全 文 ：第21卷 第1期
Vol.21 No.1
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2013年 1月
Jan. 2013
打孔对草坪枯草层及坪床土壤微生物
活性和有机质含量的影响
刘晓波,杨春华∗,徐耀华,澹台国银,贾露洁,李 涛
(四川农业大学动物科技学院,四川 雅安 625000)
摘要:为探讨不同打孔密度对草坪枯草层及土壤微生物活性和有机质含量的影响,以匍匐翦股颖(Agrostisstolo-
niferaL.)草坪为研究对象,通过不同打孔密度处理,分析测定了土壤及枯草层含水量、有机质含量以及微生物活
性。结果表明:在120孔·m-2处理2周时,枯草层中微生物活性增强,与60孔·m-2及对照差异显著(P<0.05),
处理4周之后,微生物活性降低,与对照差异不显著;60孔·m-2处理在各时期均与对照差异不显著。说明不同打
孔密度对枯草层微生物活动具有一定影响,但影响是短暂性的,并不能持续改变;而打孔对土壤微生物活性的影响
并不明显。枯草层和土壤的含水量比有机质含量对微生物活动的影响更大;枯草层含水量与微生物活动关系更为
密切(R2=0.9366),土壤含水量与微生物活动较枯草层含水量影响弱(R2=0.299)。因此,在草坪管理过程中,以
120孔·m-2定期打孔,可促进土壤微生物活动及土壤有机质积累。
关键词:打孔;微生物活性;有机质含量
中图分类号:S688.4;S154.4 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2013)01-0174-06
EffectofAerationonTurfandtheMicrobialActivityandOrganicMaterofSoil
LIUXiao-bo,YANGChun-hua∗,XUYao-hua,TANTAIGuo-yin,JIALu-jie,LITao
(DepartmentofGrasslandScience,SichuanAgricultureUniversity,Ya’an,SichuanProvince625014,China)
Abstract:Theeffectofaerationonthemicrobialactivity,moistureandorganiccontentofsoilarediscussed
increepingbentgrassturf.Resultsshowthatsoilmicrobialactivityissignificantlyenhancedintheplotof
120holespersquaremeteraftertwoweeksaerationcomparedwiththeplotsof60holespersquaremeter
andcontrol.However,thereisnoobviousdifferencebetweentheplotof120holespersquaremeterand
controlafterfourweeksaeration.Theplotof60holespersquaremeterhasnoobviousdifferencecom-
paredwithcontrolduringaltestedtime.Aerationincreasessoilmicrobialactivityinashortperiod,which
isrelatedwithaerationdensity.Theeffectofmoistureonsoilmicrobialactivityisgreaterthanthatofor-
ganiccontent.Thethatchmoistureismorecloselyrelatedwithmicrobialactivitythansoilmoisture.The
correlationcoefficientbetweensoilmicrobialactivityandthatchmoistureis0.9366,andsoilmoistureis
0.299.
Keywords:Aeration;Microbialactivity;Organicmatter
草坪是现代城市建设不可缺少的重要组成部
分,不仅具有美化环境,改善局部地方小气候的功
能,而且为人们提供了一个休憩、运动的场所,然而
由于人们过度的利用与破坏,使草坪土壤板结,透气
性降低,导致草坪生长不良乃至退化,因此科学有效
的管理措施显的更为重要。
草坪打孔是对建植多年特别是踩踏严重的功能
性草坪进行养护管理的重要措施之一,打孔可以疏
松土壤,促进土壤有机物分解,增加根系对养分的吸
收,促进枯草层的分解,改善草坪土壤环境[1-2]。草
坪枯草层及土壤中的微生物,是组织分解速率最主
要的影响因素之一,有机质分解效率与影响微生物
活动的各种限制性因素有关,例如有机质含量及水
分含量等[3]。前人多通过打孔这一管理措施研究其
收稿日期:2012-08-20;修回日期:2012-11-05
基金项目:国家农业部现代农业产业技术体系(牧草)(2009-2014)(NYCYTX-27-1-3)资助
作者简介:刘晓波(1988-),男,甘肃兰州人,硕士研究生,研究方向为草坪管理,E-mail:sichnd@126.com;∗通信作者 Authorforcorre-
spondence,E-mail:ychh@sicau.edu.cn
第1期 刘晓波等:打孔对草坪枯草层及坪床土壤微生物活性和有机质含量的影响
对草坪枯草层积累防除[4-8],而对枯草层及土壤中微
生物活动研究甚少。本试验通过对不同打孔密度下
草坪枯草层和土壤中微生物活性影响的观察,研究
打孔这一措施是否可以促进微生物活动,改善水肥
条件,从而改善草坪生长环境,为草坪管理提供可靠
的科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验地选择四川农业大学草学系基地内的微型
高尔夫球场(N38°8′,E103°14′,海拔600m),建成5
年,发球台及果岭选用匍匐翦股颖(Agrostisstolo-
niferaL.)‘PennA-4’,属北亚热带湿润季风气候
区。年均温16.2℃,最热月(7月)均温25.3℃,最
冷月(1月)均温6.1℃,极端最高气温37.7℃,年降
水量1774.3mm,年蒸发量1011.2mm,相对湿度
79%,年日照时数1039.6h,年无霜期约304d,≥
10℃年积温5231℃。土壤表面2.5cm 内含沙量
39.6%,含壤土47.3%,含粘土13.1%,有机质含量
48g·kg-1。枯草层有机质含量为406g·kg-1。
1.2 测定指标及方法
试验采用单因素设计,共3个处理方案,分别
为:60孔·m-2,120孔·m-2以及对照,每个处理
重复3次,共9个小区,每个小区面积9m2(3m×3
m)。试验于2012年4月1日开始,修剪高度1.5
cm,修剪后进行打孔处理,试验中采用自制打孔管,
直径1.9cm,按60·m-2和120孔·m-2手动打孔,
深度7cm。打孔中带出的土块用耙子打碎,并拖
平。此后,各个小区草坪按照1/3修剪原则进行修
剪。每2周收集1次枯草层和土壤,收集时用环刀
在每个小区随机取出6块2.5cm深的土方,分别放
入密封袋中,带回实验室,用刀片将绿色植物部分切
除,再将枯草层与土壤分离供测试。
1.2.1 含水量 采用称重法[9-10],将取回的枯草层和
土壤分别测量湿重,再在105℃下烘干12h,测定干
重,分别计算枯草层、土壤损失的质量与烘干后质量
的百分比,即得枯草层、土壤含水量的质量百分率。
即:含水量(%)=m1-mm ×100%
其中:m为烘干后质量(g);m1 为湿重(g)。
1.2.2 有机质含量 将枯草层和土壤分别在60℃
下烘干48h,称重,然后再在550℃下煅烧3h,称
重,分别计算枯草层、土壤损失的质量与煅烧后质量
的百分比,即得有机质含量[11-12]。
即:有机质含量(%)=m1-mm ×100%
其中:m 为煅烧后质量(g);m1 为烘干后质量
(g)。
1.2.3 土壤微生物活性 荧光素二乙酸酯(FDA)
水解情况可作为评价微生物活性的重要指标,并已
成功运用于草坪研究中,本试验通过荧光素比色法
对土壤中 FDA 水解测定,对微生物活性进行量
化[13-17]。具体步骤为:取5g土壤或1g枯草层样品
放入250mL 锥形瓶中,加入20mL 浓度为60
mmol·L-1的磷酸钠缓冲液(pH 为7.6),再加入
0.4mL浓度4.8mmol·L-1的FDA溶液,然后常
温下在回旋震荡器中90r·min-1频率下摇匀1h,
取出后加入20mL丙酮。最后过滤,滤液在490nm
下比色,空白对照无需加入FDA溶液,其他组分相
同。FDA 水解酶活性用荧光素μg·g-1·min-1
表示。
1.3 数据处理
使用SPSS11.5软件进行数据统计分析,用
Excel2003绘图。采用单因素方差分析法(LSD多
重比较)进行显著性检验。
2 结果与分析
2.1 不同打孔密度下枯草层及土壤中微生物的活性
由表1可知,不同打孔密度处理下,枯草层中微
生物活性在20.71~34.23μg·g-1·min-1之间。
枯草层微生物活性在120孔·m-2处理下2周后显
著高于60孔·m-2和对照处理(P<0.05)。处理后
6周,120孔·m-2处理则低于60孔·m-2和对照处
理,且与对照组差异显著(P<0.05)。处理后4周
与8周时差异不显著。60孔·m-2与对照组处理在
4个时期均无显著差异。
由表2可知,不同打孔密度处理下,土壤中微生
物活性在1.30~1.62μg·g-1·min-1之间。土壤
中微生物活性在60孔·m-2和120孔·m-2处理4
周时明显低于对照处理(P<0.05),处理2周、6周、
8周时与对照差异均不显著。
2.2 不同打孔处理下枯草层及土壤中有机质含量
在不同打孔密度处理下,从试验初枯草层中有
571
草 地 学 报 第21卷
机质平均含量647.78g·kg-1到试验结束时为
668.85g·kg-1,枯草层有机质含量最低580.52
g·kg-1,最高709.52g·kg-1(表3)。在120孔·m-2
处理后2周、4周时与60孔·m-2及对照无明显差
异,处理6周和8周后有机质含量下降明显,最高达
到13.9%,而60孔·m-2处理2周时与对照差异显
著,处理6周时远高于120孔·m-2及对照。
表1 不同处理下枯草层中微生物活性
Table1 Microbialactivityofthatchwithdifferent
aerationtreatments μg·g-1·min-1
处理
Treatments
取样时间/周Samplingtime/week
2 4 6 8
对照CK 25.07b 33.85a 27.65a 21.81a
60孔·m-2 25.32b 33.84a 26.46ab 20.71a
120孔·m-2 27.82a 34.23a 24.96b 21.64a
注:同列中不同小写字母表示差异显著(P<0.05),下同
Note:Differentsmallettersinthesamecolumnmeansignifi-
cantdifference(P<0.05),thesameasbelow
表2 不同处理下土壤中微生物活性
Table2 Soilmicrobialactivitiesofdifferent
aerationtreatments μg·g-1·min-1
处理
Treatments
取样时间/周Samplingtime/week
2 4 6 8
对照CK 1.53b 1.56a 1.44a 1.30a
60孔·m-2 1.47ab 1.40b 1.44a 1.36a
120孔·m-2 1.62a 1.34b 1.38a 1.33a
由表4可知,土壤中有机质含量最低41.06
g·kg-1,最高45.06g·kg-1。60孔·m-2处理与
120孔·m-2处理及对照处理在4个时期差异均不
显著。
表3 不同处理下枯草层中有机质含量
Table4 Organicmattercontentsofsoilwithdifferent
aerationtreatments g·kg-1
处理
Treatments
取样时间/周Samplingtime/week
2 4 6 8
对照CK 604.52b 676.85a 618.30b 709.52a
60孔·m-2 692.52a 687.30a 666.41a 672.41ab
120孔·m-2 646.30ab 674.19a 580.52b 624.63b
表4 不同处理下土壤中有机质含量
Table4 Organicmattercontentsofsoilwithdifferent
aerationtreatments g·kg-1
处理
Treatments
取样时间/周Samplingtime/week
2 4 6 8
对照CK 44.06a 42.95a 44.40a 43.73a
60孔·m-2 43.51a 43.51a 42.18a 41.51a
120孔·m-2 42.73a 42.51a 45.06a 41.06a
2.3 不同打孔处理下枯草层及土壤中水分含量
由表5可知,60孔·m-2处理2周时,枯草层含
水量与120孔·m-2处理及对照无明显差异,2周后
枯草层含水量缓慢增加,高于120孔·m-2处理但
低于对照,4周后略有下降,6周后又逐渐升高,第8
周达到最大352.94%,但所有时期含水量均低于对照。
120孔·m-2处理含水量由2周时的208.15%到第8
周时增加至403.56%,总体呈不断增加趋势,其中处
理后4周开始120孔·m-2处理的枯草层含水量逐
渐大于60孔·m-2处理及对照。
由表6可知,土壤水分含量在60孔·m-2处理
2周后逐渐降低,在第8周降至最低水平0.75%,仅
为第2周时的1/13,差异显著(P<0.05)。在120
孔·m-2处理2周后,土壤水分含量大幅下降,由
24.25%迅速降低至1.17%(P<0.05),第6周开始
土壤含水量逐渐回升,达最高水平25.2%。其中处
理4周时60孔·m-2与120孔·m-2差异不显著,
但与对照差异显著(P<0.05),处理6周及8周时,
120孔·m-2处理与60孔·m-2处理及对照均差异
显著(P<0.05)。
表5 不同打孔密度处理后枯草层含水量
Table5 Moisturecontentsofthatchwithdifferent
aerationtreatments %
处理
Treatments
取样时间/周Samplingtime/week
2 4 6 8
对照CK 219.65a 289.04a 307.66ab 374.71b
60孔·m-2 207.47a 270.97a 266.03b 352.94b
120孔·m-2 208.15a 225.15b 323.97a 403.56a
表6 不同打孔密度处理后土壤含水量
Table6 Moisturecontentsofsoilwithdifferent
aerationtreatments %
处理
Treatments
取样时间/周Samplingtime/week
2 4 6 8
对照CK 15.6b 18.48a 6.9a 6.5b
60孔·m-2 9.83c 3.1b 6.9a 0.75c
120孔·m-2 24.25a 2.67b 1.17b 25.2a
2.4 水分含量及有机质含量与微生物活动
建立水分含量与微生物活性线性关系方程(图
1和图2),匍匐翦股颖草坪枯草层中,微生物活性
(y)与水分含量(x)的线性关系方程为y=0.0649x
+8.1251,决定系数R2=0.9366。在匍匐翦股颖草
坪土壤中,微生物活性(y)与水分含量(x)的线性关
系方程为y=0.0062x+1.3679,决定系数R2=
0.299。枯草层含水量高低对微生物活性具有明显
影响,而土壤含水量对微生物活性的影响较弱。
671
第1期 刘晓波等:打孔对草坪枯草层及坪床土壤微生物活性和有机质含量的影响
在草坪枯草层及土壤中通过不同打孔处理发
现,有机质含量对微生物活性的影响较小(图3和图
4),决定系数均低于水分含量对微生物活性的决定
系数。枯草层有机质含量(x)与微生物活性(y)的
线性关系方程为y=0.025x+10.585,决定系数R2
=0.0423。土壤有机质含量(x)与微生物活性(y)
的线性关系方程为y=0.0133x+0.8575,决定系数
R2=0.0249。
图1 枯草层含水量与微生物活性线性关系
Fig.1 Linearregressionsbetweenmicrobialactivityandthatchmoisturecontent
图2 土壤含水量与微生物活性线性关系
Fig.2 Linearregressionsbetweenmicrobialactivityandsoilmoisturecontent
图3 枯草层有机质含量与微生物活性线性关系
Fig.3 Linearregressionsbetweenmicrobialactivityandthatchorganicmattercontent
3 讨论与结论
微生物是土壤的重要组成部分,积极参与有机
质和养分的转化循环,与此同时其生长繁殖与所处
环境具有密切关系,如环境中的养分、水分和植物种
类等因素[18]。本试验通过连续8周的观察发现,分
别在60孔·m-2和120孔·m-2处理2周和4周
后,枯草层有机质含量总体呈现先降低后增加的趋
771
草 地 学 报 第21卷
图4 土壤有机质含量与微生物活性线性关系
Fig.4 Linearregressionsbetweenmicrobialactivityandsoilorganicmattercontent
势,微生物活性呈现先升高后降低的趋势,可能是由
于有机质分解,为微生物提供了能量来源,加速了微
生物的生长,提高了微生物的活性[19-20];而土壤中有
机质含量并无明显变化,微生物活性除打孔4周后
与对照差异显著,其他时期均无明显差异,可能是由
于土壤中微生物本身较少,同时植物根系主要集中
于此,植物通过消耗矿质养分与微生物形成竞争从
而抑制了土壤微生物的活性[21],还有可能微生物的
生长受到其他影响因子的作用,如pH:土壤的酸化
也会影响细菌数量和凋落物的分解速率[22]。
水分含量对微生物生长具有重要的影响,Rosa-
cker等[23]发现草地土壤含水量增大到最大持水量
的50%~60%时微生物生物量有明显增加,但在持
续干旱条件下微生物量显著下降。本试验在不同打
孔密度处理下,水分含量总体不断增加,微生物活性
呈现先升高后降低的趋势。升高可能是与打孔改变
了枯草层微环境,增加了地下透水、透气性有关,枯
草层微环境的改变为微生物的活动提供了一个更有
利的区域。下降则可能是由于当水分条件达到微生
物生长的需求后其他影响因子成为限制其生长的主
要条件,从而导致降低。
在120孔·m-2处理2周时,枯草层中微生物
活性增强,与60孔·m-2处理及对照差异显著,而
在处理4周之后,微生物活性降低,与对照差异不明
显;60孔·m-2处理在各时期均与对照差异不显著,
这说明不同打孔密度对枯草层微生物活动具有一定
影响,同时显示出打孔对微生物活动只具有短暂性
影响,并不能持续改变。原因可能是由于,打孔这一
措施并不能真正改变枯草层的积累[24-26],短时间内
的环境改变对微生物的活动具有较大影响,长时间
后环境条件趋于平缓,又使微生物活性下降。
水分对土壤微生物活动具有显著影响,与微生
物活性成正相关[27],在60孔·m-2和120孔·m-2
的打孔处理下,通过对微生物活动与枯草层及土壤
中水分含量和有机质含量的相关性分析发现,水分
含量对微生物活性的决定系数明显大于有机质含量
对微生物活性的决定系数(平均0.6178>0.0336),
即水分含量的改变较有机质含量的改变对微生物活
动具有更强的影响。而枯草层中水分含量的高低比
土壤中水分含量的高低对微生物活性的影响更为密
切(R2:0.9366>0.299),这可能与微生物自身对生
活环境的要求相关。
总之,通过打孔处理后,草坪土壤及枯草层微环
境得到短时期内的改善,微生物活性增强,枯草层水
分含量的高低对微生物活动具有非常重要的影响。
因此,在草坪管理过程中,应根据草坪生长环境按期
进行打孔处理,以改善草坪生长环境。
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(责任编辑 李美娟)
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