佳木斯市郊区设施菜地不同农作物土壤微生物多样性特征_杨秀颖.pdf

农业科学农业与技术2023，Vol.43，No.06佳木斯市郊区设施菜地不同农作物土壤微生物多样性特征杨秀颖 张武(佳木斯大学理学院，黑龙江 佳木斯 154007)摘要:为探究佳木斯郊区设施菜地不同作物类型对土壤理化性质以及土壤微生物的影响，分别选择玉米、大葱、黄瓜 3 个样地，以及 010cm、1020cm、2030cm 不同土壤深度进行了相关的试验研究。研究结果表明:随着土壤深度的增加，土壤的碱解氮、有机质、含水量呈下降的态势，pH 呈逐渐上升趋势。同一土层，但不同作物类型下大葱样地中土壤 pH 值最高，土壤碱解氮含量由高到低依次是大葱黄瓜玉米。在 010cm 土层中，有机质含量从高到低依次是黄瓜、大葱、玉米。不同作物类型影响着土壤生物环境及土壤微生物的数量分布，在3 种样地中土壤细菌、真菌数量随土层深度的增加呈降低的趋势，但同一土层，不同作物类型下土壤细菌、真菌数量不同。土壤细菌与有机质之间存在显著正相关，土壤真菌与含水量之间存在显著正相关。关键词:设施菜地;微生物数量;土壤理化性质中图分类号:S3文献标识码:ADOI:10.19754/j.nyyjs.20230330006收稿日期:20230112作者简介:杨秀颖(1998)，女，硕士在读。研究方向:生物物理;通讯作者张武，教授，硕士生导师。研究方向:土壤动物学和环境生态研究。我国的设施菜地规模正在迅速扩大，长期以来，设施蔬菜生产只注重农田的经济投入，忽视了对农田的科学管理，设施菜地的土质低下是限制设施菜地可持续利用的核心因素，只有解决土壤板结、盐碱化、土壤酸化等问题，才能保证设施菜地的可持续发展1，2。土壤微生物是农业生态系统的重要组成部分，农地土壤微生物的种类和数量主要由土壤类型、农作物种类、作物和土壤环境决定3。王怡4 通过对不同农作物的土壤理化性质进行分析，发现烟草、玉米、草莓、莴苣、山药、白菜种植地土壤 pH、总磷含量差异显著。王丽丽5 统计分析了寿光市不同农作物的农田表层土壤有机碳含量，有机碳含量均值排序为茄子辣椒黄瓜芸豆番茄玉米。笔者主要研究了佳木斯市南郊设施菜地不同农作物类型的土壤含水量、pH 值、碱解氮、有机质、微生物数量，了解土壤含水量及 pH 值对微生物数量的影响，以期为防治土地退化以及恢复土壤质量提供依据，在佳木斯地区农田微生物学方面具有重要意义。1研究区概况与研究方法1.1研究区概况供试土壤采自黑龙江省佳木斯市设施菜地(N4648，E13028)，该研究区属于中温带大陆性季风气候。年均气温 3，无霜期为 146d 左右，年平均日照时数约 2319.3h，试验地土壤分别取了黄瓜、玉米及大葱 3 块试验田样地，土壤肥力良好，且适宜农作物的生长。1.2材料与方法1.2.1样地设置及样品采集试验区设立 3 种不同作物类型处理，分别为玉米、大葱、黄瓜。并于 2021 年 9 月对设施菜地不同作物的土壤按 5 点取样法进行取样，在每个样区内随机选取 5 个点分别采集 0 10cm、10 20cm、20 30cm 土壤样品，用小铲取土去除植物根系、残体和石子等杂物，收集在无菌自封袋中。采集的土样应立即带回室内进一步鉴定，粘贴土壤采集标签，并附上详细采集信息。一部分土样风干后用于测定土壤理化性质，另一部分土样于 4冰箱储存用于微生物平板培养。1.2.2测定方法本试验土壤微生物数量测试指标主要为土壤细菌、真菌。称取土壤样品 10.0g 并准备 90mL 无菌水，将土壤样品与装有无菌水的三角瓶振荡充分，静置后获得土壤待测液。采用稀释平板培养法接种培养土壤微生物，细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基培养 2d;真菌采用马铃薯葡萄糖琼脂培养基培养 5d;本试验共检测9 个土壤样品，采用肉眼计数法和放大镜观察法统计每个平板上的菌落数。求各平板平均菌落数，按照稀释倍数计算相同点 3 个培养基中的菌落数，按照制作菌悬液时的配比计算出每克土样中的菌落数，进行记录。土壤理化性质检测方法见表 1。122023，Vol.43，No.06农业与技术农业科学表 1理化性质检测方法理化性质检测方法方法pH取风干土样和超纯水 1 2.5 比例混合后震荡30min 后利用 pH 计检测有机质重铬酸钾容量法外加热法碱解氮碱解扩散法含水量烘箱干燥法1.2.3数据处理试验结果用 3 次重复试验所得数据的平均值进行分析。利用 WPS 对试验数据进行整理，采用 Origin-Pro 2021 进行绘图数据处理及分析，采用 SPSS 26 软件进行差异性分析。2结果与分析2.1不同作物类型的土壤理化性质不同作物类型下土壤理化性质的结果如表 2 所示。在 3 种作物中，随着土层深度的增加，土壤 pH值呈上升趋势，3 种样地间 pH 值变化范围在 6.56 7.02，同一土层，但不同作物类型下大葱样地中土壤pH 值最高。在 0 10cm 土层中，大葱与其他样地间均存在显著性差异，玉米和黄瓜在表土层 pH 值无显著性差异;1020cm 土层中，黄瓜与玉米和大葱间无显著性差异，玉米和大葱之间有显著性差异;20 30cm 土层中，玉米、大葱、黄瓜间均无显著性差异。土壤碱解氮含量随土层深度的增加呈逐渐降低的趋势，土壤碱解氮含量由高到低依次是大葱黄瓜玉米，在 020cm 土层中，黄瓜与玉米和大葱无显著性差异，玉米与大葱之间存在显著性差异，在 2030cm土层中 3 个样地间均无显著性差异，玉米、黄瓜、大葱在 20 30cm 土层碱解氮含量比表层土壤减少了3.14%、16.55%、10.05%。土壤有机质含量与碱解氮有相同的变化趋势。在010cm 土层中，有机质含量从高到低依次是黄瓜、大葱、玉米，3 个样地之间都存在显著性差异;1020cm 土层中，大葱和黄瓜间有机质含量无显著性差异，玉米与大葱和黄瓜之间存在显著性差异;20 30cm 土层中，大葱有机质含量最高，与其他样地间存在显著差异，玉米、黄瓜、大葱在该深度土层中有机质含量分别比表层土壤减少了 13.26%、28.34%、49.91%，表明有机质主要出现在表层土壤。土壤含水量变化趋势依然是随土层深度的增加呈降低的趋势。同一土层不同作物类型下，大葱样地中含水量最高;020cm 土层中，玉米、大葱、黄瓜含水量均呈显著性差异;2030cm 土层中，玉米和黄瓜间无显著性差异，大葱与玉米和黄瓜之间呈现显著性差异。表 2不同作物类型的土壤理化性质土层/cm作物类型pH碱解氮/(gkg1)有机质/(gkg1)含水量/%010玉米6.560.11b66.151.50b16.510.17c17.840.11b大葱6.790.04a77.040.60a21.030.31b19.690.20a黄瓜6.590.08b71.357.31ab29.210.12a15.880.31c1020玉米6.710.07b61.213.34b15.100.47b16.710.11b大葱6.860.09a70.981.82a20.000.38a17.630.12a黄瓜6.730.03ab66.953.67ab20.090.05a16.260.27c2030玉米7.020.05a64.071.05a14.320.11c14.620.23b大葱7.020.08a64.290.11a15.070.13a15.540.45a黄瓜6.910.05a64.180.51a14.630.05b14.100.12b注:不同小写字母代表不同农作物之间差异显著(P0.05)。2.2不同作物类型的土壤微生物数量不同作物类型下土壤细菌数量的结果如图 1 所示。在 3 种样地中，随土层深度的增加土壤细菌的数量均呈降低趋势。3 种农作物的土壤细菌主要集中 010cm 土层中，比较结果为黄瓜大葱玉米，其中黄瓜细 菌 数 量 比 玉 米 和 大 葱 分 别 多 了 32.94%和21.51%，表明种植黄瓜能够提高该样地土壤细菌的数量。3 种作物在 010cm、1020cm 土壤深度土壤细菌数量存在显著性差异。在 20 30cm 土层中玉米与大葱和黄瓜间细菌数量呈显著性差异，大葱和黄瓜之间无显著性差异。对土壤真菌分析的结果如图 2 所示，随着土层深度的增加，土壤真菌的数量均呈下降趋势，各作物类型的土壤真菌数量从大到小依次为大葱、玉米、黄瓜。分析结果表明，010cm 土层中大葱的真菌数量显著多于玉米和黄瓜，分别多了 25%和 62.45%。1020cm 土层各农作物类型中黄瓜与玉米和大葱之间差异显著，玉米与大葱之间无显著差异;2030cm 土层中玉米与黄瓜之间差异不显著，大葱与玉米和黄瓜之间呈显著差异。整体而言，不同农作物类型的土壤真22农业科学农业与技术2023，Vol.43，No.06菌数量之间存在显著差异，说明不同作物对土壤真菌的生长繁殖具有不同影响。注:不同小写字母代表不同农作物之间差异显著(P0.05)。图 1不同作物类型土壤细菌数量注:不同小写字母代表不同农作物之间差异显著(P0.05)。图 2不同作物类型土壤真数量2.3土壤微生物数量与理化性质相关分析表 3土壤微生物数量与理化性质相关分析项目pH碱解氮有机质含水量细菌0.1220.2520.997*0.705真菌0.8140.5420.6170.999*注:*在 0.05 级别(双尾)，相关性显著。土壤微生物数量与土壤理化性质之间的相关性，见表 3，土壤细菌与有机质之间存在显著性相关，相关系数为 0.997;土壤真菌与含水量之间存在显著性相关，相关系数为 0.999;土壤 pH 和含水量与土壤微生物间不存在显著性相关。3结论与讨论不同作物影响着土壤理化性质及土壤微生物，且土壤微生物的种类与数量变化在一定程度上说明了土壤的理化性质。本试验研究了玉米、黄瓜、大葱 3 种不同作物类型下土壤理化性质以及土壤微生物的变化。在 3 种样地中土壤养分与土壤微生物数量随土层深度的增加呈降低的趋势，这是由于粪便、腐烂动物以及植物根系分泌物等物质分布在土壤上半部分难以渗入土壤的深层部分，导致土壤表面养分较高，这与冯书华等的研究结果一致6。但同一土层，不同作物类型下土壤养分与土壤微生物数量不同，说明作物类型可以对土壤养分与土壤微生物产生影响，这与徐佳等研究结果一致7。不同作物类型下随着土层深度的增加，土壤 pH 值呈上升趋势，3 种样地间 pH 值变化范围在 6.567.02，且同一土层不同作物类型下大葱样地中土壤 pH 值最高。土壤碱解氮和有机质含量随土层深度的增加呈逐渐降低的趋势，土壤碱解氮含量由高到低依次是大葱黄瓜玉米，有机质含量从高到低依次是黄瓜大葱玉米。土壤含水量变化随土层深度的增加呈降低的趋势，同一土层不同作物类型下大葱样地中含水量最高。王雅等研究结果表明8，不同植被类型之间营养物质存在显著差异，随土层深度的增加土壤养分均呈降低趋势，草地 pH 值随土层深度的增加而增加，表土层有机碳含量最高。本试验中，随土层深度的增加，土壤细菌、真菌的数量均呈降低趋势，3 种农作物的土壤细菌、真菌主要集中在 010cm 土层中。土壤细菌与有机质之间存在显著正相关，土壤真菌与含水量之间存在显著正相关，说明土壤有机质和含水量在微生物生长繁殖过程中起到一定作用。参考文献 1宋蒙亚，李忠佩，吴萌，等 不同种植年限设施菜地土壤微生物量和群落结构的差异 J 中国农业科学，2015，48(18):36353644 2 侯宪文，李云霞，唐超，等 4 种肥料对设施菜地土壤性质和小白菜生长的影响 J 广东农业科学，2021，48(06):6471 3 王亚男，曾希柏，王玉忠，等 施肥模式对设施菜地根际土壤微生物群落结构和丰度的影响 J 生态学杂志，2015，34(03):826834 4 王怡 不同作物及不同肥料对种植地土壤理化性质和微生物群落结构的影响 D 武汉:中南民族大学，2020 5 王丽丽 寿光蔬菜大棚农作物土壤有机碳特征分析及其影响因素研究 D 青岛:青岛理工大学，2022 6 冯书华，李红梅，吴炯，等 元阳梯田两种森林群落土壤微生物数量与养分特征 J 西部林业科学，2018，47(04):10811