不同覆蓋物對油用牡丹根際土壤微生態環境的影響

朱寧 徐清泉 吳三林 熊儀 劉芳

摘 要 為研究不同覆蓋物對油用牡丹根際土壤微生態環境的影響，以油用牡丹品種‘鳳丹作為試驗材料，設置黑色地布、黑色地膜、鋸末3種不同的覆蓋方式，以不覆蓋種植為空白對照（CK），測定了油用牡丹根際土壤的理化性質（包括溫度、含水率、有機質含量、速效氮磷鉀含量、酸堿度等指標）及三大微生物類群（細菌、真菌、放線菌）數量。結果表明：覆蓋種植與對照組相比較，微生物總量明顯增加，土壤溫度增加0.2～2.3 ℃；土壤含水率增加3.03%～9.42%，有機質含量增加0.15%～0.46%；速效氮磷鉀含量也有不同程度的增加，根際土壤酸堿度變化不明顯。覆蓋對油用牡丹的生長起到一定的促進作用，綜合考慮，選擇地布覆蓋為佳。

關鍵詞 油用牡丹；覆蓋栽培；根際土壤微生態環境；微生物數量；除草

中圖分類號：Q945.32 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.1.017

牡丹（Paeonia suffruticosa Andr）為芍藥科芍藥屬牡丹組落葉小灌木。油用牡丹是我國新興的木本油料灌木，是牡丹屬植物中種子出油率高的種群的統稱，主要包括‘鳳丹牡丹（Paeonia ostii T Hong et J X Zhang ‘Phoenix White）和紫斑牡丹（P . rockii T. Hong et J.J.Li）兩大類[1]。牡丹籽油是一種木本植物油，是我國油類植物開發的新資源，具有較高的營養價值和保健功能，適合人類攝入。牡丹籽油含有豐富的不飽和脂肪酸，不飽和脂肪酸的含量在90%以上，其中，不飽和脂肪酸中α-亞麻酸的含量最為豐富[2-3]。長期食用可以降壓、降脂，有效降低膽固醇，增強免疫力，抑制和預防高血壓、冠心病等心腦血管疾病的發生[4]，被認為是迄今為止所發現營養價值最高、成分結構最合理的高品質活性食用油。

除上述食用藥用價值外，油用牡丹還是一種極具觀賞價值的植物。它作為一種多年生灌木，種植后可多年不換茬，在很大程度上節省了人力、物力和財力。將易水土流失的坡耕地打造成生態牡丹園，可以起到退耕還林，保護和改善生態環境的作用。形成一定規模后，在其盛花期舉辦牡丹花會花展等用于發展觀光旅游，這對于推動農村經濟建設具有很大的現實意義。

油用牡丹種植過程中雜草難以控制，雜草數量繁多、長勢迅猛，不僅嚴重阻礙油用牡丹的生長、降低產量，還增加除草的人力與物力支出，使油用牡丹種植成本增加，使得其發展受到影響。覆蓋栽培技術能明顯減少雜草的數量和生長速度，有效降低農業生產成本（種子、化肥、農藥等）[5]。另外，地膜覆蓋還改善了土壤的水、熱狀況，進而活化了土壤養分，使養分有效性和水分利用效率提高[6-8]，繼而提高作物產量。

本研究擬對油用牡丹進行不同覆蓋物的處理，通過對油用牡丹根際土壤微生態環境及各項理化性質的測定分析，對不同覆蓋物做綜合比較，為科學種植油用牡丹提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗在樂山市青平鄉高堰村油用牡丹園進行。高溫多雨，園區多為坡耕地，缺乏有效的灌溉條件。壟溝種植油用牡丹，每組長度為200 cm，寬度為40 cm，覆蓋物選擇黑色地布、黑色地膜、鋸末3種。

1.2 試驗材料

儀器：分析天平、托盤天平、電烘箱、SK500土壤養分分析系統、高壓蒸汽滅菌鍋、光照恒溫培養箱、無菌工作臺、酒精燈、移液槍（槍頭）、電磁爐、電爐、酸式滴定管、溫度計、硬質試管、卷尺、研缽、取土器、燒杯、三角瓶、量筒等。

藥品：牛肉膏、蛋白胨、可溶性淀粉、瓊脂、馬鈴薯、蔗糖（或葡萄糖）、重鉻酸鉀（分析純）、鄰菲羅啉、石蠟、氯化鈉、硝酸鉀、磷酸氫二鉀、硫酸鎂、硫酸亞鐵、濃硫酸。

試驗材料：供試品種為‘鳳丹油用牡丹。

1.3 試驗方法

試驗于灌水后第5天（天氣晴朗）進行。設3個試驗組：覆蓋地布、黑膜、鋸末，設不覆蓋種植為空白對照（CK）。覆蓋前，每個處理地面均需整地成長度為200 cm、寬度為40 cm的龜背形，四周挖深10 cm的小溝，將覆蓋物均勻緊貼地面，四周拉緊埋入溝內。

1.3.1 土壤微生物數量測定

采取各處理和對照的油用牡丹根際15 cm深度土壤，置于事先編了號的密封袋內并混勻。參照《微生物學實驗》第4版教材[9]，嚴格按照微生物平板分離技術與活菌計數實驗，使用牛肉膏蛋白胨培養基、高氏一號培養基、馬鈴薯培養基利用稀釋涂布平板法，分別培養細菌、放線菌、真菌并計數。覆蓋后0 d、30 d、60 d各測定1次，每個試驗組設置3組平行試驗，取平均值作為測量值。

1.3.2 土壤理化性質測定

土壤溫度采用溫度計測定：溫度計布置在油用牡丹根處，分別在距邊50 cm、100 cm、150 cm處埋設1支溫度計，埋設深度為10 cm。于覆蓋2 d后的14：00記錄數據，每天記錄1次，取3支溫度計的平均值作為測量值，連續記錄10 d；土壤含水量采用烘干法測定；土壤有機質采用石蠟油浴加熱重鉻酸鉀容量法測定[10]；硝態氮（NO3-）與氨氮（NH3）、磷酸根（PO4-）、鉀離子（K+）、土壤酸堿度（pH值）均采用SK500土壤養分測量系統測定。

2 結果與分析

2.1 不同覆蓋物的優缺點比較

地布、黑膜、鋸末3種覆蓋物都具有一定的遮光效應，將光線與下面的雜草隔離，使雜草因缺乏光照無法生長，從而起到控制雜草的作用。3個試驗組的除草效果存在一定的差異。試驗結果表明，覆蓋地布的地塊除草效果最好，能達到100%，而覆蓋黑膜的除草效果只有80%，覆蓋鋸末的除草效果只有60%。分析原因，地布厚度是普通地膜的數倍，遮光效應強，且拉伸強度高，不易毀壞；而黑膜牢固性差，容易被大風掀起或被小型動物撕裂等，使得地表裸露從而降低了除草效果；鋸末遮光效應一般，除草效果最差。參照前人的研究[11]，將不同覆蓋方式的優缺點列于表1。

值得一提的是，在丘陵山地，農田地面不平整、石塊較多，通過地膜覆蓋、鋸末覆蓋或其他傳統方法來除草難以實現，地布則顯示出巨大優勢。地布作為一種新型覆蓋材料，選用無毒無味的PP（聚丙烯）扁絲高強度塑料材料編織而成，厚度是普通地膜的5倍，遮光效應強，拉伸強度、牢固性、耐磨性高，經久耐用。黑膜壽命期短，使用一次就報廢，農膜殘留難以自然降解，易造成污染；而地布收揀回收方便，不會污染農田土壤和環境，雖然初始投資較高，但是從長遠來看，生態性、經濟性更好。

2.2 不同覆蓋物對油用牡丹土壤微生物數量的影響

2.2.1 對土壤細菌數量的影響

如圖1 所示，在未覆蓋前，試驗組和對照組土壤的細菌數量基本在同一水平。在覆蓋30 d后，試驗組的細菌數量均出現增加，對照組無明顯變化。在覆蓋60 d后，覆地布、覆黑膜、覆鋸末和對照組的細菌數量相對未覆蓋前的細菌數量，增長率分別為36.6%、51.7%、78.6%、9.5%，即鋸末>黑膜>地布>CK。除對照組外，3個試驗組細菌的數量均增多，表明覆蓋栽培會增加油用牡丹根際土壤的細菌數量。

2.2.2 對土壤放線菌數量的影響

如圖2所示，在未覆蓋前，試驗組和對照組土壤的放線菌數量基本在同一水平。在覆蓋30 d和60 d后，試驗組土壤的放線菌數量都出現增加，對照組無明顯變化。在覆蓋60 d后，覆地布、覆黑膜、覆鋸末和對照組的放線菌數量相對未覆蓋前的放線菌數量，增長率分別為28.6%、122.2%、170.6%、13.6%，即鋸末>黑膜>地布>CK，表明覆蓋栽培會增加油用牡丹根際土壤的細菌數量。

2.2.3 對土壤真菌數量的影響

如圖3所示，在未覆蓋前，試驗組和對照組土壤的放線菌數量基本在同一水平。在覆蓋30 d和60 d后，試驗組土壤的真菌數量都出現增加，對照組無明顯變化。在覆蓋60 d后，覆地布、覆黑膜、覆鋸末和對照組的放線菌數量相對未覆蓋前的放線菌數量，增長率分別為111.1%、115.4%、460%、-16.7%，即鋸末>黑膜>地布>CK，表明覆蓋栽培能明顯增加土壤真菌的數量。

比較圖1、圖2和圖3可知，土壤中的真菌數量在微生物中所占比例最小，但其積極參與土壤碳元素和能量循環過程，對無機營養的吸收也產生顯著影響，因此對土壤環境質量的改善和植物的生長具有不可忽視的作用[12]。

2.2.4 對土壤微生物總量的影響

土壤生態系統中，微生物是土壤物質循環和能量流動的主要參與者，是最活躍的組分，擔負著土壤中C、N、P、S循環的推進器和土壤養分植物有效性的“轉換器”等多方面功能，土壤是絕大多數微生物生活的良好環境[13-14]。土壤中微生物總數和各生理群的數量反映了土壤綜合生態環境的特點，體現了土壤的生物活性[15]。本試驗結果表明，覆蓋栽培處理并未改變油用牡丹根際土壤微生物主要的三大微生物類群數量占比，仍然是細菌最高，放線菌次之，真菌最少。但是與不覆蓋相比，3種不同的覆蓋物均增加了根際土壤微生物的數量（見圖4）。覆蓋能有效提高油用牡丹根系土壤溫度，防止水分蒸發，為土壤微生物提供良好的生長繁殖環境。鋸末覆蓋的試驗組微生物含量最高，與鋸末的相對透氣性高和有機質分解活躍有一定的關系。

2.3 不同覆蓋物對油用牡丹土壤理化性質的影響

2.3.1 對土壤溫度的影響

土壤溫度是影響油用牡丹生長的重要指標，試驗以6月5—14日所測數據制作出不同覆蓋物對油用牡丹土壤溫度的影響曲線（見圖5）。由圖5可知，土壤溫度受外界環境的影響較大，隨外界天氣的變化而變化。與對照組相比，覆黑膜或地布使土壤溫度升高 0.2～2.3 ℃，而覆鋸末使土壤溫度降低。原因是黑膜和地布吸熱，且透氣性較低，減少了熱量的散失。覆地布或黑膜能有效提高地溫使土壤微生物活動旺盛，為根系的生長和吸收養分創造了局部環境[16]。覆蓋鋸末的土壤平均溫度比對照組低0.9℃，分析原因為測量土壤處于深度10 cm，鋸末可有效隔離太陽直射，減少傳熱，故其溫度低于對照值。

2.3.2 對土壤理化性質的影響

對覆蓋處理2個月后油用牡丹根際0～10 cm的表層土壤硝態氮含量進行測量比較，覆蓋處理后，硝態氮含量較CK均有不同程度的增加，增加幅度在1.63～2.98 mg·kg-1（見表2）。可能是由于降雨入滲，使得部分硝態氮連同雨水向土壤下層遷移，覆蓋處理可以有效避免雨水對土壤的直接沖刷，減少土壤中硝態氮向下層遷移，防止氮素流失；這與王秀康等[17]研究覆膜對玉米硝態氮分布的影響結果一致，土壤中的氨氮含量在覆膜后均有提高，黑膜組顯著提高，其原因可能是氨氣為易揮發氣體，而黑膜為聚乙烯膜類，透氣性差。另外，微生物的活動也可使土壤的氨量增多。土壤中的氮磷鉀營養元素、有機質含量較CK均有提高，說明覆膜處理能增大土壤的肥力。土壤含水量的高低為黑膜>鋸末>地布>CK，說明覆蓋處理能減少土壤水分蒸發量，從而保持土壤的水分。土壤的酸堿度可為微生物提供相應的生存環境，各個處理 pH值大小無明顯差異，覆蓋未大幅改變土壤的酸堿性。由以上可知，覆蓋與不覆蓋相比，能夠明顯改善土壤的理化性質。

3 結論與討論

本試驗研究了不同覆蓋物對油用牡丹根際土壤微生態環境的影響。結果表明，覆地布或黑膜對油用牡丹的生長起到一定的促進作用，覆鋸末的影響不明顯。覆蓋栽培可提高地溫，保持水分，這與李建明、王艷玲對蘋果園進行高壟覆蓋來研究覆膜對土壤含水量和土壤溫度的影響結果一致[18]。覆蓋栽培還能促進微生物的生長繁殖和代謝活動，加速營養物質的分解釋放，使植物可給態養分增加，使土壤速效N、速效P、速效K含量增加，這與王海泉等人研究的行間覆膜栽培對大豆根際土壤微生物區系和土壤肥力的影響結果一致[19]。

覆蓋栽培技術是一項有效的高產栽培技術措施，在改善根際土壤微生態環境的同時，還抑制了雜草的數量和生長速度，有效降低農業生產成本。黑膜壽命期短，殘留難以自然降解，易造成污染。地布經久耐用，一次鋪設多年受益，收揀回收方便，不會污染農田土壤和環境，生態性、環保性更好，雖然初始投資較高，但從長遠來看，經濟效益更高。綜合考慮，選擇地布覆蓋為佳。

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（責任編輯：丁志祥）