佳木斯市郊區設施菜地不同農作物土壤微生物多樣性特征

楊秀穎 張武

(佳木斯大學理學院，黑龍江 佳木斯154007)

我國的設施菜地規模正在迅速擴大，長期以來，設施蔬菜生產只注重農田的經濟投入，忽視了對農田的科學管理，設施菜地的土質低下是限制設施菜地可持續利用的核心因素,只有解決土壤板結、鹽堿化、土壤酸化等問題，才能保證設施菜地的可持續發展[1,2]。土壤微生物是農業生態系統的重要組成部分，農地土壤微生物的種類和數量主要由土壤類型、農作物種類、作物和土壤環境決定[3]。王怡[4]通過對不同農作物的土壤理化性質進行分析，發現煙草、玉米、草莓、萵苣、山藥、白菜種植地土壤pH、總磷含量差異顯著。王麗麗[5]統計分析了壽光市不同農作物的農田表層土壤有機碳含量，有機碳含量均值排序為茄子>辣椒>黃瓜>蕓豆>番茄>玉米。筆者主要研究了佳木斯市南郊設施菜地不同農作物類型的土壤含水量、pH值、堿解氮、有機質、微生物數量，了解土壤含水量及pH值對微生物數量的影響，以期為防治土地退化以及恢復土壤質量提供依據，在佳木斯地區農田微生物學方面具有重要意義。

1 研究區概況與研究方法

1.1 研究區概況

供試土壤采自黑龍江省佳木斯市設施菜地(N46°48′，E130°28′)，該研究區屬于中溫帶大陸性季風氣候。年均氣溫3℃，無霜期為146d左右，年平均日照時數約2319.3h，試驗地土壤分別取了黃瓜、玉米及大蔥3塊試驗田樣地，土壤肥力良好，且適宜農作物的生長。

1.2 材料與方法

1.2.1 樣地設置及樣品采集

試驗區設立3種不同作物類型處理，分別為玉米、大蔥、黃瓜。并于2021年9月對設施菜地不同作物的土壤按5點取樣法進行取樣，在每個樣區內隨機選取5個點分別采集0～10cm、10～20cm、20～30cm土壤樣品，用小鏟取土去除植物根系、殘體和石子等雜物，收集在無菌自封袋中。采集的土樣應立即帶回室內進一步鑒定，粘貼土壤采集標簽，并附上詳細采集信息。一部分土樣風干后用于測定土壤理化性質，另一部分土樣于4℃冰箱儲存用于微生物平板培養。

1.2.2 測定方法

本試驗土壤微生物數量測試指標主要為土壤細菌、真菌。稱取土壤樣品10.0g并準備90mL無菌水，將土壤樣品與裝有無菌水的三角瓶振蕩充分，靜置后獲得土壤待測液。采用稀釋平板培養法接種培養土壤微生物，細菌采用牛肉膏蛋白胨培養基培養2d；真菌采用馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基培養5d；本試驗共檢測9個土壤樣品，采用肉眼計數法和放大鏡觀察法統計每個平板上的菌落數。求各平板平均菌落數，按照稀釋倍數計算相同點3個培養基中的菌落數，按照制作菌懸液時的配比計算出每克土樣中的菌落數，進行記錄。

土壤理化性質檢測方法見表1。

表1 理化性質檢測方法

1.2.3 數據處理

試驗結果用3次重復試驗所得數據的平均值進行分析。利用WPS對試驗數據進行整理，采用OriginPro 2021進行繪圖數據處理及分析，采用SPSS 26軟件進行差異性分析。

2 結果與分析

2.1 不同作物類型的土壤理化性質

不同作物類型下土壤理化性質的結果如表2所示。在3種作物中，隨著土層深度的增加，土壤pH值呈上升趨勢，3種樣地間pH值變化范圍在6.56～7.02,同一土層，但不同作物類型下大蔥樣地中土壤pH值最高。在0～10cm土層中，大蔥與其他樣地間均存在顯著性差異,玉米和黃瓜在表土層pH值無顯著性差異；10～20cm土層中，黃瓜與玉米和大蔥間無顯著性差異，玉米和大蔥之間有顯著性差異；20～30cm土層中，玉米、大蔥、黃瓜間均無顯著性差異。

土壤堿解氮含量隨土層深度的增加呈逐漸降低的趨勢,土壤堿解氮含量由高到低依次是大蔥>黃瓜>玉米，在0～20cm土層中，黃瓜與玉米和大蔥無顯著性差異，玉米與大蔥之間存在顯著性差異，在20～30cm土層中3個樣地間均無顯著性差異，玉米、黃瓜、大蔥在20～30cm土層堿解氮含量比表層土壤減少了3.14%、16.55%、10.05%。

土壤有機質含量與堿解氮有相同的變化趨勢。在0～10cm土層中，有機質含量從高到低依次是黃瓜、大蔥、玉米，3個樣地之間都存在顯著性差異；10～20cm土層中，大蔥和黃瓜間有機質含量無顯著性差異，玉米與大蔥和黃瓜之間存在顯著性差異；20～30cm土層中，大蔥有機質含量最高，與其他樣地間存在顯著差異，玉米、黃瓜、大蔥在該深度土層中有機質含量分別比表層土壤減少了13.26%、28.34%、49.91%，表明有機質主要出現在表層土壤。

土壤含水量變化趨勢依然是隨土層深度的增加呈降低的趨勢。同一土層不同作物類型下，大蔥樣地中含水量最高；0～20cm土層中，玉米、大蔥、黃瓜含水量均呈顯著性差異；20～30cm土層中，玉米和黃瓜間無顯著性差異，大蔥與玉米和黃瓜之間呈現顯著性差異。

表2 不同作物類型的土壤理化性質

2.2 不同作物類型的土壤微生物數量

不同作物類型下土壤細菌數量的結果如圖1所示。在3種樣地中，隨土層深度的增加土壤細菌的數量均呈降低趨勢。3種農作物的土壤細菌主要集中0～10cm土層中，比較結果為黃瓜>大蔥>玉米，其中黃瓜細菌數量比玉米和大蔥分別多了32.94%和21.51%，表明種植黃瓜能夠提高該樣地土壤細菌的數量。3種作物在0～10cm、10～20cm土壤深度土壤細菌數量存在顯著性差異。在20～30cm土層中玉米與大蔥和黃瓜間細菌數量呈顯著性差異，大蔥和黃瓜之間無顯著性差異。

對土壤真菌分析的結果如圖2所示，隨著土層深度的增加，土壤真菌的數量均呈下降趨勢，各作物類型的土壤真菌數量從大到小依次為大蔥、玉米、黃瓜。分析結果表明，0～10cm土層中大蔥的真菌數量顯著多于玉米和黃瓜，分別多了25%和62.45%。10～20cm土層各農作物類型中黃瓜與玉米和大蔥之間差異顯著，玉米與大蔥之間無顯著差異；20～30cm土層中玉米與黃瓜之間差異不顯著，大蔥與玉米和黃瓜之間呈顯著差異。整體而言，不同農作物類型的土壤真菌數量之間存在顯著差異，說明不同作物對土壤真菌的生長繁殖具有不同影響。

注：不同小寫字母代表不同農作物之間差異顯著(P<0.05)。

注：不同小寫字母代表不同農作物之間差異顯著(P<0.05)。

2.3 土壤微生物數量與理化性質相關分析

表3 土壤微生物數量與理化性質相關分析

土壤微生物數量與土壤理化性質之間的相關性，見表3，土壤細菌與有機質之間存在顯著性相關，相關系數為0.997；土壤真菌與含水量之間存在顯著性相關，相關系數為0.999；土壤pH和含水量與土壤微生物間不存在顯著性相關。

3 結論與討論

不同作物影響著土壤理化性質及土壤微生物，且土壤微生物的種類與數量變化在一定程度上說明了土壤的理化性質。本試驗研究了玉米、黃瓜、大蔥3種不同作物類型下土壤理化性質以及土壤微生物的變化。在3種樣地中土壤養分與土壤微生物數量隨土層深度的增加呈降低的趨勢，這是由于糞便、腐爛動物以及植物根系分泌物等物質分布在土壤上半部分難以滲入土壤的深層部分，導致土壤表面養分較高，這與馮書華等的研究結果一致[6]。但同一土層，不同作物類型下土壤養分與土壤微生物數量不同，說明作物類型可以對土壤養分與土壤微生物產生影響，這與徐佳等研究結果一致[7]。不同作物類型下隨著土層深度的增加，土壤pH值呈上升趨勢，3種樣地間pH值變化范圍在6.56～7.02,且同一土層不同作物類型下大蔥樣地中土壤pH值最高。土壤堿解氮和有機質含量隨土層深度的增加呈逐漸降低的趨勢,土壤堿解氮含量由高到低依次是大蔥>黃瓜>玉米，有機質含量從高到低依次是黃瓜>大蔥>玉米。土壤含水量變化隨土層深度的增加呈降低的趨勢，同一土層不同作物類型下大蔥樣地中含水量最高。王雅等研究結果表明[8]，不同植被類型之間營養物質存在顯著差異，隨土層深度的增加土壤養分均呈降低趨勢，草地pH值隨土層深度的增加而增加，表土層有機碳含量最高。本試驗中，隨土層深度的增加，土壤細菌、真菌的數量均呈降低趨勢，3種農作物的土壤細菌、真菌主要集中在0～10cm土層中。土壤細菌與有機質之間存在顯著正相關，土壤真菌與含水量之間存在顯著正相關，說明土壤有機質和含水量在微生物生長繁殖過程中起到一定作用。