張錦強(qiáng)，蘇學(xué)德，李鵬程，楊湘，李銘，郭紹杰

(新疆農(nóng)墾科學(xué)院林園所，庫(kù)爾勒香梨種質(zhì)創(chuàng)新與提質(zhì)增效兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 石河子 832000)

新疆具有獨(dú)特的氣候條件，是我國(guó)鮮食葡萄優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)之一，所產(chǎn)的葡萄果實(shí)營(yíng)養(yǎng)豐富、產(chǎn)量高、品質(zhì)俱佳，深受消費(fèi)者喜歡。然而種植戶在葡萄種植管理過(guò)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(wèn)題。隨著化肥的大量施入造成了土地板結(jié)，土壤養(yǎng)分失調(diào)，破壞了生態(tài)環(huán)境[1]；單施有機(jī)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(duì)環(huán)境造成了一定的影響，并且單施有機(jī)肥無(wú)法滿足果樹(shù)生長(zhǎng)的需求[2-3]。近年來(lái)，隨著果樹(shù)種植技術(shù)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(guò)肥料配施會(huì)增加土壤養(yǎng)分，提高果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)，并減少對(duì)環(huán)境的污染。土壤理化性質(zhì)和土壤微生物群落結(jié)構(gòu)是反映土壤好壞的重要指標(biāo)，通過(guò)調(diào)控土壤養(yǎng)分、有機(jī)質(zhì)含量、微生物群落結(jié)構(gòu)等，可最終達(dá)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(fù)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(jìn)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(jié)構(gòu)。陳佳等[9]研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)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(jī)肥結(jié)合土壤改良劑顯著增加了土壤細(xì)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?zé)煵萸嗫莶『蜏p緩連作生物障礙。不同肥料的組分配比會(huì)對(duì)葡萄根區(qū)土壤理化性質(zhì)、微生物群落結(jié)構(gòu)、果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生不同影響。目前，市場(chǎng)上有機(jī)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(duì)同一土壤的作用效果也不盡相同[11]。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)不同肥料種類的配施和相同肥料之間不同量的配施，來(lái)研究各種配施方式對(duì)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(jié)構(gòu)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(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于新疆農(nóng)墾科學(xué)院林園所葡萄試驗(yàn)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(qiáng)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(yàn)材料

供試材料：樹(shù)齡3 a的克瑞森無(wú)核葡萄，株行距為0.6 m×3.0 m，采用“飛鳥(niǎo)形”樹(shù)形和“弓棚架”架式[12]。

供試肥料：①?gòu)?fù)合微生物菌劑，(有機(jī)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(jiǎn)稱“腐殖酸肥”)(有機(jī)質(zhì)≥75%，N+P2O5+K2O≥ 4%，腐殖酸≥ 50%)，黃色粉狀；③復(fù)合微生物土壤改良劑(以下簡(jiǎn)稱“土壤改良劑”)(有機(jī)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(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015年5～10月進(jìn)行，在克瑞森葡萄的新梢速長(zhǎng)期(花前)進(jìn)行不同施肥處理、具體處理方案見(jiàn)表1。每個(gè)小區(qū)(約600 m2)為1個(gè)處理，每個(gè)處理隨機(jī)選擇1行，重復(fù)3次。各施肥處理中的復(fù)合微生物菌劑、腐殖酸肥、土壤改良劑采用開(kāi)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(cè)40 cm處人工開(kāi)溝(20 cm寬、30 cm深)，撒勻后覆土，5個(gè)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(diǎn)法，分別在每個(gè)處理隨機(jī)選5個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)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(wú)菌自封袋內(nèi)、標(biāo)記密封，帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干、磨碎、過(guò)篩、裝袋、貼標(biāo)簽以備用。

1.5 測(cè)定方法

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

土壤微生物：真菌(fungus)，細(xì)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(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2007軟件進(jìn)行基本分析，并用SPSS 19進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同肥料配施對(duì)不同土層微生物數(shù)量的影響

從不同土層的真菌分布來(lái)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(xì)菌數(shù)量隨土層深度增加而增加，而T1、T2、T4處理細(xì)菌數(shù)量分布與CK相反，主要分布在0～20 cm土層，T3處理細(xì)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(shì)，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(duì)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(xì)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(duì)不同土層微生物數(shù)量的影響

2.2 不同肥料配施對(duì)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(duì)照增加了7.1%(P<0.05)，而其他各處理對(duì)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(duì)照pH值均無(wú)顯著差異(P>0.05)。

圖1 不同肥料配施對(duì)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(jī)質(zhì)含量較對(duì)照均顯著降低(P<0.05)，T1、T2、T3處理土壤有機(jī)質(zhì)含量分別較對(duì)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(jī)質(zhì)含量，其中T2處理降低最明顯，較對(duì)照降低了33.60%。在40～60 cm土層，各處理土層有機(jī)質(zhì)均顯著低于對(duì)照。

圖2 不同肥料配施對(duì)不同土層有機(jī)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(duì)照同土層土壤水解性氮含量。在0～20 cm，T1處理與對(duì)照差異顯著，較對(duì)照下降了60.49%。在20～40 cm，同樣T1處理較對(duì)照下降最多(P<0.05)。而在40～60 cm，T4處理較對(duì)照下降最多(P<0.05)。

圖3 不同肥料配施對(duì)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(duì)照顯著增加，其他各處理與對(duì)照無(wú)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(duì)照，較對(duì)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(duì)照增加了116.4%。

圖4 不同肥料配施對(duì)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(duì)照增加了60.10%，而T1和T4處理較對(duì)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(duì)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(duì)照均無(wú)顯著性差異。

圖5 不同肥料配施對(duì)不同土層速效鉀含量的影響

2.3 相關(guān)性分析

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

表3 各指標(biāo)之間相關(guān)性

3 討論

不同肥料配施對(duì)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(jī)質(zhì)、礦物質(zhì)的分解以及氮素的固定和轉(zhuǎn)化，是土壤養(yǎng)分的貯藏庫(kù)和周轉(zhuǎn)庫(kù)，對(duì)土壤的形成和發(fā)育具有重要的作用[15-18]。本研究結(jié)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(xì)菌和放線菌數(shù)量?jī)HT3處理有所增加，且較對(duì)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(xì)菌和放線菌數(shù)量，但20～60 cm土層的細(xì)菌和放線菌數(shù)量有所減少。說(shuō)明不同肥料配施后，對(duì)0～20 cm土層的營(yíng)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(zhǎng)提供了有利的生存環(huán)境[19]。而復(fù)合微生物菌劑與土壤改良劑配施造成深層土壤細(xì)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(guò)配施后土壤中微生物急劇增加，造成了養(yǎng)分和氧氣的爭(zhēng)奪，形成了不利于微生物生存的環(huán)境，進(jìn)而降低了微生物數(shù)量，本研究中土壤微生物的變化反應(yīng)，其具體響應(yīng)機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

土壤理化性質(zhì)(pH、有機(jī)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(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育具有重要影響[20-21]。周喜榮等[22]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施顯著增加了土壤有機(jī)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(yíng)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(dòng)及作物生長(zhǎng)有密切關(guān)系[23]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)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(duì)土壤pH無(wú)顯著影響。有研究表明，施入微生物肥料可以促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的合成[24]。也有研究表明，施用繁殖酸復(fù)合微生物肥料導(dǎo)致土壤有機(jī)碳(SOC)值和C/N 值均下降[25]。本研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合微生物肥料配施處理降低了土壤中有機(jī)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?yàn)楦乘岷心芘c磷鉀離子結(jié)合形成絡(luò)合物的各種官能團(tuán)，可抑制土壤對(duì)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(lái)，進(jìn)而提高土壤有效磷和速效鉀含量[26]。本試驗(yàn)部分研究結(jié)果與前人在肥料配施方面的研究結(jié)果不同，可能與土壤狀況和自然環(huán)境不同有關(guān)，有待進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

綜上，不同肥料配施對(duì)表層土壤(0～20 cm)微生物數(shù)量的影響較大，對(duì)其他土層改善效果不明顯，從肥料配施方案來(lái)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(duì)克瑞森葡萄根區(qū)土壤作用效果要優(yōu)于其他配施方案。