基于PLFA分析技術(shù)探究不同植物間作模式對土壤營養(yǎng)及微生物的影響

韓明政　田佶　姚允聰

摘 要：為了研究不同植物間作模式對土壤營養(yǎng)及微生物的影響，設置間作薄荷（Tr1）、間作苜蓿（Tr2）、間作薄荷與苜蓿（Tr3）共3個處理，測定不同時期土壤全氮、堿解氮、全磷、速效磷、全鉀、速效鉀等土壤營養(yǎng)元素及土壤中微生物磷脂脂肪酸含量。結(jié)果表明：混作模式有效提高土壤中全氮含量，單作模式降低堿解氮含量，單作苜蓿有效提高全磷、速效磷、全鉀、速效鉀含量，間作薄荷有效提高土壤微生物生物量。

關(guān)鍵字：間作模式;土壤營養(yǎng);磷脂脂肪酸

中圖分類號 S154.2文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2020）08-0114-03

Abstract： In order to study the effects of different intercropping modes on soil nutrition and microorganisms， three treatments were set： intercropping Mentha arvensis L. （Tr1）， intercropping Medicago sativa （Tr2）， intercropping Medicago sativa L.×Mentha arvensis （Tr3）. The soil nutrient elements such as total nitrogen， alkaline nitrogen， total phosphorus， available phosphorus， total kalium， available kalium and the content of phospholipid fatty acids in the soil were measured at different periods. The results showed that the mixed cropping mode effectively increased the total nitrogen content in the soil， the single cropping mode reduced the content of alkaline nitrogen， the single crop Medicago sativa L. effectively increased the total phosphorus， available phosphorus， total kalium， and available kalium content， and the intercropping Mentha arvensis effectively increased the soil microbial biomass.

Key words： Intercropping mode; Soil nutrition; Phospholipid fatty acid

芳香植物是一類具有揮發(fā)性香氣及能夠提取精油的植物總稱，在田間間作芳香植物能夠提高植物多樣性，改良土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤含水量、調(diào)控土壤pH及有機質(zhì)含量[1-4]。目前對于間作紫花苜蓿和香水薄荷的不同間作模式對土壤營養(yǎng)和微生物的影響研究甚少，本研究在以平邑甜茶幼樹為試驗材料，間作苜蓿、薄荷以及苜蓿和薄荷混作，探究不同間作模式下土壤營養(yǎng)框架及微生物活性變化。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 植物：平邑甜茶幼樹、香水薄荷、紫花苜蓿。土壤：蘋果園園土，蛭石，草碳，混合比例為體積比1∶1∶1。

1.2 試驗設計 試驗設置單種模式：間作香水薄荷（Tr1）、間作紫花苜蓿（Tr2），混作模式：間作香水薄荷與紫花苜蓿（Tr3），共3個處理，分別種植裝有混勻基質(zhì)的聚乙烯塑料花盆（上口徑33cm、下口徑20cm、高27cm）中，每盆3株平邑甜茶，10株芳香植物，各有10個重復。芳香植物于蘋果幼樹定植后沿著以3株蘋果樹間隙的連接線進行播種，之后每隔7天澆1次水，進行除草和適當?shù)牟∠x害管理，保證植物材料正常生長。在播種芳香植物后的第30天、60天、90天、120天分別進行取樣測定。

1.3 測定項目 使用凱氏定氮法測定土壤全氮;使用堿解擴散法測定土壤堿解氮;使用等離子發(fā)射光譜儀測定全磷、全鉀、速效磷、速效鉀含量;使用高效液相色譜測定磷脂脂肪酸含量。

1.4 統(tǒng)計分析 采用Microsoft Excel 2017、R語言對數(shù)據(jù)進行整理與分析。使用agricolae、ggpubr、ggcorrplot2等R包進行多重比較、擬合圖等圖的制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 間作模式對土壤氮素含量的影響 由表1可以看出，在間作芳香植物后的第30天時苜蓿和薄荷混種模式（Tr3）的土壤中全氮含量顯著高于單種模式（Tr1、Tr2），第60天和第90天時由于芳香植物在不同生長時期對于氮素需求不同導致含量波動，第120天時恢復至混作模式下土壤全氮含量最高。由圖1看出在整個生長階段，間作模式下全氮含量與時間均呈正相關(guān)，其中混作模式含量相對單種模式更高。土壤堿解氮在間作初期處理間沒有顯著性差異，而在第60天和第90天時也由于芳香植物在不同生長時期對于氮素需求不同導致含量波動，最終在間作第120天時混種模式的堿解氮含量最高（表1）。單作模式下土壤堿解氮含量隨著時間發(fā)展而呈現(xiàn)下降趨勢，混作模式對于土壤堿解氮沒有顯著的影響。

2.2 間作模式對土壤磷素含量的影響 間作芳香植物后的第30天和第60天時土壤中全磷和速效磷的含量處理間沒有顯著性差異，而到第90天時混作模式土壤中全磷含量顯著提高，同時速效磷含量也顯著降低，第120天時單種模式中間作苜蓿土壤全磷含量顯著提高，但速效磷沒有影響。就時間尺度做擬合來看，單作模式中Tr1和混作模式中的全磷含量與時間呈負相關(guān)，Tr2與時間呈正相關(guān);對于速效磷來說，間作芳香植物均可隨時間發(fā)展提高土壤速效磷含量（圖2）。說明間作模式中單作苜蓿能夠顯著提高土壤中全磷和速效磷含量。

2.3 間作模式對土壤鉀素含量的影響 由表3可以看出間作芳香植物后的第30天和第60天土壤中全鉀和速效鉀的含量并未受到間作處理的影響，而到了第90天和120天時，土壤中全鉀和速效鉀含量發(fā)生了顯著變化，其中單作模式中的Tr2中的全鉀含量顯著低于混作模式，混作處理中速效鉀含量顯著低于Tr1土壤中的速效鉀含量。通過全鉀和速效鉀與時間做擬合發(fā)現(xiàn)，單作模式中Tr1和混作模式可以很好地提高土壤中全鉀含量，而間作薄荷（Tr2）對土壤中全鉀含量沒有影響;間作處理中的所有間作模式均可提高土壤中速效鉀含量，其中Tr1效果更明顯（圖3）。綜合來看單作模式下的Tr1的土壤中全鉀和速效鉀含量均有顯著的提高。

2.4 間作模式對土壤微生物群落的影響 由表4可以看出，單作模式中Tr2和混作模式其總生物量、細菌生物量、叢植菌根真菌生物量、革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的生物量均顯著高于Tr1，對于真菌生物量沒有顯著性影響。這說明在含有薄荷的間作模式中，薄荷對于微生物生物量有顯著的提升作用。

3 結(jié)論與討論

本研究表明，苜蓿和薄荷混作可以有效提高土壤中全氮含量，單作模式降低堿解氮含量，單作苜蓿有效提高全磷、速效磷、全鉀、速效鉀含量，薄荷有效提高土壤微生物生物量。

在農(nóng)業(yè)上，間作芳香植物的模式廣泛應用，比如薄荷與其他植物間作一方面能夠有效改變節(jié)肢動物群落時序格局，增加天敵數(shù)量，趨避害蟲，保證作物正常生長[5-7]，另一方面能夠能增加土壤養(yǎng)分，改變微生物群落，保證植物生長營養(yǎng)需要，提高產(chǎn)量，提升品質(zhì)[8-9]。紫花苜蓿提取物針對黃瓜炭疽病具有一定的抑制作用[10]，可以代替有機農(nóng)藥進行生物防控，保護生態(tài)環(huán)境;間作紫花苜蓿能夠有效增加土壤養(yǎng)分含量，如硝態(tài)氮、速效磷、速效鉀等，增強土壤過氧化氫酶、脲酶、堿性磷酸酶等土壤酶的活性[1]。

參考文獻

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（責編：王慧晴）