不同有關，有待進一步深入研究。

4 結論

綜上，不同肥料配施對表層土壤(0～20 cm)微生物數(shù)量的影響較大，對其他土層改善效果不明顯，從肥料配施方案來看，腐殖酸肥300 kg/hm2+土壤改良劑45 kg/hm2+磷酸鉀銨75 kg/hm2的配施增加了土壤微生物總量和有效磷含量，降低了土壤pH，對克瑞森葡萄根區(qū)土壤作用效果要優(yōu)于其他配施方案。