全 文 :书犇犗犐:10.11686/犮狔狓犫2015149 犺狋狋狆://犮狔狓犫.犾狕狌.犲犱狌.犮狀
魏树伟,王少敏,张勇,冉昆,王宏伟.不同土壤管理方式对梨园土壤养分、酶活性及果实风味品质的影响.草业学报,2015,24(12):4655.
WEIShuWei,WANGShaoMin,ZHANGYong,RANKun,WANGHongWei.Effectsofdifferentsoilmanagementmethodsonthesoilnutri
ents,enzymeactivityandfruitqualityofpearorchards.ActaPrataculturaeSinica,2015,24(12):4655.
不同土壤管理方式对梨园土壤养分、
酶活性及果实风味品质的影响
魏树伟,王少敏,张勇,冉昆,王宏伟
(山东省果树研究所,山东 泰安271000)
摘要:为探讨不同土壤管理方式对梨园土壤养分、酶活性及梨果实风味品质的影响,研究了行间自然生草、菌渣覆
盖和对照清耕处理对梨园土壤矿质营养、微生物种类和数量、土壤酶活性及鸭梨果实风味品质的影响。结果表明,
行间自然生草、菌渣覆盖处理均使梨园有机质含量显著上升,自然生草处理3年后0~20cm土层有机质含量达到
15.05g/kg,为清耕处理的1.9倍,土壤表层 (0~20cm)和亚表层(20~40cm)的碱解氮、有效硼和有效锌含量均
显著高于对照,而有效K、有效Ca、Mg、Fe的含量低于对照。覆盖处理3年后0~20cm土层有机质含量为19.54
g/kg,是清耕处理的2.4倍,土壤表层 (0~20cm)和亚表层(20~40cm)的碱解氮、有效磷、有效钾、有效钙、镁、铁
和有效硼及有效锌均高于对照。自然生草、菌渣覆盖处理使土壤微生物数量和酶活性提高,自然生草处理3年后
0~20cm土层细菌、真菌和放线菌数量分别比对照提高163.40%,18.75%,166.24%,菌渣覆盖处理3年梨园0~
20cm 表层土壤细菌、真菌、放线菌数量分别较清耕梨园提高402.33%,37.50% 和163.05%,磷酸酶活性分别是
清耕梨园的1.45和2.00倍,脲酶活性分别是清耕梨园的1.94和2.39倍。生草、菌渣覆盖处理使果实风味品质显
著提升,果实香气物质种类和含量显著高于对照清耕处理,糖含量也明显升高。
关键词:土壤管理;自然生草;菌渣覆盖;鸭梨;风味品质
犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊狅犻犾犿犪狀犪犵犲犿犲狀狋犿犲狋犺狅犱狊狅狀狋犺犲狊狅犻犾狀狌狋狉犻犲狀狋狊,犲狀狕狔犿犲犪犮狋犻狏犻狋狔
犪狀犱犳狉狌犻狋狇狌犪犾犻狋狔狅犳狆犲犪狉狅狉犮犺犪狉犱狊
WEIShuWei,WANGShaoMin,ZHANGYong,RANKun,WANGHongWei
犛犺犪狀犱狅狀犵犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犘狅犿狅犾狅犵狔,犜犪犻’犪狀271000,犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋:Inordertoinvestigatetheeffectsofdifferentsoilmanagementmethodsonthesoilnutrients,enzyme
activityandtheflavorof‘Yali’pear,anexperimenthasbeenundertakenwith2treatmentsofnaturalygrown
grassandmushroomcompostmulching,withcleantilageasthecontrol.Mineralnutrition,thespeciesand
quantityofmicroorganisms,soilenzymeactivityandtheflavorofYalipearweremeasured.Resultsshowed
thattheorganiccontentsofpearorchardsoilstreatedwithmushroomandnaturalygrowngrassmulchesin
creasedconsiderablycomparedtothecontrol.Inorchardswith3yearsofnaturalygrowngrassmulching,the
organicmattercontentof0-20cmsoilwas15.05g/kg,1.9timesthecontrol.Alkalinehydrolysisavailable
N,BandZnwerealsosignificantlyhigherthanthecontrol.ThecontentsofavailableK,Fe,exchangeableCa
第24卷 第12期
Vol.24,No.12
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
2015年12月
Dec,2015
收稿日期:20150317;改回日期:20150430
基金项目:国家梨产业体系建设专项 (CARS2931),泰安市科技发展计划(201440774),山东省农业科学院青年基金(2015YQN40),十二五农
村领域国家科技计划(2014BAD16B034)和山东省农业科学院科技创新重点项目(2014CXZ041)资助。
作者简介:魏树伟(1981),男,山东新泰人,助理研究员,硕士。Email:weisw2007@163.com
通信作者Correspondingauthor.Email:sdipwsm@163.com
andMgin0-20cmand20-40cmsoilsampleswerelessthanthecontrol.Fororchardswith3yearsofmush
roommulching,theorganicmattercontentof0-20cmsoilwas19.54g/kg,2.4timesthecontrol.Available
N,P,K,Fe,Zn,boron,exchangeableCaandMgin0-20cmand20-40cmsoilsampleswerealsohigher
thanthecontrol.Naturalygrowngrassandmushroomcompostmulchesimprovedthequantityandactivityof
soilmicroorganisms.Inpearorchardswith3yearsofnaturalygrowngrasstreatment,thequantitiesofbacte
ria,fungiandactinommycesin0-20cmsoilwas163.40%,18.75%and166.24%higherthanthecontrol.In
orchardswith3yearsmushroommulching,theywere402.33%,37.50%and163.05%higher.Phosphatase
activitiesundernaturalygrowngrassandmushroommulchingwere1.45and2.00timeshigherthanthecon
trol,whileureaseactivitywas1.94and2.39timeshigher.Naturalygrowngrassandmushroomcompost
mulchingsignificantlyenhancedthequalityoffruitflavors.Inbothcases,therangeofaromasandsugarcon
tentsof‘Yali’pearsweresignificantlyhigherthanthecontrol.
犓犲狔狑狅狉犱狊:soilmanagement;naturalgrass;mulching;‘Yali’pear;flavorquality
梨是重要的果树栽培树种之一,在我国果品市场中占有重要的地位。土壤管理方式对果园土壤营养具有直
接且重要的影响,是影响果实产量和品质的关键因素之一[1]。目前,生草、覆盖栽培是比较有效地改善土壤理化
性质的土壤管理方式,国内外已有较多关于果园生草(自然生草、人工生草)、覆盖对土壤肥力、微生物数量及酶活
性、土壤结构、土壤物质循环、土壤养分利用率的影响报道[29]。如自然生草可以显著提高土壤有机质[8]和有机
碳[9]含量,降低土壤含盐量,提升果实品质,提高土壤碳源利用率[9]、微生物群落的丰富度和功能多样性。人工种
植黑麦草对改善沙地梨园[7]土壤有机质和养分含量及其相互作用效果较好。不同覆盖材料[8]对苹果园土壤保水
效果、根际土壤养分和微生物影响不同,泥炭覆盖对保持土壤水分,改善根际土壤养分和微生物活性效果最好。
颗粒状覆盖材料对桃园土壤理化性质和桃幼树生长的影响优于粉末状材料[9],覆盖厚度6cm最适宜。以往的研
究多是集中在以秸秆、泥炭、锯末、泥炭等作为覆盖材料,未有以食用菌菌渣为覆盖材料覆盖果园的报道,更未开
展菌渣覆盖、自然生草、清耕对梨园土壤养分含量、微生物数量、酶活性及果实风味品质影响的比较研究。
菌渣是栽培食用菌后经过微生物分解的有机废弃物,含有粗蛋白、粗脂肪及Ca、P、K等矿质元素和大量的微
生物群落和残留菌丝体[1011]。据报道[12],2010年我国菌渣的产量达1320万t,合理利用菌渣资源既能避免环境
污染,又能改善土壤性状,提高作物产量和品质[1317]。因此,开展菌渣覆盖对梨园土壤理化性质及果实品质的影
响研究具有重要的理论和实际意义。本文研究了自然生草、菌渣覆盖对梨园土壤养分含量、微生物数量、酶活性
及果实风味品质的影响,以期为梨园省工高效的土壤管理方式提供理论和技术指导。
1 材料与方法
1.1 试验设计
1.1.1 试验地概况 试验于2011-2013年在山东省阳信县金阳街道郭村梨园进行。果园土壤为沙壤土,pH
7.2,有机质10.2mg/kg,全氮1.0g/kg,全磷0.3g/kg,全钾5g/kg,碱解氮117mg/kg,速效磷28mg/kg,速效
钾180mg/kg,立地条件一致,常规管理。鸭梨30年生,砧木杜梨,株行距5m×6m,树势中庸,管理水平中等,
每hm2 产量为45000kg左右。选择30株负载量、树相等相近的树进行试验,10株进行菌渣覆盖处理,10株自
然生草处理,10株清耕作为对照,试验设3次重复。
菌渣覆盖处理中所用菌渣为生产平菇后产生的菌渣,经过高温充分腐熟处理后,覆盖到树下和行间,菌渣用
量为均匀覆盖10cm左右厚度,树盘起垄,顺行向开沟便于灌溉。菌渣的基本营养组成成分为:有机质15.5%,
氮含量11.4g/kg,磷含量1.13g/kg,钾含量10g/kg,钙2.1g/kg,镁0.51g/kg,铁20mg/kg,锌1.2mg/kg。
1.1.2 试验处理与设计 行间生草处理采用自然生草法,草长到高30cm左右刈割,刈割后覆盖到树下,每年
刈割3~4次,第1次刈割后撒施尿素5~10kg/667m2 并浇水,以促进草的生长。为使各处理间一致,清耕区和
覆盖区也同时撒施同量尿素。清耕处理采用传统的清耕方法。试验区其他管理措施均一致。
74第12期 魏树伟 等:不同土壤管理方式对梨园土壤养分、酶活性及果实风味品质的影响
试验处理编号:0~20cm土层菌渣覆盖1年、自然生草1年、对照处理1年、菌渣覆盖2年、自然生草2年、
对照处理2年、菌渣覆盖3年、自然生草3年、对照处理3年的编号分别为 T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9;
20~40cm土层菌渣覆盖1年、自然生草1年、对照处理1年、菌渣覆盖2年、自然生草2年、对照处理2年、菌渣
覆盖3年、自然生草3年、对照处理3年的编号分别为T10、T11、T12、T13、T14、T15、T16、T17、T18。
1.2 样品采集及处理
试验土壤样品取样位置为树盘,于果实采收时在各处理小区按五点法取样,用土钻分别取0~20cm、20~40
cm 土层土样,剔除杂物后分层混匀,每个处理每次取土样2kg左右,装入无菌自封袋内,立即带回实验室,一部
分置于0℃冰箱中用于微生物和酶活性测定,另一部分风干后研磨,过1mm筛用于矿质元素测定。用于风味品
质测定的果实于5月26日左右进行套袋处理,均选择树体外围、中上部、东南方向着生的果实,9月26日左右采
收,每个处理挑选结果部位一致、成熟度适宜、无病虫机械损伤、具有该品种典型特征的果实30个,采收,混匀,立
即运回实验室进行测定,所有风味指标均取3次测定结果的平均值。
1.3 分析项目与方法
1.3.1 土壤测定指标及方法 具体测定方法参照文献[1819]土壤有机质采用重铬酸钾容量法;硝态氮、铵
态氮用KCl浸提流动分析仪测定;速效P采用碳酸氢钠浸提钼锑抗比色法;速效K采用乙酸铵浸提-火焰光度
法;pH 以1∶2.5土水比,用酸度计测定;有效Zn、Fe,交换性Ca、Mg用原子吸收法测定。酶活性测定:脲酶活
性采用苯酚钠比色法,以mgNH3N/g(37℃,24h)表示;蔗糖酶活性采用3,5二硝基水杨酸比色法,以 mg葡萄
糖/g(37℃,24h)表示;过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法,以mL0.02mol/LKMnO4/g(25℃,20min)表示;
碱性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法,以mg酚/(g·d)(37℃,24h)表示;蛋白酶活性测定采用铜盐比色法,
以mg氨基酸/g(37℃,24h)表示。土壤微生物数量测定采用稀释平板计数法[10]。
1.3.2 果实风味指标测定 果实挥发性香气成分的提取与测定参照以下方法:每份样品取3~5个果实,采用
四分法去除果核心后,果肉迅速切成碎块并混匀,准确称取5g放入样品瓶中,并加入内标物3壬酮(0.4
mg/mL)10μg,密封。果实挥发性成分的提取与测定分别利用PerkinElmerTurboMatrix40Trap顶空进样器
和ShimadzuGCMS-QP2010气相色谱-质谱联用仪进行。未知化合物质谱图经计算机检索同时与NIST05质
谱库相匹配,并结合人工图谱解析及资料分析,确认各种挥发性成分;定量方法:按峰面积归一化法求得各化合物
相的质量百分含量,并选择3壬酮为内标进行精确定量。
果实糖类和有机酸组分的提取与测定参照以下方法:准确称取5g果肉,用15mL80%酒精研磨后,水浴
(75℃)30min,然后离心(10000r/min)5min,将上清液转至25mL容量瓶中,余下的沉淀再加入10mL80%酒
精继续水浴(75℃)30min,离心(10000r/min)5min后,转移上清液至上述25mL容量瓶中并定容,将该提取液
于60℃条件下蒸干,残渣用5mL重蒸水溶解,待测。测定采用高效液相色谱法,分析仪器为美国510型 Waters
高效液相色谱仪。用于糖组分分析的色谱柱为氨基柱Kromasil250mm×4.6mm,流动相为乙腈∶水=80∶
20,流速为1mL/min,进样量为15μL,使用RID10A示差折光检测器。用于有机酸分析的色谱柱为C18Kro
masil250mm×4.6mm;流动相为10mmol/L的磷酸二氢铵(磷酸调pH至2.8)∶甲醇(97∶3);流速0.9mL/
min,进样量10μL,使用 Waters2487双波长紫外检测器,检测波长214nm。利用 N2000色谱工作站(Ver.3.
30)计算糖类和有机酸组分含量。
1.4 数据分析
采用 MicrosoftExcel2007和SPSS软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 不同土壤管理方式对梨园土壤养分的影响
不同土壤处理不同年限的土壤养分含量结果见表1,与对照相比,菌渣覆盖、自然生草处理使梨园土壤养分
含量显著提高,但不同土层及各处理间存在差异。自然生草、菌渣覆盖有机质含量均显著或极显著高于对照清
耕。在0~20cm土层,自然生草1~2年的土壤碱解氮等主要矿质元素含量均显著低于对照,而自然生草3年时
84 草 业 学 报 第24卷
土壤碱解氮等主要矿质元素含量与对照相当或高于对照。但在20~40cm亚表层,自然生草1~3年的土壤除有
效锌和有效硼外,碱解氮等主要矿质元素含量均显著低于对照。覆盖菌渣处理1~3年的0~40cm土层有机质、
氮、磷、钾、微量元素等营养成分含量均分别高于清耕处理和生草处理,如覆盖菌渣处理3年0~20cm土层有机
质含量(19.54g/kg)分别是自然生草(15.05g/kg)、清耕(10.05g/kg)处理的1.94和1.50倍,有效磷含量
(35.89mg/kg)分别是自然生草(25.46mg/kg)、清耕(20.23mg/kg)处理的1.41和1.77倍。
表1 不同土壤管理方式对土壤速效养分含量的影响
犜犪犫犾犲1 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊狅犻犾犿犪狀犪犵犲犿犲狀狋狊狅狀狊狅犻犾犪狏犪犻犾犪犫犾犲狀狌狋狉犻犲狀狋犮狅狀狋犲狀狋狊
处理
Treatment
有机质
Organicmatter
(g/kg)
碱解氮
AvailableN
(mg/kg)
有效磷
AvailableP
(mg/kg)
速效钾
AvailableK
(mg/kg)
交换钙
Exchangeable
Ca(mg/kg)
交换镁
Exchangeable
Mg(mg/kg)
有效铁
AvailableFe
(mg/kg)
有效锌
AvailableZn
(mg/kg)
有效硼
AvailableB
(mg/kg)
T1 11.35F 80.68EF 28.63C 189.97E 1892.57K 755.24F 28.20CD 1.50D 0.51E
T2 10.12HI 58.78J 12.80KL 136.37M 1665.49N 587.23P 17.80J 1.01IJ 0.27G
T3 10.35GH 72.19G 20.61F 182.94G 1882.80L 650.15L 28.35CD 1.30EF 0.41F
T4 17.35B 92.86C 30.06B 193.69D 2128.62F 816.37B 30.25B 1.76B 0.68D
T5 13.82D 70.37GH 13.38JK 141.41L 1639.88O 575.96Q 16.73K 1.34EF 0.39F
T6 10.10HI 66.65I 20.84F 182.58G 1880.19L 645.67M 28.04CD 1.36E 0.41F
T7 19.54A 105.00A 35.89A 207.25B 2201.69C 859.66A 32.83A 1.99A 0.81B
T8 15.05C 78.31F 25.46E 183.27G 1554.59P 556.22R 19.50I 1.57CD 0.48E
T9 10.05HI 69.44H 20.23F 182.69G 1864.62M 632.22O 26.65E 1.31EF 0.42F
T10 10.25H 87.93D 17.58G 163.98H 2158.13D 768.49E 25.75F 1.15GHI 0.78B
T11 8.82J 60.81J 11.28M 110.74N 1910.98G 662.16J 14.61L 0.89J 0.51E
T12 8.51J 81.59E 14.38H 158.23I 2137.78E 735.54G 25.66F 1.08HI 0.72CD
T13 10.94FG 89.68D 20.90F 186.67F 2661.98A 783.66D 27.89D 1.20FGH 0.81B
T14 9.52I 79.49EF 12.48L 217.73A 1963.98I 641.39N 13.70M 1.22EFG 0.76BC
T15 8.48J 48.29K 14.35H 154.16J 2123.61F 712.66H 24.28G 1.05I 0.77BC
T16 12.93E 97.63B 27.33D 199.77C 2380.06B 798.16C 28.82C 1.65BC 0.97A
T17 10.24H 79.80EF 13.68IJ 147.63K 2011.66H 654.85K 13.14M 1.29EF 0.80B
T18 8.44J 46.69K 14.29HI 153.16J 2104.08G 706.08I 22.46H 1.06I 0.75BC
注:同列不同字母表示差异显著(犘<0.05),下同。
Note:Thedifferentletterswithinthesamecolumnmeanthesignificantdifferencesat犘<0.05,thesamebelow.
2.2 不同土壤管理方式对梨园土壤微生物数量、酶活性的影响
梨园土壤微生物以细菌为优势菌群(表2),放线菌次之,真菌最少。与对照相比,自然生草、菌渣覆盖处理均
能显著提高土壤的细菌、真菌和放线菌数量,但不同处理之间微生物数量增加量有差异,菌渣覆盖处理3年后
0~20cm和20~40cm 土层土壤细菌、真菌和放线菌数量分别较对照提高402.33%,37.5%,163.05%和
146.22%,-12.50%,414.36%;自然生草处理3年后0~20cm和20~40cm土层细菌、真菌和放线菌数量分别
比对照提高163.40%,18.75%,166.24%和-7.35%,-50.00%,222.49%。
由表2可知,与对照相比,自然生草、菌渣覆盖处理均能显著提高土壤磷酸酶、蔗糖酶和脲酶的活性,且不
同处理存在差异。菌渣覆盖处理3年后,0~20cm土层土壤磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性分别为对照
的2.00,1.41,1.83,2.75倍,20~40cm土层土壤磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性分别为对照的1.64,
1.43,2.60,1.46倍;自然生草3年后0~20cm和20~40cm土层土壤磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性分别为对照
的1.45,1.33,1.95倍和1.27,1.20,1.12倍。
94第12期 魏树伟 等:不同土壤管理方式对梨园土壤养分、酶活性及果实风味品质的影响
表2 不同土壤管理方式对土壤微生物及酶活性的影响
犜犪犫犾犲2 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊狅犻犾犿犪狀犪犵犲犿犲狀狋狊狅狀狊狅犻犾犿犻犮狉狅狅狉犵犪狀犻狊犿狊犪狀犱犲狀狕狔犿犲犪犮狋犻狏犻狋犻犲狊
处理
Treatment
细菌
Bacteria
(×106)
真菌
Fungi
(×106)
放线菌
Actinommyce
(×106)
磷酸酶活性
Phosphatase
(mgphenol/g)
过氧化氢酶活性
Catalase(mL0.02
mol/LKMnO4/g)
蔗糖酶
Sucrase
(mgglucose/g)
脲酶活性
Urease
(mgNH3N/g)
T1 16.40D 0.28A 18.40D 0.16BC 1.26ABCD 0.13A 0.63BCD
T2 12.60G 0.14G 5.84J 0.06H 0.54F 0.08CDE 0.30EFG
T3 8.04K 0.20C 9.34H 0.13EFG 1.15ABCDE 0.13A 0.48CDE
T4 17.20C 0.22B 12.90E 0.18B 1.40AB 0.12AB 0.67BC
T5 15.60E 0.15FG 10.20G 0.10G 0.75EF 0.08CD 0.35EFG
T6 8.12K 0.20CD 9.33H 0.12FG 1.09ABCDE 0.07CDEF 0.42DEF
T7 43.10A 0.22B 24.70B 0.22A 1.46A 0.11AB 0.91A
T8 22.60B 0.19CD 25.00A 0.16BCD 0.97BCED 0.08CD 0.74AB
T9 8.58I 0.16E 9.39H 0.11FG 1.03ABCDE 0.06DEFG 0.38EFG
T10 8.44J 0.21B 9.31H 0.13EFG 1.22ABCD 0.10BC 0.33EFG
T11 0.87O 0.09I 5.03K 0.12FG 0.88DEF 0.04GH 0.17G
T12 4.38M 0.16EF 3.36M 0.16BC 1.19ABCD 0.06DEFG 0.30EFG
T13 13.40F 0.18D 3.92L 0.16BC 1.27ABCD 0.12AB 0.35EFG
T14 1.66N 0.10H 7.18I 0.11FG 0.97BCDE 0.05EFGH 0.24FG
T15 4.36M 0.16EF 3.42M 0.13DEF 1.05ABCDE 0.06DEFG 0.28EFG
T16 11.40H 0.14G 19.70C 0.18B 1.32ABC 0.13A 0.38EFG
T17 4.29M 0.08I 10.90F 0.14CDE 1.06ABCDE 0.06DEFG 0.29EFG
T18 4.63L 0.16EF 3.38M 0.11FG 0.92CDEF 0.05FGH 0.26EFG
2.3 不同土壤管理方式对梨果实风味品质的影响
梨园采用不同土壤管理方式,梨果实风味品质存在显著差异(图1),采用菌渣覆盖栽培的梨果实检测到5类
48种香气成分,香气物质总量为4412.081ng/g,自然生草处理果实检测到4类44种香气成分,香气物质总量为
3474.89ng/g,而对照清耕处理检测到4类41种香气成分,香气物质总量为2820.33ng/g。
不同土壤管理果实均检测到4种糖4种酸组分(图2),但不同处理间糖酸含量存在显著差异,覆盖处理糖总
量(104.580mg/g)和酸总量(8.415mg/g)分别为自然生草(84.490和7.593mg/g)的1.24和1.11倍,为清耕
处理(70.110和9.368mg/g)的1.49和0.90倍。生草和覆盖处理3年后鸭梨果实糖酸比对照显著提高,分别为
对照的1.49和1.66倍。
图1 不同土壤管理方式对鸭梨果实香气种类和含量的影响
犉犻犵.1 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊狅犻犾犿犪狀犪犵犲犿犲狀狋狊狅狀犪狉狅犿犪狏犪狉犻犲狋犻犲狊犪狀犱犮狅狀狋犲狀狋狅犳‘狔犪犾犻’狆犲犪狉犳狉狌犻狋
不同字母表示差异显著(犘<0.05),下同 。Thedifferentlettersmeansignificantlydifferent(犘<0.05),thesamebelow.
05 草 业 学 报 第24卷
图2 不同土壤管理方式对鸭梨果实糖酸的影响
犉犻犵.2 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊狅犻犾犿犪狀犪犵犲犿犲狀狋狊狅狀狊狌犵犪狉狊犪狀犱犪犮犻犱狊狅犳‘狔犪犾犻’狆犲犪狉犳狉狌犻狋
2.4 不同土壤管理方式梨园土壤有机质、微生物及酶活性、矿质元素、果实风味品质间相关关系分析
2.4.1 不同土壤管理方式梨园土壤有机质与矿质元素含量相关性分析 从表3可以看出,采用不同土壤管理
方式的梨园土壤有机质含量与土壤元素含量存在不同的相关性。其中,采用菌渣处理的土壤有机质与有效磷、交
换镁、有效铁、有效锌存在显著或极显著相关,与碱解氮、速效钾相关性较高,但与土壤交换钙含量呈负相关。自
然生草处理土壤有机质含量与有效锌、有效磷、有效铁相关性较高,而与交换钙、交换镁、有效硼负相关。清耕处
理土壤有机质含量与有效磷、速效钾、有效锌显著或极显著相关,但与有效硼、交换镁、交换钙显著或极显著负相
关。
表3 不同土壤管理方式有机质与矿质元素含量相关性
犜犪犫犾犲3 犜犺犲犮狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犪狀犪犾狔狊犻狊犫犲狋狑犲犲狀狊狅犻犾狅狉犵犪狀犻犮犿犪狋狋犲狉犪狀犱狊狅犻犾犲犾犲犿犲狀狋狊犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊狅犻犾犿犪狀犪犵犲犿犲狀狋狆犲犪狉狅狉犮犺犪狉犱
处理
Treatment
碱解氮
Available
N
有效磷
Available
P
速效钾
Available
K
交换钙
Exchangeable
Ca
交换镁
Exchangeable
Mg
有效铁
Available
Fe
有效锌
Available
Zn
有效硼
Available
B
菌渣覆盖 Mushroomdregmulching 0.760 0.861 0.727 -0.161 0.933 0.944 0.916 0.062
自然生草Naturalygrowngrass 0.339 0.790 0.206 -0.797 -0.858 0.736 0.845 -0.331
对照Control 0.443 0.994 0.991 -0.984 -0.941 0.883 0.976 -0.992
犘<0.05,犘<0.01,下同Thesamebelow.
表4 土壤微生物及酶活性与土壤营养的相关性
犜犪犫犾犲4 犜犺犲犮狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犪狀犪犾狔狊犻狊犫犲狋狑犲犲狀狊狅犻犾犿犻犮狉狅狅狉犵犪狀犻狊犿狊犲狀狕狔犿犲犪犮狋犻狏犻狋犻犲狊犪狀犱狊狅犻犾
犲犾犲犿犲狀狋狊犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊狅犻犾犿犪狀犪犵犲犿犲狀狋狆犲犪狉狅狉犮犺犪狉犱
处理
Treatment
有机质
Organic
matter
碱解氮
Available
N
有效磷
Available
P
速效钾
Available
K
交换钙
Exchangeable
Ca
交换镁
Exchangeable
Mg
有效铁
Available
Fe
有效锌
Available
Zn
有效硼
Available
B
细菌Bacteria 0.812 0.542 0.718 0.392 0.097 0.428 0.448 0.733 0.125
真菌Fungi 0.424 0.312 0.714 0.450 0.061 0.423 0.776 0.509 -0.129
放线菌Actinommyce 0.784 0.612 0.804 0.516 -0.161 0.186 0.305 0.863 0.067
磷酸酶活性Phosphatase 0.660 0.770 0.808 0.549 0.522 0.753 0.613 0.754 0.575
过氧化氢酶活性Catalase 0.452 0.740 0.748 0.645 0.667 0.850 0.762 0.640 0.602
蔗糖酶Sucrase 0.530 0.640 0.733 0.519 0.336 0.527 0.680 0.614 0.614
脲酶Urease 0.860 0.567 0.903 0.568 -0.077 0.333 0.568 0.878 -0.040
15第12期 魏树伟 等:不同土壤管理方式对梨园土壤养分、酶活性及果实风味品质的影响
2.4.2 不同土壤管理方式梨园土壤微生物及酶活性与矿质元素含量相关性 从表4可以看出,采用不同土壤
管理方式的梨园土壤微生物及酶活性与土壤有机质、矿质元素含量间存在不同的相关性。其中,土壤微生物数量
和酶活性多数与有机质显著相关,同时与碱解氮、有效磷、速效钾矿质营养等相关,因此,提高土壤有机质含量和
矿质营养水平是改善土壤微生物及酶活性的基础。
2.5 土壤营养与梨果实风味品质的相关性分析
从表5可以看出,不同果实风味品质指标与土壤有机质及矿质元素含量存在不同的相关性,果实香气物质种
类、香气物质含量、总糖含量均与有机质含量、碱解氮、有效锌含量显著相关,与有效磷、速效钾、有效硼相关性较
高,但与有效铁相关性较低;果实总酸含量与有机质含量、碱解氮、有效锌、有效磷、速效钾、有效硼负相关。综上,
提高土壤有机质含量和矿质营养水平是改善果实风味品质的基础。
表5 果实风味品质与土壤营养的相关性
犜犪犫犾犲5 犜犺犲犮狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犪狀犪犾狔狊犻狊犫犲狋狑犲犲狀犳狉狌犻狋犳犾犪狏狅狉狇狌犪犾犻狋狔犪狀犱狊狅犻犾犲犾犲犿犲狀狋狊犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊狅犻犾犿犪狀犪犵犲犿犲狀狋狆犲犪狉狅狉犮犺犪狉犱
品质
Quality
有机质
Organic
matter
碱解氮
Available
N
有效磷
Available
P
速效钾
Available
K
交换钙
Exchangeable
Ca
交换镁
Exchangeable
Mg
有效铁
Available
Fe
有效锌
Available
Zn
有效硼
Available
B
香气种类Aromavarieties 0.998 0.998 0.958 0.958 0.663 0.751 0.504 0.999 0.963
香气含量Aromacontent 0.996 0.996 0.964 0.964 0.678 0.764 0.521 0.999 0.969
总糖Sugars 0.997 0.997 0.962 0.961 0.673 0.759 0.515 0.999 0.967
总酸Acids -0.523 -0.522 -0.192 -0.192 0.354 0.235 0.531 -0.421 -0.211
3 讨论
3.1 不同土壤管理方式对梨园土壤有机质、矿质养分的影响
土壤管理方式是影响土壤质量的重要因素[20]。优良的土壤理化性状、生物性状及对果树必需矿质营养元素
的稳定、均衡供应是生产优质果品的前提。土壤有机质含量、微生物数量组成、酶活性是衡量土壤性状的重要指
标。
土壤有机质与土壤理化性质、通气性、抗蚀力、涵养水源能力、供肥保肥能力和养分有效性等均密切联系[7]。
前人研究表明,果园生草[78]可以提高土壤有机质含量,本试验结果也表明,自然生草3年土壤表层(0~20cm)和
亚表层(20~40cm)有机质含量均明显高于清耕处理(表1),且随自然生草时间增加,土壤有机质含量呈上升趋
势,随着土层深度增加有机质含量呈下降趋势。已有研究表明秸秆覆盖可以提高桃园土壤有机质含量[21],本研
究也证实,菌渣覆盖梨园后土壤有机质含量显著提高,且土壤微生物数量和酶活性提高,梨果实风味品质改善。
土壤养分体系是一个复杂的系统,有机质与矿质元素水平间存在密切关系[22]。在沙地梨园中,行间种植白
三叶(犜狉犻犳狅犾犻狌犿狉犲狆犲狀狊)和黑麦草(犔狅犾犻狌犿狆犲狉犲狀狀犲)条件下[7],土壤有机质含量与全N、全P、全K、碱解N、速效
P、速效K的相关关系比其他微量元素更显著;土壤有效Ca、Mg含量对土壤有机质的相关关系较弱。多年种植
白三叶的土壤有效Fe、Mn、Zn含量与土壤有机质呈极显著与显著的正相关关系,而多年种植黑麦草和清耕时,
这些元素与土壤有机质呈极显著负相关或不相关。本研究结果表明,自然生草处理土壤有机质含量与有效锌、有
效磷、有效铁相关性较高,与交换钙、交换镁、有效硼负相关。而采用菌渣覆盖处理的土壤有机质与有效磷、交换
镁、有效铁、有效锌存在显著或极显著相关,与碱解氮、速效钾相关性较高,但与土壤有效Ca含量呈负相关。分
析其原因可能是,不同草种或不同覆盖材料含有的营养物质种类和含量不同导致土壤有机质组成存在差异,而不
同的土壤有机质组成和含量导致其与矿质元素间有不同的相关关系,其机理有待进一步深入研究。
3.2 不同土壤管理方式对梨园土壤微生物和酶活性的影响
土壤微生物是土壤中物质循环的主要推动者[23],果园土壤中较高的微生物数量有利于果树对有效营养元素
的吸收[24]。因此,土壤中微生物(细菌、真菌、放线菌)的数量是衡量土壤中微生物区系状况的一个重要指标[25]。
25 草 业 学 报 第24卷
前人研究表明[21],土壤覆盖处理能显著提高根际和非根际土壤的氨化细菌、真菌和放线菌数量。路超等[10]研究
也表明覆盖处理土壤中细菌、真菌、放线菌数量均显著高于对照,对照和覆盖处理土壤中的微生物均以细菌居优
势。本研究也表明,土壤菌渣覆盖处理土壤微生物(细菌、真菌、放线菌)数量均高于对照,细菌数量居优势,且细
菌数量较对照提高最多,分析其原因可能是菌渣先经过菌丝生长又经过发酵腐熟,含有丰富的微生物、有机质、氨
基酸和酶,覆盖后,为土壤细菌生长提供了丰富营养,促进了土壤中细菌的繁殖。
前人研究表明,果园种草后土壤微生物区系发生变化,但不同草种、不同果园变化不同,如葡萄(犞犻狋犻狊狏犻狀犻犳
犲狉犪)园[26]种草后,土壤微生物总量表现为白三叶草>高羊茅(犉犲狊狋狌犮犪犲犾犪狋犪)>紫花苜蓿(犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪)>清
耕,种草后0~20cm土层细菌、真菌数量均增加,但放线菌数量降低。焦蕊等[3]研究也表明自然生草苹果园土壤
细菌的数量明显增加。本研究表明,梨园自然生草后土壤微生物区系也发生变化,自然生草第1年,细菌数量增
加,真菌和放线菌数量减少,生草2年真菌数量仍低于对照,但生草3年后土壤微生物数量(细菌、真菌、放线菌)
均高于对照。菌渣覆盖和自然生草后果园土壤微生物区系的变化及其相关机制尚需开展深入研究。
土壤酶活性是评价土壤肥力、土壤质量及土壤健康的重要指标[10]。吴玉森等[8]研究认为持续多年的自然生
草有利于土壤表层(0~40cm)脲酶和碱性磷酸酶等主要酶活性的提高。在0~20cm 土层,土壤脲酶、碱性磷酸
酶、蔗糖酶、过氧化氢酶及蛋白酶等5种酶活性与有机质及N、P、K等主要矿质营养间大都存在不同程度的正相
关。张桂玲[21]研究认为土壤微生物和土壤酶是土壤养分和有机质形成和积累的重要因素,其中脲酶是影响有机
质含量的最主要的因子。本研究与前人结果基本一致,土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶与有机质及
N、P、K等主要矿质营养间大都显著或极显著正相关,其中脲酶与有机质含量相关性最高,因此推测脲酶是有机
质形成积累的主要影响因子,其机理有待进一步研究。
3.3 不同土壤管理下土壤营养与果实品质的相关性
味感物质(糖、酸等)和嗅感物质(香味物质)构成果实的风味物质或果实风味复合物(fruitflavorcompound,
FFC),其组成及含量对果实内在品质有着重要影响。前人研究表明[3,2728],施用有机肥具有改善果实风味品质的
效果。吴玉森等[8]认为随着生草年限的增加,自然生草能有效提高梨园表层土壤有机质含量、酶活性及土壤矿质
营养含量,提升果实品质。陈世昌等[17]研究表明,菌渣还田可显著提高梨园0~40cm 土层土壤肥力,并提高梨
可溶性固形物和可溶性糖含量,降低可滴定酸含量。本研究结果也表明,土壤有机质的提高对于提高果实风味品
质具有显著的作用,鸭梨采用生草、覆盖栽培模式其香气物质的种类和含量比清耕处理显著升高(图1,2),果实
糖含量和糖酸比升高,酸含量降低,与前人研究结果一致[8,26,29]。分析其原因可能是在同样的光、温气候条件和
管理水平下,梨果实品质主要与土壤有机质、矿质营养和水分有关[14],生草、覆盖栽培提高了土壤有机质含量,使
土壤N、P、K等矿质营养元素均衡供应,土壤理化性状以及涵养水源、供肥保肥能力和养分有效性等同步提高,
土壤性状的改善,促进梨树的生长和果实发育,从而显著提高梨的香气、糖酸等风味品质。同时本研究表明,果实
风味品质指标与土壤有机质及矿质元素含量存在不同的相关性,其机理有待进一步研究。
4 结论
随着处理年限的增加,菌渣覆盖、自然生草对提高梨园0~40cm 不同土层土壤有机质含量、速效营养含量
具有明显作用,且能有效提高参试梨园土壤微生物数量、酶活性,并明显改善梨果实风味品质。
犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊:
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