瓜菜间作对大樱桃生长和土壤理化性质_微生物区系的影响.pdf

北 方 园 艺 资源环境生态 第一作者简介 蒙秋霞 女 博士 副研究员 现主 要从事农业生物资源与利用等研究工作 责任作者 牛宇 男 硕士 研究员 现主要从事冷 凉地区果树及食用菌栽培等研究工作 基金项目 山西省农业科学院科技创新研究资助项目 山西省农业科学院农业科技成果转 化和示范推广资助项目 山西省重点研 发计划资助项目 收稿日期 瓜菜间作对大樱桃生长和土壤理化性质 微生物区系的影响 蒙 秋 霞 邢 虹 娟 白 光 洁 赵 萍 萍 牛 宇 山西农业大学 农业环境与资源研究所 山西 太原 山西农业大学 农业资源与经济研究所 山西 太原 摘 要 以建植第 年大樱桃幼树为试材 以清耕为对照 研究果园间作 种常见瓜菜 作物后大樱树生长指标 果园土壤理化性质和微生物区系的变化 以期为果园瓜菜作物间作 模式的应用提供参考依据 结果表明 间作南瓜 西瓜 茄子 辣椒 黄瓜对大樱桃幼树地径 无显著影响 间作番茄 甜瓜 红薯 白菜则显著抑制其地径 除甜瓜 处理外 不同处理中大樱桃株高均显著增加 总体来看 不同间作处理土壤全 氮 硝态氮 全磷 有效磷 有效锰含量和 呈上升趋势 铵态氮 全钾 速效钾 有效硒 含量和 呈下降趋势 有机质 有效铁 有效铜含量和含水量则因间作作物的不同而异 各处理中的土壤真菌含量均有不同程度提高 除红薯 黄瓜 西瓜处理外 其余处理均与对照 差异显著 土壤放线菌数量在黄瓜 红薯处理中增加极显著 或显著 在番茄 西瓜 白菜 处理中则极显著或显著下 降 土壤细菌数量除在红薯处理中显著升高 外 在其余处理中均极显著或显著 低于清耕对照 关键词 大樱桃 间作 瓜菜作物 土壤养分 微生物区系 中图分类号 文献标识码 文章编号 大樱桃在我国落叶果树中成熟最早 被誉为 春果第一枝 深受广大消费者喜爱 目前 我国 大樱桃生产正由山东 辽宁 陕西 山西南部等适 宜栽培地区大面积栽培向山西中部 甘肃 新疆等 次适宜栽培地区等地小面积栽培扩展 新建植果树由于枝量和树冠小 采用清耕方 式的果园土地利用率低 初期生产效率和效益亦 低 而果园间作是一种常见的果园地面管理方 式 历史悠久 可充分利用有限的资源 谋取最佳 经济效益 瓜菜作物生长周期短 经济效益高 且植株矮 根系浅 有利于果园养分 水分 空间的 立体利用 在果园间作中具有较好的前景 目前 果园间作作物多为粮食作物 豆科作物 药用植 物 绿肥作物等 多应用于枣树 核桃 苹果 梨树 等果园 前人主要是对上述作物栽培技术及其对 土壤水分 养分的影响进行研究 间作不同瓜 菜作物对半干旱区大樱桃果树生长 土壤理化性 质和微生物类群的影响鲜见报道 该研究分析了 大樱桃园建植第 年间作 种常见瓜菜作物后 大樱桃生长指标 果园土壤理化性质和微生物区 系的变化 有助于揭示间作作物对这些因素的影 响 为我国北方大樱桃园间作作物的选择和管理 提供一定的理论基础 以期为果园作物间作模式 的应用和推广提供参考依据 材料与方法 试验地概况 试验于 年在山西省农业科学院 大樱桃示范基地进行 该基地位于晋中市榆次区 张村 地处东经 北纬 海拔高度 属 温 带 大 陆 性 气 候 年 均 气 温 年有效积温 年降水量 左右 无霜期 全年日照总时数 土壤为褐土 肥力中等 试验材料 供试大樱桃品种为 红玛瑙 试验方法 试验设计 园 地 于 定 植 前 一 年 秋 季 施 厩 肥 深 翻 土 壤 按 照 行 距 挖 宽 深 的栽植沟 沿沟按株距挖直径 深 定植坑 株行距为 于 年 月 日至 月 日移栽 主栽品种 红 玛 瑙 大 樱 桃 砧 木 为 东 北 山 樱 嫁 接 时 间 年 月 定植后沿定植沟漫灌一次 浇足水 使土壤沉实 隔 再漫灌一次 待水渗下 土壤稍干后耙平 其后 月每月中旬中耕除 草并漫灌一次 年 月定干 定干高度 年 月在果园安排间作试验 采用 随机区组排列 设 个处理 间作红薯 辣椒 茄 子 番茄 白菜 黄瓜 西瓜 甜瓜 南瓜 和 个对 照 以清耕为对照 每处理 次重复 小区面积 每个小区中有 行共 棵樱桃主 栽品种 间作作物种植前对樱桃树行间土地进行旋 耕 灌溉 整地 做畦 畦沿与樱桃主干间的距离为 年 月上旬播种或移栽 红薯和南 瓜直接播种 采用人工沟播 红薯每穴放种薯 块 株行距 南瓜每穴放种子 粒 株行距 辣椒 茄子 番茄 白 菜 黄瓜 西瓜 甜瓜为育苗盘育苗后移栽 株行距 年 月中旬分别 中耕除草并漫灌一次 每次灌溉量 月上旬为番茄 黄瓜搭架 试验期间不施肥 土样采集 采样时间为 年 月 日 土壤分 别取自处理小区和对照小区 除去地表的凋落物 层 采用 点之字形取样 垂直钻取 的 土壤 各处理和对照 个重复的土样充分混匀 除 去植 物 残 体 根 系 石 块 等 杂 物 混 匀 过 筛 一部分装于无菌自封袋 马上置于冰盒 内带回实验室 保存于 的冰箱 用于土壤 微生物区系分析 另一部分称质量 待土样烘干后 用于测定土壤理化性质和含水量 项目测定 土壤理化性质和含水量测定 全氮采用凯氏法测定 全磷采用钼锑抗比色 法测定 全钾采用原子吸收分光光度法测定 硝态 氮和铵态氮采用紫外分光光度法测定 有效磷采 用盐酸 氟化铵法测定 有机质采用高温外热重铬 酸钾氧化容量法测定 有效铁 有效铜 有效锰 有 效锌 全硒采用原子吸收分光光度法测定 速效 钾和阳离子交换量 采用火焰光度计法测 定 采用电位法测定 土壤电导率 采用电 导率测量仪测定 土壤含水量采用烘干法测定 可培养微生物区系分析 采用平板稀释法对可培养微生物进行区系分 析 先将混匀土样加入无离子水中配置成浓度 为 的系列土壤悬液 每个悬液加入 粒玻璃珠并震荡 充分混 匀 然后将土壤悬液分别涂布于牛肉膏蛋白胨 高 氏 号 马丁氏培养基中对细菌 放线菌 真菌进 行筛选培养 先在 条件下培养 后 统计 各平板上菌落数 以每个平板上数目为 为标准选择合适的稀释倍数 根据所得到的最佳 稀释倍数 每种培养基做 个重复 统计各平板上 菌落数 樱桃幼树生长指标测定 年进行夏季修剪前 于 月 日 在各处理小区对角线选取有代表性的主栽品种单 株树 测量幼树地径 株高 每小区量取 株 每处 北 方 园 艺 月 上 理共量取 株 取均值 地径于地表上 处 用游标卡尺测量 将卷尺展开固定在塔尺上 用于 树高的测量 数据分析 用 软件初步处理试验数据和图 形绘制 用 软件对试验数据进行统计检 验 采用 检验进行方差分析多重比较 采用 相关系数进行相关性分析 结果与分析 不同间作模式对大樱桃幼树生长的影响 由表 可知 根据地径大小可将各处理分为 组 各组间差异极显著 组内各处理 间无显著差异 第 组包括南瓜 清 耕 西 瓜 茄 子 辣 椒 黄 瓜 处 理 地 径 范 围 在 与对照无显著差异 其中 间 作 南 瓜 处 理 中 樱 桃 树 的 地 径 最 大 达 第 组为番茄处理 地径为 极显著低于对照 第 组包括甜瓜 红薯 白菜 地径范围在 均极显 著低于对照和第 组 不同间作模式下 各处理幼树株高均显著高 于清耕对照 且表现较复杂 可分为 组 即黄瓜 辣椒 西瓜 西瓜 南瓜 南瓜 红薯 番茄 红 表 不同间作模式下樱桃幼树的生长指标 处理 地径 株高 红薯 辣椒 茄子 番茄 白菜 黄瓜 西瓜 甜瓜 南瓜 清耕 注 不同大小写字母分别代表差异达到极显著 显著 水平 下同 薯 番茄 茄子 白菜 甜瓜 白菜 甜瓜 清 耕 各组间差异极显著 组内各处理间 差异不显著 不同间作模式对土壤理化性质的影响 由表 可知 总体来看 间作后不同处理 间土壤全氮 硝态氮 全磷 有效磷 有效锰含量和 呈上升趋势 铵态氮 全钾 速效钾 有效 硒含量和 呈下降趋势 有机质 有效铁 有效 铜和含水量则因间作作物的不同而异 间作瓜菜作物可不同程度地提高土壤中全氮 含量 尤其是间作南瓜 番茄 辣椒 黄瓜和茄子处 理中 全 氮 含 量 与 清 耕 相 比 提 高 了 西 瓜 和 红 薯 处 理 次 之 分 别 提 高 了 和 白菜和甜瓜处理最低 升幅 均为 不同瓜菜间作对土壤的硝态氮含量也有提高 作用 间作茄子后土壤硝态氮含量比清耕对照提 高了 间作西瓜 番茄 辣椒 黄瓜 甜瓜 后 则 分 别 提 高 了 和 大大增加了土壤中硝态氮的 含量 相比之下 南瓜 白菜和红薯处理中土壤硝 态氮含量升幅较小 分别为 和 与清耕相比 瓜菜间作则大大降低了土壤铵 态氮含量 尤其在甜瓜 南瓜处理中 土壤铵态氮 分别减少了 含量下降十分明 显 其次为西瓜 红薯 白菜和番茄 降幅范围在 辣椒和黄瓜处理中土壤铵态氮含量 稍有下降 降幅较小 不同瓜菜间作降低了土壤中全钾的含量 尤 其是间作西瓜 南瓜 甜瓜后 土壤全钾含量与清 耕相比下降了 其次为间作番 茄 辣椒 红薯 茄子处理 土壤全钾含量与清耕相 比下降了 白菜和黄瓜处理中 土壤全钾含量稍有下降 降幅较小 除南瓜外 间 作不同作物对土壤的速效钾也有不同程度的降低 作用 其中最为明显的是白菜处理 与清耕相比降 低了 其次是红薯 甜瓜和辣椒处理 分 别降低了 和 再次为番 茄 西瓜和茄子处理 降幅范围在 黄 瓜处理中土壤速效钾含量降幅较小 为 第 期 北 方 园 艺 表 不同间作模式下土壤大量元素含量 处理 全氮含量 全钾含量 全磷含量 铵态氮含量 硝态氮含量 速效钾含量 有效磷含量 红薯 辣椒 茄子 番茄 白菜 黄瓜 西瓜 甜瓜 南瓜 清耕 与清耕相比 间作提高了土壤的全磷含量 尤 其间作番茄和白菜后 土壤中的全磷量分别增加 了 和 其余间作处理中土壤全 磷含量的增幅范围在 间作 甜瓜后土壤有效磷含量减少了 其余间 作作物处理中土壤有效磷含量则出现不同程度的 升高 其中 间作黄瓜对其增加作用最为明显 与 清耕相比提高了 其次为白菜 番茄和 茄子 分别提高了 和 再 次 为 西 瓜 和 红 薯 分 别 提 高 了 和 辣椒和 南 瓜 处 理 中 升 幅 最 小 分 别 为 和 由表 可知 间作西瓜或辣椒对土壤有机质 含量的增加作用最为明显 与清耕相比分别提高 了 和 其次为黄瓜和南瓜 分别 提高了 和 有机质含量在白菜 茄子处理中稍有上升 甜瓜处理中稍有下降 均与 清耕对照无显著差异 除间作黄瓜后 有小幅上升外 其余间作 处理中 均有不同程度的降低 尤其在甜瓜 白菜 西瓜和茄子处理中 与清耕相比降低 了 其次为辣椒 南瓜和番茄处理 与清耕相比降低了 红薯处理中 降幅最低 为 与清耕相比 间作瓜菜作物均不同程度地提 高了土壤 尤其在番茄 白菜 红薯 辣椒 南 瓜处理中表现较为明显 升幅范围在 其余处理中土壤 升幅不大 间作红薯大大提高了土壤 值 提升幅度 达到 其次是茄子 辣椒和番茄 提升幅 度分别为 和 白菜和黄 瓜处理中 值的升幅均为 西瓜和黄甜 瓜处理中 值的升幅均为 南瓜处理中 值与对照相比未出现变化 表 不同间作模式下有机质含量和部分化学性质 处理 有机质含量 阳离子交换量 电导率 红薯 辣椒 茄子 番茄 白菜 黄瓜 西瓜 甜瓜 南瓜 清耕 北 方 园 艺 月 上 由表 可知 总体而言 土壤中全硒含量呈下 降趋势 而有效锰和有效锌含量呈上升趋势 有效 铁和有效铜含量有升有降 其中有效铁的变化幅 度较小 土壤全硒含量在间作不同作物后都有不同程 度的下降 其中下降最明显的是西瓜 茄子和番茄 处理 与清耕相比下降了 其次是辣 椒 南瓜 白菜和黄瓜处理 下降了 甜瓜和红薯处理中土壤全硒含量的降幅较小 范 围在 间作不同瓜菜作物对土壤有效锰含量均有不 同程度的提高 其中 间作红薯处理的有效锰含 量最高 与清耕相比提高了 其次为间作 辣椒 西瓜 黄瓜和番茄处理 提高了 其它间作作物对有效锰含量提高 不同作物间作对土壤中有效铁含量的作用各 异 其中间作红薯处理中土壤有效铁含量最高 与清耕相比提高了 其次为辣椒 黄瓜和 番茄 提高了 再次是茄子和白菜 分 别提高了 和 反之 间作西瓜处 理中土壤有效铁含量降低幅度最大 为 南瓜和甜瓜处理次之 降幅均为 表 不同间作模式土壤的微量元素含量 处理 全硒含量 有效锰含量 有效铁含量 有效铜含量 有效锌含量 红薯 辣椒 茄子 番茄 白菜 黄瓜 西瓜 甜瓜 南瓜 清耕 注 表示与清耕对照差异显著性水平为 表示与 清耕对照差异显著性水平为 下同 图 不同间作模式下的土壤含水量 西瓜对土壤中有效铜含量有轻微降低作用 而红薯 辣椒 番茄 茄子和白菜对其含量提高的 幅度 较 大 分 别 为 和 其它作物对土壤中有效铜含 量提高的幅度较小 不同作物间作均对土壤有效锌含量有升高作 用 其中效果最显著的是辣椒 南瓜和黄瓜 与清 耕相比升高了 其余各处理中土壤有 效锌含量升幅范围在 不同间作模式对土壤含水量的影响 由图 可知 清耕对照中 土层的土 壤含水量为 与对照相比 间作红薯 南 瓜极显著增加了土壤含水量 增幅分 别为 和 辣椒 黄瓜和番茄处理 中 土 壤 含 水 量 分 别 比 对 照 提 高 了 和 差 异 达 到 显 著 水 平 第 期 北 方 园 艺 与之相反 间作甜瓜对土壤含水量的降低 作用较大 与对照相比下降了 差异达到 显著水平 此外 间作茄子后土壤含 水量比对照增加了 间作白菜和西瓜则使 土壤含水量降低了 和 均与对照差 异不显著 图 不同间作模式下土壤的微生物数量 不同间作模式对土壤微生物区系的影响 由图 可知 不同处理中的土壤真菌含量均 有不同程度提高 其中 白菜 茄子处理中土壤真 菌数量升幅最大 与清耕对照相比分别升高了 和 间作甜瓜 番茄 辣椒和南瓜也可显著提高土壤真菌数量 与清耕 对照相比升高了 间作红薯 黄瓜 西瓜后土壤真菌数量与清耕对照 相比无显著差异 间作黄瓜极显著增加了土壤放线菌数量 使其达到对照的 倍 间作红薯 后土壤放线菌增加了 与对照差异显著 南瓜 辣椒处理中土壤放线菌数量升 高但与对照差异不显著 另一方面 间作番茄 西瓜 白菜大大降低了土壤放线菌的数 量 分别使其降至对照的 和 茄子 甜瓜处理中土壤放线菌数量略有下降 与对照无 显著差异 间 作 红 薯 后 土壤细菌的数量提高了 与清耕对照差异不显著 其 余各瓜菜间作处理中土壤细菌的数量均低于清耕 对照 其中 间作番茄处理中土壤细菌数量的下 降最为明显 比对照下降了 与对照差异 极显著 辣椒 白菜 黄瓜 茄子处理 中土壤 细 菌 数 量 也 急 剧 减 少 比 对 照 下 降 了 红薯 西瓜 甜 瓜 南瓜处理中土壤细菌数量降幅较小 比对照下 降了 讨论与结论 间作不同瓜菜作物对大樱桃幼树生长及土 壤理化性质的影响 该研究表明 间作南瓜 西瓜 茄子 辣椒 黄 瓜后大樱桃幼树地径与清耕对照无显著差异 未 对地径产生明显的抑制作用 但间作番茄 甜瓜 红薯 白菜后显著抑制了大樱桃幼树地径 相关性分析表明 大樱桃幼树地径与土壤速 效钾含量有极显著的相关性 因此间作番茄 甜瓜 红薯 白菜后地径显 著减小 可能与土壤中速效钾被这些作物大量消 耗有关 此外 实行间作后土壤中的铵态氮也急 剧下降 可见这些作物与大樱桃幼树之间存在养 分竞争 试验发现 除间作甜瓜处理外 不同间作瓜菜 处理中大樱桃株高生长均显著增加 相 关性分析表明 株高与土壤有机质 有效锌 和全氮 北 方 园 艺 月 上 含量有极显著或显著相关 性 可见大樱桃幼树株高生长受土壤有机质 有效 锌 全氮含量影响较大 间作辣椒 黄瓜 西瓜 南 瓜可提高土壤有机质 全氮 有效磷 有效锌含量 同时也提高了硝态氮 有效铁 有效铜含量 充足 全面的养分有利于大樱桃的株高生长 与此相 似 等 报道石榴幼树与西兰花或姜 黄的间作处理与单种石榴相比可提高土壤有机 碳 速效氮 速效磷 有效钾及钙 镁 铁 铜 锌离 子含量 且石榴幼树的株高 茎围等生长指标也优 于单种石榴处理 而甜瓜的植入造成土壤中有机 质 速效钾 铵态氮 有效磷等含量下降 在养分吸 收上与大樱桃产生竞争 阻碍了株高生长 此外 间作甜瓜后土壤中阳离子交换量大幅下降 意味 着土壤中养分淋洗现象加剧 养分循环利用效率 下降 也对大樱桃对土壤养分的利用造成影响 可 能成为株高生长受到抑制的原因 在干旱半干旱条件下 间作系统种间地下的 水分关系问题普遍受到关注 凌强等 发现 旱作红枣林地间作饲料油菜和黄花菜明显增加了 土层含水量 保证了枣树生育期内的正 常生长 该研究也发现灌溉条件下 除甜瓜 西 瓜 白菜外 瓜菜的植入对大樱桃园土壤水分含量 均具有增益效应 与单作大樱桃相比增益量范围 在 这可能是瓜菜作物多为浅 根性作物 在测定土层内这些作物与大樱桃的根 系生态位之间不存在水分竞争或竞争较小 而其 调控径流 郁闭层覆盖抑制土表水分蒸发等小气 候效应与间作系统的水分运移和利用间形成了新 的平衡 而在甜瓜间作处理中 土壤含水量显著 下降 土壤含水量与间作系统地上界面光 热 水 分和地下界面的根系分布 土壤质地 有机质 水 分运移有着直接联系 并随系统内植物种群的生 育期而变化 因此造成这一现象的原因尚待进一 步分析 由于不同植物种群在不同时期对养分的种 类 需求量和形态各不相同 未来需对间作系 统中不同植物种群在不同时期果树 作物的根系 分布特征及水分 养分的空间分布特征进行研究 以更有效地对系统中的水肥资源实施管理 提高 利用效率 间作不同豆类作物对土壤微生物数量的 影响 土壤微生物是土壤的重要组成部分 释放土 壤酶类 参与有机质降解 腐殖质合成 养分循环 等生物化学过程 该试验中 各处理细菌 放线菌 和真菌数量各不相同 但总体上还是细菌数量占 绝对优势 除红薯外 间作瓜菜作物后土壤真菌 数量均有所提高 细菌数量大幅下降 使得真菌 细菌比值显著提高 说明微生物种群结构向真菌 型转化 土壤真菌可分解进入土壤的作物残体和 肥料中的有机质 这可能对果园土壤养分供应和 果树生长有利 但许多真菌也为植物病原菌 引 起真菌病害 因此在间作果园中要加强植物 病害监测和防治 轮作倒茬 其它研究中 笔者还 发现大樱桃果园间作豇豆 黑小豆和大豆等豆科 作物后 土壤细菌数量显著升高 真菌 细菌比值 显著下降 可见种植作物对土壤生物学性质 的影响十分复杂 因作物不同而异 综上所述 大樱桃园建园初期为增加果园收 益而又不影响幼树生长 适用行间间作的作物为 黄瓜 南瓜 西瓜和辣椒 间作红薯 番茄 茄子 白菜 甜瓜虽然也可显著促进大樱桃株高生长 但 由于对土壤中速效钾的消耗大 铵态氮含量也急 剧下降 土壤有机质增加量较少 地径生长受到显 著抑制 除非养分管理水平较高 否 则 不 建 议 种植 参考文献 张福兴 孙庆田 孙玉刚 等 我国甜樱桃种植区划研究 烟台果树 董宛麟 张立祯 于洋 等 农林间作生态系统的资源利用研 究进展 中国农学通报 王洪皓 徐敏 赵秋 果园间作粒用豇豆播期与密度试验研 究 农学学报 白冬梅 王国桐 田跃霞 等 幼龄果园间作花生高效栽培模 式研究 山西农业科学 刘晨 哈斯亚提 托逊江 艾比布拉 伊马木 库尔勒香梨 果园间作饲草作物对土壤养分及小环境的影响 新疆农业科 学 宗殿龙 王尚勇 果园间作药用牡丹的技术 落叶果树 饶宇 孙光敏 药材苦参在幼龄果园间作的栽培管理与效果 分析 农技服务 鲁如坤 土壤农业化学分析方法 北京 中国农业科技 第 期 北 方 园 艺 出版社 林先贵 王一明 土壤微生物研究原理与方法 北京 高 等教育出版社 凌强 赵西宁 高晓东 等 间作经济作物对黄土丘陵区旱作 红枣土壤水分的调控效应 植 物 生 态 学 报 云雷 毕华兴 任怡 等 黄土区果农复合系统种间水分关系 研究 水土保持通报 陈丹梅 陈晓明 梁永江 等 种植模式对土壤酶活性和真菌 群落的影响 草业学报 牛宇 薄晓峰 秦作霞 等 间作豆类作物对大樱桃生长和土 壤特性 微生物数量的影响 北方园艺 北 方 园 艺 月 上