加藥防草布覆蓋對贛南臍橙土壤生物學性質和根系的影響

管冠 張思 郭富鵬 郭等等 霍書懷

摘要：柑橘黃龍病作為一種嚴重的病害，對柑橘的生長造成了巨大影響。在黃龍病流行區域利用加藥防草布防草防蟲，有利于柑橘黃龍病的防治，與化學農藥防治柑橘木虱相比對環境更為友好。為明確土壤生物學性質及根系生長對加藥防草布覆蓋的響應過程，以贛南臍橙土壤為研究對象，設置不同加藥防草布覆蓋處理，開展盆栽試驗。通過土壤農化分析、土壤微生物數量檢測、土壤酶活性分析及根系掃描等技術手段對土壤理化性質、土壤生物學性質和根系生長進行測定分析。結果表明，隨著處理時間的延長，防草布覆蓋處理的微生物數量和土壤酶活性較清耕處理更高，但加藥處理對微生物數量的提高有所抑制，且加藥處理的磷酸酶、蔗糖酶活性總體高于不加藥處理；各處理根系活力整體呈先升高后降低再升高的趨勢，且加藥防草布處理的根系形態總體要好于清耕處理。綜上所述，適當濃度的加藥防草布處理有利于提高臍橙根系活力，形成良好的根系形態；但加藥防草布覆蓋對細菌、真菌、放線菌的生長有一定的抑制作用。

關鍵詞：加藥防草布；贛南臍橙；根系；土壤生物學性質；柑橘黃龍病

中圖分類號：S666.404? 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）24-0147-08

贛南地區屬于柑橘黃龍病流行區，嚴重制約贛南臍橙的可持續發展。目前，化學防治柑橘木虱是防治柑橘黃龍病的重要措施［1］。柑橘木虱的發生與抽發新梢密切相關，且柑橘葉片相對密集，要保護柑橘樹免受其危害，就必須實現對木虱的全面、高效、長期防治。葉面施藥時噴灑不均勻，施藥時間和次數難以控制，造成用藥過度頻繁且效果不佳［2］。與葉面噴霧相比，滴灌施藥具有諸多優勢：藥劑能夠定導分布；降低農藥使用的投入成本；減少對土壤和作物的機械損傷；可以代替葉面施藥或減少葉面施藥的用藥量；降低對非靶標生物的影響等［3-6］。滴灌作為一種導向的施藥方式，定向將農藥施用于根部區域，并通過根系吸收轉移到新嫩梢，對柑橘木虱進行精準化、簡約化防治，減少和消除黃龍病傳播的機會，能有效防控黃龍病的傳播［7］。加藥防草布就是利用滴灌的原理，將藥物放入防草布中，最后通過自然降雨降解到土壤中，達到除草防蟲的效果。

土壤微生物作為土壤生態系統中的重要生物組分，在植物生長及土壤微環境調節過程中發揮著不可替代的重要作用［8］。土壤微生物推動著土壤有機質分解、養分轉化以及礦質元素循環等一系列生化反應過程，對土壤肥力的形成、維持生態系統穩定具有重要意義［9］。土壤微生物的數量和群落結構多樣性可以有效而敏感地反映出土壤環境中的細微變化，可以用來衡量土壤質量狀況［10-11］。近年來，眾多研究表明，實施地表覆蓋對土壤微生物有較好的影響，同時還具有增肥、保肥和提高土壤營養元素有效性的作用。這是因為覆蓋層內水汽的脹縮運動使層內土壤變得越來越疏松，同時覆蓋造成了高溫多濕的土壤環境，有利于微生物的生產與繁衍，土壤理化性質得以改善，土壤微生物豐富度和多樣性也隨之提高。李旺霞等研究發現，防草布有利于提高土壤微生物數量、土壤酶活性以及馬鈴薯產量［12］。宋鳳斌研究發現，在玉米不同生育時期，防草布覆蓋處理的土壤細菌、放線菌、真菌數量均高于清耕栽培［13］。羅玲等在避雨栽培的葡萄園中的試驗研究結果表明，地布、透明防草布和反光膜的覆蓋可以提高土壤細菌和真菌的數量，降低放線菌數量［14］。

土壤酶是土壤中具有催化作用的重要生物活性物質，參與土壤中各種生化過程和系統中物質的循環過程。土壤動植物殘體、植物根系分泌物和土壤微生物是土壤酶的主要來源。土壤酶活性能夠表征土壤酶的存在，也是評價土壤肥力的指標，通常被認為是反映土壤質量的重要指標［15-16］。目前，防草布覆蓋對土壤酶活性的影響研究結果不盡相同。張劍研究發現，防草布覆蓋有效提高了土壤脲酶、過氧化氫酶、蔗糖酶、堿性磷酸酶的活性，這是因為在水熱狀況適宜的情況下土壤酶活性得到顯著提高［17］。孫萌等研究發現，在核桃生長期內，有機物覆蓋處理的土壤過氧化氫酶、中性蛋白酶、脲酶、纖維素酶活性均有不同程度的提高，這是由于有機物覆蓋改變了園地土壤環境，同時隨著覆蓋材料的不斷分解，增加了土壤養分含量，即增加了酶促反應的底物，有利于反應的正向進行，從而提高了土壤酶活性［18］。樊俊等對煙草的研究表明，防草布覆蓋處理主要提高了煙草田土壤酸性磷酸酶活性，而對脲酶、蔗糖酶和纖維素酶活性影響規律不明顯［19］。

根系作為植物生長的重要器官，不僅具有許多重要的生理功能，如吸收、固定、貯藏、合成和繁殖，而且還深深地影響植物對環境的適應性［20］。根的生長情況和活力水平直接影響植株地上部生長、營養狀況及產量水平。前人研究結果表明，與常規處理相比，覆蓋栽培處理提高了蘋果根系的鮮質量和活力，而且還改善了蘋果根系的形態參數，使蘋果根系的總根長、根系表面積和根系體積均有所提高［21］。李澤斌研究發現，與對照相比，防草布覆蓋的柑橘根系總長度、根總表面積、根總體積、根干質量和根系活力分別上漲了37.7%、46.0%、54.3%、41.7%、103.8%［22］。王進的試驗證明，無覆蓋表土層土壤容易出現板結，根系發育相對較差，而覆蓋處理改善了土壤理化性狀，使土壤保持疏松狀態，土壤中的水氣更加容易進行交換，對樹體根系生長發育更加有利［23］。平地全降解膜覆蓋種植、壟覆降解膜溝種植、連壟全降解膜覆蓋種植3種覆蓋處理的根長、根表面積、根體積以及根干質量均顯著高于CK處理，根系密度較CK分別增加了9.23%、13.85%、16.92%［24］。防草布覆蓋還能夠促進板栗細根生長，防草布覆蓋使板栗初花期的根長、根表面積、根體積分別提高了34.01%、34.72%、37.60%，成熟期分別提高了12.85%、27.45%、40.36%［25］。

本試驗主要研究了加藥防草布覆蓋栽培對贛南臍橙土壤性質、根系及葉片的影響。系統分析影響臍橙長勢的各種因素以及加藥防草布對柑橘黃龍病的防治效果，以期研發出臍橙栽培專用的加藥防草布，這對于江西省臍橙果園土壤的可持續利用及提高臍橙果品質量具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地點位于江西省贛州市贛南師范大學校內溫網室試驗基地（114.8°E，25.8°N），取樣時間為2022年5—10月。本試驗選用贛南臍橙的代表性品種紐荷爾，以目前江西省黃龍病流行區中性土壤為研究對象，采用加藥防草布覆蓋。盆栽土壤與有機肥按體積比3 ∶1充分混合，有機肥質量約3.5 kg/盆。混合前土壤的基礎理化性質見表1。各處理水、肥條件等管理措施均一致。每個處理包含3次重復，設計6個小區，15株/小區，共90株。

試驗根據不同加藥量共設置5個處理：（1）清耕（CK）；（2）覆蓋防草布有效成分為0 g/m2濃度噻蟲嗪（T0）；（3）覆蓋防草布有效成分為0.379 7 g/m2噻蟲嗪（T1）；（4）覆蓋防草布有效成分為 0.759 4 g/m2 噻蟲嗪（T2）；（5）覆蓋防草布有效成分為1.139 1 g/m2濃度噻蟲嗪（T3）。

1.2 取樣方法

盆栽試驗布置完畢后，1個月取樣1次，取樣方式為破壞性取樣，持續半年時間。待測土壤樣品取自0～15 cm土層，土壤樣品分為2份：第1份先用不銹鋼鏟以塊狀挖取，分成粒徑1～2 cm大小的土塊，剔除雜質后，自然晾干，用于土壤理化性質、微生物數量、酶活性的測定；第2份新鮮土樣剔除雜物后，4? ℃ 冰柜保存，用于土壤磷酸單酯酶活性的測定。臍橙根系從盆栽中取出后，裝入自封袋，然后用清水洗凈，用于根系活力及根系形態參數的測定。

1.3 試驗方法

1.3.1 土壤中噻蟲嗪含量的測定

準確稱取過20目篩的土壤樣品5 g，分別添加0.1、0.5、1.0 mg/L的標準溶液，置于50 mL離心管中，加入2.5 mL純水，渦旋2 min；加入5 mL色譜純乙腈，渦旋2 min；超聲30 min，放入-18 ℃冰箱；稱取2.0 g無水硫酸鎂和0.5 g氯化鈉，加入上述離心管中，在4 000 r/min狀態下離心5 min，準確吸取上清液1 mL，減壓濃縮（40 ℃）至干，用2.0 mL甲醇重新溶解后過 0.22 μm 有機濾膜，在高效液相色譜儀上測定。

1.3.2 土壤微生物數量測定

采用牛肉膏蛋白胨培養基平板混菌法進行細菌數量的測定；采用孟加拉紅培養基平板混菌法進行真菌數量的測定；采用高氏l號培養基平板混菌法測定放線菌數量［26］。

1.3.3 土壤酶活性測定

采用靛酚藍比色法測定土壤脲酶的活性［27］；采用對硝基苯磷酸鹽法測定土壤磷酸單酯酶的活性［28］；采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定土壤蔗糖酶的活性［29］。

1.3.4 根系活力測定

植株根系活力測定采用 TTC 法［30］；根系形態參數采用Epson掃描儀獲得，并使用WinRHIZO圖像分析軟件分析：將根系從營養缽中小心取出，洗凈后輕放在測根盤上并將根系鋪展開來，然后打開根系掃描儀掃描獲取根系構型掃描圖片，用植物圖像分析儀測定各根系參數。

1.3.5 數據處理與分析

試驗所得數據用Excel 2019進行處理和繪圖，采用SPSS 21進行差異顯著性檢驗（最小顯著差異法）和相關性分析（皮爾遜相關系數法）。

2 結果與分析

2.1 農藥殘留

由圖1可知，隨著試驗時間延長，加藥處理的土壤噻蟲嗪殘留量都呈下降趨勢，且都呈T3＞T2＞T1的趨勢。加藥防草布覆蓋栽培6個月后，加藥處理的噻蟲嗪殘留量相比第1個月都明顯下降。

由圖2可知，隨著試驗時間延長，葉片的噻蟲嗪殘留量先上升后下降，且每個月的噻蟲嗪殘留量都是T3＞T2＞T1，在7月達到峰值后又快速下降，10月時殘留量較低。

2.2 加藥防草布栽培對臍橙根系活力的影響

防草布覆蓋栽培后，5—6月，各處理根系活力都上升，加藥處理的根系活力大都低于CK（T2高于CK）；6—7月，除CK外，其他處理根系活力都呈下降趨勢；7—10月，CK、T0都是先下降后上升，T2先下降后上升再下降，T1先上升后下降再上升，T3則一直上升。整體而言，各處理都呈先升高后降低再升高的趨勢，呈“N”字形。前期防草布覆蓋處理的根系活力大都低于CK；后期加藥防草布處理除T2外逐漸呈趨于或高于CK的趨勢（圖3）。

2.3 加藥防草布栽培對臍橙根系形態參數的影響

由表2可知，防草布覆蓋栽培1個月后，根總長、根表面積和根平均直徑都是CK處理組最低，T1處理組最高；T1處理根體積最大，與T3差異最明顯；T0處理的根尖數最少，加藥處理組根尖數均高于不加藥處理。2個月后，各個處理的根總長都有所上升，根總長、根表面積、根平均值直徑和根尖數都是CK處理最低，T3處理最高；CK處理的根體積最低，且只與T0存在顯著性差異。3個月后，各個處理根形態參數都大幅提升，且各形態參數都是CK處理的最高，T2處理的最低。4個月后，T3處理的各項形態參數大幅上升，根總長、根表面積、 根體積和根尖數都為最高，且防草布覆蓋處理的數值都要高于CK組；根平均直徑則是T0最高，CK處理組最低。5個月后，根總長、根表面積和根體積都是T3最高，CK最低；T0的根平均直徑最高，與CK、T1存在顯著差異；T3的根尖數亦是最高，T2最低。6個月后，除根尖數和根平均直徑T0最高外，其余各項形態參數都是T3處理組的最高，T1處理的各項參數都是最低，且與其他處理有顯著差異。

2.4 加藥防草布覆蓋栽培對土壤微生物的影響

由表3可知，防草布覆蓋栽培1個月后，CK處理的細菌和真菌數量最高，最低的分別是T1和T2。CK的放線菌數量最低，較最高的T2處理減少了30.0%。2個月后，各處理微生物數量都有所上升。細菌和真菌的數量都是T3處理最低，T1處理最高。放線菌數量是CK處理最低。3個月后，各處理微生物數量都明顯下降，T0的細菌數量最低，CK最高。真菌、放線菌都是T3處理最高。微生物數量在加藥處理組呈T3＞T2＞T1的趨勢。4個月后，T1的細菌、真菌、放線菌數量都是最高，且加藥處理隨濃度增高，微生物數量降低。5個月后，CK處理組細菌、放線菌數量最高，T1的真菌數量最高，加藥處理中只有T1處理的真菌、放線菌數量高于T0處理，細菌數量則呈T3>T0>T1>T2。6個月后，T2細菌的數量最高，T3處理組最低。T2處理的真菌和放線菌數量最低，不加藥處理的真菌數量低于加藥處理（除T2外），在放線菌數量方面則相反，且T0數量最高。

2.5 加藥防草布覆蓋栽培對土壤酶活性的影響

2.5.1 土壤脲酶活性

由圖4可知，防草布覆蓋栽培1個月后，T1的土壤脲酶活性最高，T2的脲酶活性最低；2個月后，T1和CK的脲酶活性更高，T3的脲酶活性降到了最低；3個月后，T1的活性大幅下降至最低，T0的脲酶活性最高，加藥處理組土壤脲酶活性呈T3>T2>T1；4個月后，T1的脲酶活性最高，且T2>T3；5個月后，T1脲酶活性最高，CK、T0、T3處理間無顯著差異；6個月后，與CK相比，防草布覆蓋處理的脲酶活性都增加了。

2.5.2 土壤磷酸酶活性

由圖5可知，防草布覆蓋栽培1個月后，T1和T2的磷酸酶活性最高，T0的磷酸酶活性最低，且CK>T3；2個月后，T0處理的磷酸酶活性有所上升，加藥處理的活性都下降，且T1、T2的磷酸酶活性最低；3個月后，加藥處理的磷酸酶活性都開始上升，CK活性最高；4個月后，各處理的磷酸酶活性都上升了，T2大幅上升至活性最高；5個月后，各處理磷酸酶活性持續上升，CK磷酸酶活性最低，T3磷酸酶活性最高。6個月后，T0的磷酸酶活性高于CK，且加藥處理T1、T2、T3的磷酸酶活性都低于不加藥處理T0，同時T1、T2、T3之間的磷酸酶活性與加藥濃度呈負相關，即三者的磷酸酶活性由大到小為T1>T2>T3。

2.5.3 土壤蔗糖酶活性

由圖6可見，防草布覆蓋栽培1個月后，T0處理蔗糖酶活性最高，加藥處理中只有T1活性比CK低；2個月后，CK的蔗糖酶活性最高，加藥處理中只有T1的活性高于T0；3個月后， CK的蔗糖酶活性最高，加藥處理的蔗糖酶活性高于不加藥處理；4個月后，CK處理蔗糖酶活性最低，且加藥處理的蔗糖酶活性高于不加藥處理；5個月后，CK的蔗糖酶活性仍是最低，T2的蔗糖酶活性最高，且T0>T3>T1；6個月后，各處理的蔗糖酶活性都有所提高，CK處理的蔗糖酶活性最低，T3的蔗糖酶活性最高，且T0>T2>T1。

2.6 微生物數量和土壤酶活性相關性分析

由表4可知，防草布覆蓋栽培下，細菌、真菌和放線菌三者間的數量都呈極顯著正相關，其中1個的數量增長，另外2個的數量也會增長；細菌、真菌、放線菌的數量與土壤脲酶活性不存在顯著相關性，與土壤磷酸酶活性呈極顯著負相關，而與土壤蔗糖酶活性則呈顯著或極顯著正相關；土壤酶活性之間除蔗糖酶和脲酶呈顯著正相關外，其他酶活性之間不存在相關性。

3 討論與結論

楊志曉等對烤煙根系活力的研究發現，覆蓋栽培下的根系活力顯著高于清耕栽培［31］。本試驗研究結果與之相似，隨著覆蓋栽培時間的延長，各處理的根系活力均有所提高，防草布覆蓋處理的根系活力總體趨于或高于CK，且加藥處理的根系活力大都高于不加藥處理，加藥處理的增長幅度除T2外都高于CK，這說明加藥防草布覆蓋栽培有助于提高贛南臍橙的根系活力。從試驗結果來看，防草布覆蓋處理的根系形態參數較CK整體顯著增加，尤其T3處理，這與楊萍對蘋果根系的研究結果［21］相似，覆蓋處理使蘋果根系總根長、根系表面積和根系體積有所提高，說明防草布覆蓋處理有助于促進植株根系形態的生長。但加藥處理組除T3外的其他處理根系形態參數均低于T0，這可能與加藥濃度有關，一定范圍內，濃度越高，根系形態表現越好。

本試驗研究結果表明，隨著處理時間的延長，后期防草布覆蓋處理組的細菌和真菌數量增長幅度大體上要高于CK，且整體上加藥處理的數量比不加藥處理低，這說明防草布覆蓋處理能促進微生物的生長，加藥處理抑制細菌、真菌的生長，后期出現的加藥處理下細菌或者真菌數量更高的情況，可能是因為農藥降解、濃度變低。放線菌的數量基本上都是T0處理高于CK，這說明防草布覆蓋可以促進放線菌數量增長。這與李正鵬等在煙田進行覆蓋栽培試驗的結果相似：覆蓋處理的根際土壤放線菌總量顯著高于不覆蓋處理（P<0.05）［32］。但加藥處理的放線菌數量又要比CK處理的低，這說明加藥防草布抑制了放線菌的數量增長。

本試驗研究結果表明，整體上CK和T0處理的脲酶活性都先增后減，T1處理的脲酶活性大都高于T2和T3處理。隨著處理時間的延長，CK的脲酶活性低于不加藥防草布覆蓋處理，說明防草布覆蓋在一定程度上可以提高脲酶活性，前期出現的CK處理活性更高的現象，可能與降水有關，未加防草布覆蓋的土壤透氣性更好，對微生物影響更小。這與要凱等的研究結果相似：覆蓋栽培可提高馬鈴薯連作田土壤脲酶活性［33］。不同時期加藥處理的脲酶活性無明顯規律，這說明土壤脲酶活性與加藥處理沒有絕對的關系，但與加藥濃度有關。總體上加藥處理的磷酸酶活性先降低后升高，隨著處理時間的延長，加藥防草布處理的磷酸酶活性高于CK，且呈現低濃度促進，高濃度抑制的規律，這說明加藥防草布在一定程度上可以提高磷酸酶活性。防草布覆蓋栽培前期，CK的磷酸酶活性較高，后期防草布覆蓋栽培的活性高于CK，說明防草布覆蓋有利于提高土壤磷酸酶的活性。有研究也表明，地膜覆蓋處理的堿性磷酸酶和蔗糖酶活性較無地膜處理高［34］。與脲酶、磷酸酶活性規律一樣，總體上在防草布覆蓋栽培的前期，CK處理的蔗糖酶活性較防草布覆蓋處理更高，后期防草布覆蓋的蔗糖酶活性會高于CK。陳俊樸等在櫻桃園的覆蓋栽培試驗顯示，防草布覆蓋栽培下土壤的蔗糖酶、脲酶活性均顯著高于清耕處理［35］，且加藥處理的蔗糖酶活性基本高于不加藥處理，這說明加藥防草布覆蓋可以提高蔗糖酶活性。

綜上所述，可得出以下結論：加藥防草布覆蓋栽培前期各處理根系活力都上升，防草布覆蓋處理的根系活力大都低于CK。各處理都呈先升高后降低再升高的趨勢，整體規律呈“N”字形。后期加藥防草布處理根系活力總體趨于或高于CK。防草布覆蓋栽培在一定程度上確實有利于微生物數量的生長。但加藥防草布覆蓋對其有一定的抑制作用，且影響效果與加藥濃度密切相關。對比CK而言，防草布覆蓋有利于提高脲酶、磷酸酶、蔗糖酶的活性，加藥防草布對磷酸酶、蔗糖酶的活性有促進作用，且T3處理效果較好，但對脲酶活性的影響無絕對的關系。

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