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66 中国土壤与肥料 2020 2 doi 10 11838 sfsc 1673 6257 19173 不同覆盖材料对避雨葡萄园土壤生物活性的影响 罗 玲 1 刘 伟 2 钟 奇 2 王 进 1 吕秀兰 1 1 四川农业大学果蔬研究所 四川 成都 611130 2 四川省农业科学院园艺研究所 四川 成都 610066 摘 要 采用田间试验 研究了秸秆 地布 透明地膜及反光膜地表覆盖对避雨栽培葡萄园土壤有机碳 土壤酶 活性 微生物量及其代谢的影响 结果表明 与不覆盖相比 除反光膜覆盖处理的土壤酶综合活性无显著提高外 4种覆盖材料均可显著提高土壤酶综合活性 微生物总量及微生物量碳 微生物熵 促进土壤养分释放 其中秸 秆覆盖效果最好 秸秆覆盖可增加土壤有机碳含量 地布 透明地膜及反光膜覆盖则降低土壤有机碳含量 秸秆 和地布覆盖下土壤呼吸强度增强 透明地膜和反光膜覆盖下则相反 4种覆盖材料均可降低土壤微生物代谢熵 提高微生物对土壤有机碳的利用率 其中透明地膜覆盖下土壤微生物代谢熵最低 主成分分析结果表明 4种覆 盖材料均可提高葡萄避雨栽培园土壤生物活性 效果依次为秸秆覆盖 地布覆盖 透明地膜覆盖 反光膜覆盖 权重分析结果表明 微生物代谢熵 微生物熵 呼吸强度 微生物量碳和蔗糖酶活性 土壤酶指数共6个指标是 评价土壤生物活性的重要指标 过氧化氢酶对葡萄生长期差异引起的生存环境变化较不敏感 可作为避雨栽培葡 萄园中土壤酶活性差异的指示指标 关键词 地面覆盖 避雨栽培 葡萄 土壤微生物 土壤酶 土壤生物活性 避雨栽培通过覆盖顶膜减少果实与雨水的接触 从而阻断发病诱因 1 可极大地减少我国南方地 区因夏季高温多雨引起的葡萄病害严重问题 该项 措施已广泛应用于我国南方鲜食葡萄生产中 农田 地表覆盖技术是一项重要的土壤管理技术 相关领 域的学者普遍认为覆膜和秸秆覆盖在改善土壤水热 状况 活化土壤养分 提高产量方面作用显著 2 3 土壤酶 土壤微生物数量及其代谢等指标对环境变 化较为敏感 并具有较好的时效性 因此被作为评 价土壤质量的重要生物活性指标 4 前人研究表 明 地膜和秸秆覆盖均可增强土壤酶综合活性 微 生物总量及微生物量碳 但对特定酶活性和微生物 数量影响的研究结果有差异 5 9 秸秆覆盖可增强 土壤呼吸强度 10 11 而地膜覆盖对土壤呼吸强度 的影响因研究对象 地理环境及人为干扰的不同而 不同 5 12 地布是近年来逐渐兴起的一种编制而成的布状 材料 其透气透水性较地膜好 主要用于温室地面 防草 排水 保持地面清洁 目前关于地布覆盖对 果园土壤酶及微生物影响的研究较少 而针对反光 膜覆盖的研究主要集中于地上部分 另外 农田地 表覆盖技术研究多在露天环境进行 对设施大棚内 地表覆盖下土壤生物活性特征的报道较少 因此 本研究通过田间试验综合比较了避雨葡萄园中秸 秆 地布 透明地膜及反光膜覆盖下土壤酶活性 微生物数量 微生物量碳 土壤基础呼吸强度 有 机碳及微生物熵 微生物代谢熵等的变化 以了解 避雨大棚内秸秆 地布 透明地膜及反光膜覆盖下 土壤生物活性特征 评价不同覆盖模式下的土壤质 量 为避雨葡萄园覆盖模式的选择提供理论和实践 参考 1 材料与方法 1 1 研究区概况 试验在四川省成都市同安镇现代葡萄科技示 范园 N 30 61 E 104 32 内进行 平均气 温16 5 年平均日照1 032 9 h 年降水量平均 为895 6 mm 试验土壤为褐土 覆盖前0 40 cm土层土壤有机质含量为23 3 g kg 1 硝态氮 为19 43 mg kg 1 有效磷为23 56 mg kg 1 速 收稿日期 2019 04 22 录用日期 2019 06 07 基金项目 四川省重点研发项目 2018NZ0147 作者简介 罗玲 1993 女 四川乐山人 在读硕士研究生 从事果树栽培理论与技术研究 E mail 912778396 通讯作者 吕秀兰 E mail xllvjj 67 中国土壤与肥料 2020 2 效钾为118 77 mg kg 1 pH值为6 75 土壤容重 为1 65 g cm 3 供试葡萄品种为 夏黑 Summer black 树龄4年 南北行向栽植 株行距3 m 6 m H型架 供试避雨大棚为覆盖天膜 四面不覆 膜 葡萄园采用滴灌 实行水肥一体化 试验时间 为2017年11月至2018年9月 1 2 试验设计 试验设置秸秆覆盖 SM 地布覆盖 CM 透明地膜覆盖 WM 反光膜覆盖 RM 处理 以地表裸露作为对照 NM 每行20株葡萄树为 一个试验小区 重复3次 完全随机排列 秸秆覆 盖为水稻秸秆 秸秆切成5 10 cm碎段覆盖于葡 萄行间 厚度为15 cm 大约13 500 kg hm 2 地 布覆盖选用90 g m 2 的聚丙烯黑色地布 透明地 膜和反光膜覆盖均选用厚度为1 2丝 0 012 mm 的聚乙烯地膜 反光膜为银黑双色地膜 1 3 样品采集 于葡萄主要生育期3 9月每月中旬采集土 样 每个小区内在葡萄根系主要分布区 离主干40 cm左右的范围处按S形布设5个点 采集0 40 cm土壤样品 过2 mm筛后分成3份 一份风干后 室温下保存 用于测定土壤酶活性 一份置于4 冰箱内保存 用于测定土壤微生物数量 微生物量 碳和土壤呼吸强度 一份风干保存 用于测定土壤 有机碳 每份土壤样品在测定时设3次重复 1 4 测定方法 土壤酶活性的测定参照关松荫 13 的方法 蔗 糖酶活性采用3 5 二硝基水杨酸比色法 酸性磷 酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法 过氧化氢酶活性 采用高锰酸钾滴定容量法 脲酶活性采用苯酚钠比 色法 蛋白酶活性采用茚三酮比色法 采用加权求 和法计算土壤酶指数 14 土壤微生物数量采用稀释平板法测定 15 其 中 细菌用牛肉膏蛋白胨培养基 真菌用加入 孟加拉红的马铃薯葡萄糖培养基 放线菌用高氏 一号培养基 分别测定土壤细菌 真菌 放线菌 数量 土壤总有机碳采用外加热 重铬酸钾氧化法 测定 16 氧化校正系数1 1 土壤微生物量碳采 用氯仿熏蒸 K 2 SO 4 提取法 FE 测定 转换系数 为0 45 17 土壤呼吸强度采用碱液吸收滴定法测 定 18 土壤微生物熵 土壤微生物量碳 土壤总 有机碳 土壤微生物代谢熵 土壤呼吸强度 土壤 微生物量碳 19 1 5 数据处理 使用Excel 2010对数据进行初步处理 采用 SPSS 19 0 软件进行方差分析 Person相关性分析 主成分分析 其中方差分析选用Duncan多重比较 确定数据间的差异 显著水平为 0 05 相关性 分析结果导入Cytoscape 3 6 1 中构建相互作用网 络图 2 结果与分析 2 1 不同覆盖材料对土壤酶的影响 2 1 1 平均酶活性 表1中各土壤酶活性为3 9月的平均值 SM和CM处理的蔗糖酶活性显著高于NM 分别较 NM提高24 32 13 44 而WM和RM处理的 蔗糖酶活性与对照之间差异不显著 SM CM WM 和RM处理的酸性磷酸酶活性依次显著高于对照 38 46 16 57 14 81 13 90 SM和WM处 理的过氧化氢酶活性分别较对照显著提高35 92 10 90 CM RM处理与对照之间无显著性差异 SM处理的脲酶活性较对照显著增加27 59 其余 处理的脲酶活性与对照无明显差异 SM CM WM 处理的蛋白酶活性依次较对照显著增加37 87 22 01 19 98 RM和NM处理差异不显著 SM 处理的5个土壤酶活性均高于其余处理 表 1 不同覆盖材料下的土壤酶活性 处理 蔗糖酶 mg g 1 d 1 酸性磷酸酶 mg g 1 d 1 过氧化氢酶 mL g 1 h 1 脲酶 mg g 1 d 1 蛋白酶 mg g 1 d 1 SM 0 44 0 01a 3 00 0 25a 2 32 0 11a 1 42 0 13a 3 63 0 26a CM 0 40 0 01b 2 53 0 18b 1 81 0 19bc 1 14 0 09b 3 22 0 14b WM 0 39 0 02bc 2 49 0 08bc 1 90 0 06b 1 07 0 21b 3 16 0 24bc RM 0 39 0 03bc 2 47 0 13c 1 75 0 07c 1 05 0 22b 2 98 0 31cd NM CK 0 36 0 02c 2 17 0 16d 1 71 0 12c 1 11 0 13b 2 64 0 17d 注 同列不同小写字母表示处理间差异显著 P 0 05 下同 68 中国土壤与肥料 2020 2 2 1 2 土壤酶指数 土壤酶种类繁多 作用各异 为了克服单 一酶指标在反映土壤性质方面的局限 本研究 采用土壤酶指数反映各酶因子的综合作用 20 图1中土壤酶指数为3 9月土壤酶指数平均 值 就葡萄整个生育期而言 土壤酶指数表现为 SM CM WM RM NM 分别较NM增加81 26 27 91 25 75 14 55 其中SM CM和WM处 理的土壤酶指数显著高于对照 NM 而RM处理 与NM无显著差异 图 1 不同覆盖处理的土壤酶指数季节变化均值 注 图柱上不同字母表示处理间差异显著 PCM WM RM NM 细菌数量依次显著 高于对照18 07 12 72 10 90 9 50 真菌 数量依次显著高于对照58 81 30 35 29 52 10 56 SM处理的放线菌数量和对照无显著性差 异 其余处理均显著低于对照 就微生物总数而 言 各覆盖处理的微生物总数均显著高于对照 表 现为SM CM WM RM 依次显著高于对照20 27 14 53 12 61 10 99 图 2 不同覆盖处理的土壤酶活性季节变异系数 注 图柱上不同字母表示同一处理不同酶之间差异显著 P 0 05 表 2 不同覆盖材料下的土壤微生物数量 10 4 cfu g 1 处理 细菌 真菌 放线菌 微生物总量 SM 1 003 43 18 23a 17 71 2 52a 8 15 0 21a 1 029 30 18 56a CM 957 98 23 56b 14 53 3 31a 7 62 0 3b 980 13 23 87b WM 942 47 41 32b 14 44 0 62b 6 79 0 4c 963 71 40 54b RM 930 59 30 68b 12 33 1 14c 6 98 0 25c 949 91 30 07b NM CK 849 86 36 79c 11 15 2 03d 8 57 0 54a 869 58 36 9c 69 中国土壤与肥料 2020 2 2 2 2 土壤有机碳 微生物量碳 微生物熵 呼吸 强度及微生物代谢熵 表3中土壤有机碳含量为9月所测 其余数据 为3 9月的平均值 9月SM处理的土壤有机碳 含量显著高于对照18 76 WM和CM处理分别较 对照显著降低5 05 7 15 RM处理与对照间无 明显差异 各覆盖处理微生物量碳含量及微生物熵 均显著高于对照 表现为SM CM WM RM NM 微生物量碳含量分别较对照显著提高51 43 27 40 26 90 17 51 微生物熵含量依次较 对照显著增加40 38 32 96 30 15 19 39 SM和CM处理的土壤呼吸强度较NM CK 分别 显著提高13 52 5 74 WM和RM覆盖处理的 土壤呼吸强度依次显著低于对照6 78 和7 27 4个覆盖处理均显著降低了土壤微生物代谢熵 表 现为WM SM RM CM NM 分别较NM CK 降 低25 96 22 51 16 28 和12 59 表 3 不同覆盖材料对土壤有机碳 微生物量碳 微生物熵 呼吸强度及微生物代谢熵的影响 处理 有机碳 g kg 1 微生物量碳 mg kg 1 微生物熵 呼吸强度 CO 2 mg kg 1 h 1 微生物代谢熵 CO 2 mg h 1 SM 13 64 0 20a 490 51 28 13a 3 59 0 17a 26 09 0 67a 55 45 1 57c CM 12 40 0 09d 412 69 36 3b 3 40 0 15ab 24 31 0 8b 62 56 3 04b WM 12 46 0 11cd 411 07 10 69b 3 33 0 07b 21 43 0 48d 52 99 3 69c RM 12 63 0 24bc 380 64 14 29c 3 05 0 20c 21 31 0 33d 59 91 2 48b NM CK 12 74 0 14b 323 93 22 71d 2 56 0 14d 22 99 0 5c 71 57 5 51a 2 3 土壤生物活性因子的主成分分析 2 3 1 各处理土壤生物活性水平综合得分 对14个土壤生物活性指标3 9月的数据进 行主成分分析 本试验14个土壤生物活性因子 KMO检验值为0 655 Sig 地布覆盖 透明地 膜覆盖 反光膜覆盖 地表裸露对照 表 4 因子载荷矩阵 方差贡献率及初始特征值 项目 F 1 F 2 F 3 脲酶 0 749 0 287 0 178 蛋白酶 0 852 0 023 0 213 蔗糖酶 0 899 0 212 0 224 酸性磷酸酶 0 945 0 062 0 189 过氧化氢酶 0 197 0 906 0 094 细菌 0 945 0 094 0 001 真菌 0 789 0 147 0 252 放线菌 0 648 0 069 0 670 有机碳 0 204 0 867 0 187 微生物量碳 0 971 0 087 0 109 呼吸强度 0 880 0 096 0 351 微生物熵 0 968 0 095 0 145 微生物代谢熵 0 794 0 201 0 496 土壤酶指数 0 965 0 212 0 029 特征值 9 152 1 850 1 122 方差贡献率 65 371 13 217 8 018 累积贡献率 51 005 78 588 86 650 70 中国土壤与肥料 2020 2 表 5 主成分因子得分及土壤生物活性水平综合得分 处理 FS 1 FS 2 FS 3 综合 得分 综合 排名 SM 1 834 1 596 0 275 1 654 1 CM 0 259 0 547 0 083 0 105 2 WM 0 025 0 156 0 856 0 122 3 RM 0 665 0 386 0 340 0 593 4 NM CK 1 435 0 506 0 981 1 070 5 2 3 2 14个土壤生物活性指标权重 通过各土壤生物活性变量在每个主成分中所占 的比重计算出分权重 再根据各主成分贡献率在前 3个累积贡献率的比重最后计算出每个土壤生物活 性指标的总权重系数 表6 结果表明 14个土 壤生物活性指标权重由大到小为 微生物代谢熵 蔗糖酶 土壤酶指数 微生物熵 呼吸强度 微生 物量碳 酸性磷酸酶 脲酶 细菌 真菌 放线 菌 蛋白酶 有机碳 过氧化氢酶 表 6 14个土壤生物活性指标权重 因子 分权重 10 2 总权重 10 4 综合 排名 F 1 F 2 F 3 脲酶 5 232 1 304 0 525 706 131 8 蛋白酶 5 951 0 105 0 628 668 424 12 蔗糖酶 6 280 0 963 0 661 790 394 2 酸性磷酸酶 6 601 0 282 0 558 744 029 7 过氧化氢酶 1 376 4 117 0 277 577 088 14 细菌 6 601 0 427 0 003 703 106 9 真菌 5 511 0 668 0 743 692 278 10 放线菌 4 526 0 314 1 977 681 662 11 有机碳 1 425 3 940 0 552 591 691 13 微生物量碳 6 783 0 395 0 322 749 950 6 呼吸强度 6 147 0 436 1 036 761 872 5 微生物熵 6 762 0 432 0 428 762 111 4 微生物代谢熵 5 546 0 913 1 463 792 299 1 土壤酶指数 6 741 0 963 0 086 778 965 3 2 4 14个土壤生物活性指标相关性分析 为探究14个土壤生物活性指标之间的关系 根据不同指标间的Person系数构建了相互作用网络 图 图3 14个指标通过16个极显著 P 0 01 实线 和20个显著 P 0 05 虚线 正相关关系 构成 如图所示 蛋白酶 蔗糖酶 酸性磷酸酶与 过氧化氢酶活性彼此相关 而脲酶活性仅与过氧化 氢酶活性相关 与其他土壤酶活性不相关 真菌和 细菌数量相关 放线菌数量与其余13个指标均无 显著相关性 细菌数量与除脲酶 过氧化氢酶活 性以外的3个酶活性相关 真菌数量与除脲酶以外 的4个酶活性相关 有机碳和呼吸强度仅与脲酶活 性相关 微生物量碳与除脲酶以外的4个土壤酶活 性及细菌 真菌数量相关 微生物熵与蛋白酶 蔗 糖酶 真菌数量相关 土壤酶指数与5个土壤酶活 性及细菌 真菌数量相关 微生物量碳还与微生物 熵和土壤酶指数相关 微生物代谢熵仅与微生物熵 相关 图 3 土壤生物活性各指标之间相关关系网络图 3 讨论 3 1 不同覆盖材料对土壤微生物数量及土壤酶活 性的影响 细菌 真菌和放线菌是土壤微生物的大类群 构成土壤微生物的主要生物量 它们的区系组成和 数量变化常能反映出土壤生物活性水平 本研究 中 葡萄避雨设施栽培园中土壤微生物区系组成均 以细菌为主 占微生物总量97 49 97 97 真 菌数量占微生物总量的1 28 1 72 放线菌数 量所占比例最低 在1 以下 0 71 0 99 一些研究中土壤真菌数量高于放线菌 21 而有 些研究中土壤放线菌数量高于真菌 22 23 这可能 是土壤酸碱性不同造成的 真菌的最适pH值为 3 6 放线菌的最适pH值为7 8 本研究中葡 萄园土壤偏酸 故真菌数量高于放线菌数量 本试验结果表明不同覆盖处理均可不同程度地 71 中国土壤与肥料 2020 2 提高土壤细菌 真菌数量 除秸秆覆盖处理外 均 可显著降低土壤放线菌数量 其中反光膜和透明 地膜覆盖处理放线菌数量最低 而放线菌对土壤 含水量较敏感 24 地表覆盖处理增加了土壤含水 量 从而限制了放线菌繁殖 地膜覆盖下土壤含 水量高于秸秆和地布覆盖 3 故反光膜和透明地 膜覆盖处理土壤放线菌数量低于秸秆和地布覆盖处 理 另外由于地膜的不透气性 土壤中CO 2 增加 pH下降 也可能抑制放线菌活性 前人研究表明 秸秆和地膜覆盖均可以提高土壤中细菌和真菌数 量 6 25 26 但关于覆盖对土壤放线菌数量影响的 研究结果有差异 赵德英 6 研究发现秸秆覆盖能降 低土壤放线菌数量 高美英等 24 却认为覆盖后土 壤水分含量增加 会抑制放线菌繁殖 这些差异可 能是由土壤理化性质特别是土壤含水量不同造成的 土壤酶指数可综合多个土壤酶活性 反映土壤 酶综合活性 本研究中 除反光膜覆盖下土壤酶指 数与对照差异不显著外 不同覆盖处理均可不同程 度地提高土壤酶综合活性及微生物总量 且秸秆覆 盖下5个土壤酶活性及土壤酶指数 微生物数量均 显著高于其他覆盖处理 许多研究也表明秸秆和地 膜覆盖均可提高土壤酶活性和微生物数量 且秸秆 覆盖效果较佳 27 28 秸秆 地布及地膜覆盖均具 有良好的增温保墒效果 可一定程度改善土壤水热 环境 6 29 有利于提高土壤酶活性和微生物数量 透明地膜覆盖冬春秋三季能显著提高耕层的土壤温 度 但夏季地膜覆盖会导致土壤温度过高 不利于 土壤酶和微生物活动 反光膜覆盖冬季可抑制土壤 有效辐射发射 减少土壤热量的散失 从而提高土 壤温度 夏季通过反射太阳光线 防止土温过高 但春秋两季 反光膜覆盖土壤温度回升慢 不利于 土壤酶和微生物活动 本研究中就葡萄整个生育期 而言 地布 透明地膜及反光膜覆盖对土壤酶综合 活性及土壤微生物总量的处理效果无显著差异 秸 秆覆盖可有效调节和稳定表土层水 肥 气 热诸 因素 有效降低地面最高温度 提高地面最低温 度 稳定了土层温度 减缓土壤水分蒸发 为植物 生长提高稳定的水热条件 同时秸秆覆盖可补充土 壤有机质 6 故秸秆覆盖下土壤酶综合活性及微 生物总量最高 3 2 不同覆盖材料对土壤酶活性季节变异系数的 影响 酶活性变异系数可以表示酶对环境介质变化的 敏感程度 30 本研究结果表明脲酶 蛋白酶和酸 性磷酸酶对葡萄生长期差异引起的生存环境的变化 较敏感 过氧化氢酶则较稳定 过氧化氢酶可作为 避雨栽培葡萄园中土壤酶活性差异的指示指标 从 过氧化氢酶来看 秸秆覆盖的过氧化氢酶活性显著 高于其他处理 地布和透明地膜覆盖两者间无显著 差异但显著高于对照 而反光膜覆盖与对照无显著 差异 这与各处理间土壤酶指数差异表现基本一 致 朱海强等 30 对艾比湿湖土壤酶活性变异系数 的研究结果表明 过氧化氢酶 磷酸酶 脲酶 而 罗来超等 31 却认为河南小麦田土壤酶活性变异系 数大小为 脲酶 脱氢酶 蛋白酶 蔗糖酶 过氧 化氢酶 本文与前人研究结果既有差异也存在相同 之处 这可能与土壤类型 地上部作物及栽培管理 技术有关 3 3 不同覆盖材料对土壤有机碳 微生物量碳和 微生物熵的影响 本研究中 除秸秆覆盖处理土壤有机碳含量增 加外 其余处理土壤有机碳含量均降低 与前人研 究结果一致 6 秸秆 地布 反光膜和透明地膜 覆盖后 改善了土壤的水热条件 促进了土壤微生 物数量的增加和土壤酶活性的提高 为土壤有机质 的矿化分解提供了有利的环境 从而加速有机质 的分解 降低土壤有机碳的含量 除秸秆覆盖处理 外 其余覆盖处理土壤无外来有机质的补充 故土 壤有机碳含量呈不断下降趋势 透明地膜覆盖处理 的土壤有机碳含量与地布和反光膜覆盖处理差异不 显著 而地布覆盖处理的土壤有机碳含量最低 因 此长期进行地布 地膜覆盖必须及时补充土壤有机 质 防止土壤有机质降低使土壤肥力下降 理化性 质恶化 微生物量碳是指土壤微生物体内的碳 可以从 微生物体内分泌出来 作为植物直接吸收利用的速 效养分 微生物量碳可反映土壤微生物数量 微生 物活性及土壤肥力状况 32 微生物熵值越大 土 壤有机碳周转越快 土壤养分释放越多 19 一般 土壤的微生物熵值在1 4 19 本试验中微生 物熵的范围为2 56 3 59 与文献报道数值相 符 本研究中不同覆盖处理均可显著提高土壤微生 物量碳含量和微生物熵值 即4个覆盖处理均可增 加土壤速效养分含量 提高土壤肥力 而秸秆覆盖 下土壤有机碳周转最快 养分循环活跃 与前人研 究结果一致 5 6 72 中国土壤与肥料 2020 2 3 4 不同覆盖材料对土壤呼吸强度和微生物代谢 熵的影响 微生物呼吸是土壤呼吸最主要的组成部分 33 地膜的不透气性将减少土壤中O 2 含量 抑制好氧 微生物活动 故尽管地膜覆盖下土壤微生物总量增 加 但透明地膜和反光膜覆盖处理的土壤呼吸强度 仍呈下降趋势 秸秆和地布覆盖下土壤与外界环境 之间的空气交换较为流畅 土壤好氧微生物活动旺 盛 故土壤呼吸强度增强 微生物代谢熵将微生物 量的大小与微生物活性与功能有机联系起来 微生 物代谢熵大 意味着微生物呼吸消耗的碳比例较 大 建造微生物细胞的碳比例小 微生物对土壤 有机碳的利用率低 34 本研究结果表明4个覆盖 处理均可降低微生物对土壤碳的呼吸消耗 提高其 对土壤有机成分的利用率 而透明地膜覆盖下土壤 微生物代谢熵最低 其次为秸秆覆盖处理 反光膜 覆盖处理微生物代谢熵较高 前人研究也表明秸秆 覆盖可增强土壤呼吸强度 35 36 降低微生物代谢 熵 34 地膜覆盖可抑制土壤呼吸和降低微生物代 谢熵 5 但关于秸秆覆盖和地膜覆盖微生物代谢 熵的大小比较还未见报道 3 5 不同覆盖材料对土壤生物活性的影响及14个 土壤生物活性指标权重评价 综合14个土壤生物活性指标进行主成分分析 综合得分结果表明 4个覆盖处理均可显著提高土 壤生物活性 表现为秸秆覆盖 地布覆盖 透明 地膜覆盖 反光膜覆盖 对照 由14个土壤生物 活性指标权重分析结果可知 微生物代谢熵 蔗糖 酶 土壤酶指数 微生物熵 呼吸强度 微生物量 碳这6个指标权重依次排名1 2 3 4 5 6 说 明微生物代谢熵 微生物熵 呼吸强度 微生物量 碳这4个微生物特性较微生物数量更能代表土壤生 物学活性 土壤酶指数综合各个土壤酶活性影响土 壤生物活性 而蔗糖酶活性相较于其余4个土壤酶 活性对土壤生物活性的影响更大 3 6 14个土壤生物活性指标相关性分析 本研究中 蛋白酶 蔗糖酶 酸性磷酸酶与过 氧化氢酶活性彼此显著正相关 而过氧化氢酶与 脲酶活性显著正相关 说明土壤酶不仅具有特定 的专一性 还存在着一定的共性 22 真菌和细菌 数量与绝大多数土壤酶活性及土壤酶指数显著正相 关 而土壤微生物量碳不仅与细菌 真菌数量显著 正相关 也与多个土壤酶活性及土壤酶指数显著正 相关 这些结果都表明微生物量对土壤酶活性的重 要影响和贡献 37 本研究还发现 土壤微生物熵 与微生物代谢熵呈显著正相关 与前人研究结果一 致 19 土壤酶活性 土壤微生物数量 土壤微生 物学特性三者之间的关系比较复杂 不同的研究者 就相同两种酶之间 微生物数量之间及微生物学特 性之间的相关性得出不同的结论 土壤酶 土壤微 生物及土壤微生物学特性的关系也未达成共识 37 本研究的结论与前人研究结果既有相同之处也存在 差异 这些差异可能由研究对象及其所处的环境不 同 导致各种成分之间的相互作用产生变化 这些 研究的不一致体现了土壤酶活性 土壤微生物数 量 土壤微生物学特性之间关系的复杂性 也说明 了它们之间的关系还需进一步研究 4 结论 综上所述 秸秆 地布 透明地膜及反光膜覆 盖均可提高葡萄避雨栽培园土壤生物活性 效果依 次为秸秆覆盖 地布覆盖 透明地膜覆盖 反光 膜覆盖 就土壤有机碳而言 除秸秆覆盖可增加土 壤有机碳含量以外 其余覆盖处理土壤有机碳含量 均呈降低 故长期进行地布 地膜覆盖必须及时补 充土壤有机质 防止土壤有机质降低使土壤肥力下 降 理化性质恶化 微生物代谢熵 微生物熵 呼吸强度 微生 物量碳和蔗糖酶活性 土壤酶指数6个指标权重较 高 综合了土壤微生物特征和土壤酶活性 是评价 土壤生物学活性的重要指标 参考文献 1 付亚群 高媛 孟楠 等 避雨栽培对 赤霞珠 葡萄绿叶 挥发性组分含量的影响 J 果树学报 2017 34 12 1566 1579 2 潘雅文 樊军 郝明德 等 黄土塬区长期不同耕作 覆盖 措施对表层土壤理化性状和玉米产量的影响 J 植物营养 与肥料学报 2016 22 6 1558 1567 3 尹晓宁 刘兴禄 董铁 等 苹果园不同覆盖材料对土壤与 近地微域环境及树体生长发育的影响 J 中国生态农业学 报 2018 26 1 83 95 4 朱晓艳 任萍 林同保 河南省冬小麦土壤生物活性对滴灌 方式的响应 J 中国土壤与肥料 2017 6 51 57 5 张帆 王晨冰 赵秀梅 等 果园垄膜覆盖对土壤微生物 量碳氮及土壤呼吸的影响 J 核农学报 2018 32 7 1448 1455 6 赵德英 梨园树盘覆盖的土壤生态效应及树体生理响应研究 73 中国土壤与肥料 2020 2 D 北京 中国农业科学院 2013 7 王倩 安贵阳 李世芳 等 不同覆盖模式对旱地苹果园 土壤养分 微生物和酶活性的影响 J 西北农业学报 2015 24 7 69 74 8 温晓霞 殷瑞敬 高茂盛 等 不同覆盖模式下旱作苹果园 土壤酶活性和微生物数量时空动态研究 J 西北农业学 报 2011 20 11 82 88 9 董博 曾骏 张东伟 等 小麦 玉米免耕轮作对土壤有 机碳 无机碳与微生物量碳含量的影响 J 土壤通报 2013 44 2 376 379 10 王同朝 卫丽 田原 等 冬小麦 夏玉米一体化垄作覆盖 下农田土壤呼吸变化研究 J 农业环境保护 2009 28 9 1970 1974 11 万运帆 李玉娥 高清竹 等 田间管理对华北平原冬小 麦产量土壤碳及温室气体排放的影响 J 农业环境保护 2009 28 12 2495 2500 12 陈锡时 郭树凡 汪景宽 等 地膜覆盖栽培对土壤微生物 种群和生物活性的影响 J 应用生态学报 1998 9 4 435 439 13 关松荫 土壤酶及其研究法 M 北京 农业出版社 1986 274 338 14 夏栋 向家坝水电站工程扰动区不同恢复方法土壤pH值 养分及酶活性分析 D 宜昌 三峡大学 2011 15 石若夫 微生物学实验技术 M 北京 北京航空航天大 学出版社 2017 54 58 16 鲍士旦 土壤农化分析 第3版 M 北京 中国农业出 版社 2000 25 34 17 吴金水 土壤微生物生物量测定方法及其应用 M 北京 气象出版社 2006 54 64 18 程丽娟 薛泉宏 微生物学实验技术 M 西安 世界图 书出版社 2000 181 182 19 臧逸飞 郝明德 张丽琼 等 26年长期施肥对土壤微生物 量碳 氮及土壤呼吸的影响 J 生态学报 2015 35 5 1445 1451 20 陈心想 耿增超 王森 等 施用生物炭后 土土壤微生物 及酶活性变化特征 J 农业环境科学学报 2014 33 4 751 758 21 邱权 李吉跃 王军辉 等 西宁南山4种灌木根际和非根 际土壤微生物 酶活性和养分特征 J 生态学报 2014 34 24 7411 7420 22 王倩 安贵阳 李世芳 等 不同覆盖模式对旱地苹果园 土壤养分 微生物和酶活性的影响 J 西北农业学报 2015 24 7 69 74 23 樊慧敏 王庆江 程福厚 生草和覆盖对冀南地区梨园土壤 微生物的影响 J 北方园艺 2015 19 164 166 24 高美英 刘和 秦国新 等 秸杆覆盖对苹果园土壤固氮菌 数量年变化的影响 J 果树学报 2000 3 185 187 25 张剑 高宇 任永峰 等 垄膜集雨种植对土壤微生物及酶 活性的影响 J 土壤通报 2018 49 5 1103 1108 26 黄召存 陈娇 熊瑛 等 保护性耕作对蚕豆根际土壤微生 物数量和酶活性的影响 J 干旱地区农业研究 2018 36 3 79 85 27 徐锴 赵德英 袁继存 等 地膜和秸秆覆盖对梨园土壤酶 活性的影响 J 中国南方果树 2014 43 6 94 96 28 郭子武 俞文仙 陈双林 等 林地覆盖对雷竹林土壤微生 物特征及其与土壤养分制约性关系的影响 J 生态学报 2013 33 18 5623 5630 29 韩浏 陈玉章 李瑞 等 秸秆带状覆盖下旱地冬小麦生 长和土壤水分动态差异 J 核农学报 2018 32 9 1831 1838 30 朱海强 李艳红 李发东 艾比湖湿地典型植物群落土壤 酶活性季节变化特征 J 应用生态学报 2017 28 4 1145 1154 31 罗来超 吕静霞 魏鑫 等 氮肥形态对小麦不同生育期土 壤酶活性的影响 J 干旱地区农业研究 2013 31 6 99 102 32 立天宇 康峰峰 韩海荣 等 冀北辽河源自然保护区土壤 微生物碳代谢对阔叶林叶凋落物组成的响应 J 应用生态 学报 2015 26 3 715 722 33 张东秋 石培礼 张宪洲 土壤呼吸主要影响因素的研究进 展 J 地球科学进展 2005 7 778 785 34 李晓莎 武宁 刘玲 等 不同秸秆还田和耕作方式对夏玉 米农田土壤呼吸及微生物活性的影响 J 应用生态学报 2015 26 6 1765 1771 35 周泉 邢毅 马淑敏 等 西南旱地不同种植模式下土壤呼 吸及水热因子对极端低温的响应 J 草业学报 2017 26 6 37 44 36 熊瑛 王龙昌 赵琳璐 等 保护性耕作下蚕豆田土壤呼吸 及碳平衡特性 J 草业学报 2017 26 1 13 22 37 王理德 王方琳 郭春秀 等 土壤酶学硏究进展 J 土 壤 2016 48 1 12 21 Effects of different mulching materials on soil biological activities in sheltered vineyard LUO Ling 1 LIU Wei 2 ZHONG Qi 2 WANG Jin 1 L Xiu lan 1 1 Institute of Pomology and Olericulture Sichuan Agricultural University Chengdu Sichuan 611130 2 Horticulture Research Institute Sichuan Academy of Agricultural Sciences Chengdu Sichuan 610066 Abstract A field experiment was conducted to compare the effects of four mulching materials straw ground cloth white plastic film and reflective plastic film and a no mulching control on soil organic carbon soil enzyme activities microbial quantities and its metabolism in a sheltered vineyard The results showed that compared with the situation without mulching except for the soil enzyme comprehensive activity of reflective plastic film mulching was not significantly 74 中国土壤与肥料 2020 2 improved the four mulching materials all significantly increased the comprehensive activities of soil enzyme total microbial quantities microbial biomass carbon and microbial quotient and stimulated the release of soil nutrients in which straw mulching worked best Straw mulching increased soil organic carbon content while ground cloth white plastic film and reflective plastic film mulching reduced soil organic carbon content Soil respiration intensity was enhanced under straw and ground cloth mulching while weakened under white and reflective plastic film mulching The four mulching materials all reduced the soil microbial metabolic quotient and improved the utilization rate of soil organic carbon by microbes and the soil microbial metabolic quotient was the lowest under the white plastic film The principal components an