不同覆蓋模式下蘋(píng)果園土壤微...物殘?bào)w碳積累特征及影響因素.pdf

1中 國(guó) 果 樹(shù) 2022 12 1 7 13 本 文 于 2022 10 11 收 到 農(nóng) 業(yè) 農(nóng) 村 部 商 丘 農(nóng) 業(yè) 環(huán) 境 科 學(xué) 觀 測(cè) 實(shí) 驗(yàn) 站 開(kāi) 放 課 題 FIRI2021040101 山 東 省 重 點(diǎn) 研 發(fā) 計(jì) 劃 2021CXGC010804 陳 文 旭 E mail 1910594334 劉 肖 為 通 信 作 者 E mail liuxiao19880202 試 驗(yàn) 研 究 DOI 1 0 16626 ki issn1000 8047 2022 12 001 不同 覆蓋模 式下 蘋(píng)果園 土壤微 生物殘 體 碳積 累特征 及影響 因素 陳文旭 1 潘鑫悅 1 謝 坤 2 張鴻淵 1 周世偉 1 劉 肖 1 1 魯東大學(xué)農(nóng)學(xué)院 山東煙臺(tái) 264025 2 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所 摘 要 地面覆蓋是果園可持續(xù)綠色發(fā)展的重要措施 了解不同覆蓋模式下土壤有機(jī)碳積累的微生物機(jī)制有 助于對(duì)覆蓋模式的選擇 通過(guò) 3 年的膠東蘋(píng)果園定位試驗(yàn) 分析了園藝地布覆蓋 自然生草和人工種草與清耕模 式下土壤和植物因子的變化 比較了 4 種模式下真菌殘?bào)w碳 FRC 細(xì)菌殘?bào)w碳 BRC 和微生物殘?bào)w碳 MRC 含量及 其占土壤有機(jī) 碳 S OC 比率的變化 和影響因素的 差異 結(jié)果表 明 與清耕 相比 人工種 草和自然生草 處理均顯著降低了土壤容重 C N 顯著提高了土壤 pH 值 有機(jī)碳含量 全氮含量 地上和地下生物量 其中人 工 種草 對(duì)土 壤 pH 值和 地上 生 物量的 改 變 幅度 更 大 園 藝 地 布覆 蓋 僅提高 了 土 壤 pH 值 全氮 含 量并 降低 了土 壤 黏粒含量 與清耕 模式相比 人工種草 和自然生草 處理均顯著提 高了 FRC BRC 和 MRC 的積累 其中人 工種 草對(duì)三者的提高幅度分別為 19 5 2 3 2 2 9 3 自然生草的提高幅度分別為 36 0 2 2 3 3 9 5 而園藝 地 布 覆 蓋并 沒(méi) 有 顯 著 改 變 三 者 的 積累 特 征 與 清 耕 相 比 人工 種 草 和 自 然 生 草 處 理 均 顯 著 降 低 了 FRC SOC MRC SOC 但沒(méi) 有改 變 BRC SOC 其 中人 工種草 處理 中 FRC SOC MRC SOC 分別 降低 了 7 5 8 8 個(gè)百 分點(diǎn) 自 然 生草 處理 中兩 者 分 別降 低了 3 7 4 7 個(gè) 百分 點(diǎn) 而園 藝 地布覆 蓋 沒(méi) 有顯 著 變化 土 壤容 重 pH 值 有機(jī) 碳 含量 全氮含量和地上生物量與 MRC 和 MRC SOC 顯著相關(guān) 然而這些因素與兩者的相關(guān)關(guān)系恰好相反 說(shuō)明在 這一地區(qū)果園管理措施能夠權(quán)衡土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性和活性的關(guān)系 綜上 自然生草和人工種草模式不僅能夠改 善土壤中穩(wěn)定性有機(jī)碳組分的數(shù)量 也能增加土壤有機(jī)碳的活性 是適宜該地區(qū)蘋(píng)果園可持續(xù)發(fā)展的覆蓋模式 關(guān)鍵詞 覆蓋模式 微生物殘?bào)w 有機(jī)碳 果園 中圖分類(lèi)號(hào) S 661 1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 1 000 8047 2022 12 0001 08 Characteristics and influencing factors of microbial necromass carbon in apple orchard soil under different mulching managements CHEN Wenxu 1 PAN Xinyue 1 XIE Kun 2 ZHANG Hongyuan 1 ZHOU Shiwei 1 LIU Xiao 1 1 College of Agriculture Ludong University Yantai Shandong 264025 2 Institute of Farmland Irrigation Chinese Academy of Agricultural Sciences Abstract Mulching management is an important measure for sustainable green development of orchards Understanding the microbial mechanisms of soil organic carbon accumulation under different mulching patterns is helpful for the selection of mulching patterns Therefore based on a three years field experiment of apple orchard in Jiaodong peninsula we analyzed the changes of soil and plant factors and compared the changes of fungal residue carbon FRC bacterial residue carbon BRC microbial residue carbon MRC and their proportions to SOC under the managements of no mulching CK mulching with artificial grass T1 mulching with natural grass T2 and mulching with horticultural fabric T3 The results showed that compared with CK T1 and T2 significantly decreased the soil density and C N and increased the soil pH value SOC soil total nitrogen aboveground and belowground biomass T1 had the greater changes in soil pH value and belowground biomass than that in T2 However T3 just increased soil pH value and soil total nitrogen and decreased soil 廣 告 封面 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹(shù)研究所葡萄課題組 封底 山東臨沂純真果樹(shù)苗圃 廣告 1 城鎮(zhèn)化與農(nóng)村體育互促機(jī)制研究 張慶華 廣告 2 3 鄉(xiāng)村振興一線思政教育案例分析 何俊花 廣告 4 農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化應(yīng)用前景分析 周志 廣 告 5 全 民 健 身 背 景 下 太 極 拳 進(jìn) 鄉(xiāng) 村 的 重 要 性 分 析 朱 懿 奇 廣 告 6 農(nóng) 村 老 齡化 及 體 育 健 康 促 進(jìn)研 究 陳先 忠 汪俊 廣告 7 農(nóng)村聲樂(lè)教學(xué)資源開(kāi)發(fā)與利用問(wèn)題研究 黃文龍 廣 告 8 自 動(dòng) 化 控 制 技 術(shù) 在 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 制 造 中 的 應(yīng) 用 崔 玉 林 廣 告 9 大 學(xué) 生 思 想 政 治 教 育 與 鄉(xiāng) 村 振 興 戰(zhàn) 略 的 實(shí) 施 王 麗 廣告 10 基于體教融合的基層創(chuàng)新人才培養(yǎng)路徑 謝先姣 廣告 11 鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略與新時(shí)代 三農(nóng) 思想 張建貴 廣告 12 農(nóng)村低壓智能配電網(wǎng)建設(shè)及防雷措施 楊芬 廣告 13 我國(guó)都市農(nóng)業(yè)職業(yè)教育管理專(zhuān)題研究 范尚明 廣告 14 電子信息工程在新農(nóng)村建設(shè)中的應(yīng)用 陳芳 廣 告 15 鄉(xiāng) 村 生態(tài) 文 明 建 設(shè) 及 其 課程 思 政 教 育 金 湛 徐 國(guó)慶 張文強(qiáng) 廣 告 16 17 鄉(xiāng) 村 產(chǎn) 業(yè) 振 興 下 的 高 職 院 校 課 程 思 政 理 論 與 實(shí)踐研究 黃明明 廣 告 18 基 于 云 計(jì)算 的 農(nóng) 村 電 商 物 流模 式 研 究 張 皓 瑜 廣 告 19 基 于 圖 像識(shí) 別 的 農(nóng) 產(chǎn) 品 管 理系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 與 實(shí) 現(xiàn) 李 木昌 廣 告 20 21 農(nóng) 村 電 子 商 務(wù) 助 力 新 型 城 鎮(zhèn) 化 建 設(shè) 路 徑 研 究 龍加棣 廣告 22 人工智能助力鄉(xiāng)村振興及其人才培養(yǎng) 江嵐 廣告 23 鄉(xiāng)村振興視域下的民族音樂(lè)傳承與發(fā)展 關(guān)睿 廣告 24 農(nóng)村金融體系中的股權(quán)管理問(wèn)題研究 黃資湘 廣告 25 榆林市農(nóng)業(yè)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)研究 王杰 廣告 26 27 推行農(nóng)村美術(shù)教育數(shù)字化改革探索與實(shí)踐 王 飛 廣告 28 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹(shù)研究所葡萄課題組 廣告 29 中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 院 果 樹(shù) 研 究 所 國(guó) 家 落 葉 果 樹(shù) 脫 毒 中 心 廣告 30 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹(shù)研究所蘋(píng)果資源課題組 廣告 31 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹(shù)研究所李杏課題組 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹(shù)研究所矮化梨課題組 廣告 32 果樹(shù)實(shí)用技術(shù)與信息 征訂啟事 中 國(guó) 果 樹(shù) 稿 約 簡(jiǎn) 則 中 國(guó) 果樹(shù) 來(lái) 稿 應(yīng) 附 中 文 摘 要 300 字 以 內(nèi) 關(guān) 鍵 詞 3 8 個(gè) 英文題名 英文作者名及其單位 英文摘要 來(lái)稿屬獲獎(jiǎng)科研成果論文 請(qǐng)附成果獎(jiǎng)證書(shū)復(fù)印件 新品種 選育稿件 請(qǐng)附新品種審定 鑒定 證書(shū)復(fù)印件 屬?lài)?guó)家 部 省 項(xiàng)目或基金項(xiàng)目 請(qǐng)寫(xiě)明項(xiàng)目的正式名稱(chēng)及編號(hào) 并附項(xiàng)目合同復(fù)印件 文內(nèi)標(biāo)題級(jí)次均用阿拉伯?dāng)?shù)字順序?qū)懨?如 1 級(jí)標(biāo)題為 1 2 級(jí)標(biāo)題為 1 1 3 級(jí)標(biāo)題為 1 1 1 序號(hào)從左起頂格寫(xiě) 序號(hào)后空 1 格再寫(xiě)標(biāo)題 文稿中表格用三線表形式 表中內(nèi) 容不能與文字 圖形內(nèi)容相重復(fù) 文稿請(qǐng)用法定計(jì)量單位 符號(hào) 如重量單位噸 千克 克 毫克 分別用 t kg g mg 表示 面積單位平方千米 公頃 平方米 平方厘米 分別用 km 2 hm 2 m 2 cm 2 表示 畝用 667 m 2 表示 長(zhǎng)度單位千米 米 厘米 毫米 分別用 km m cm mm 表示 體積單位立方米 立方厘米 立方 毫 米 升 毫 升 分 別 用 m 3 c m 3 mm 3 L m L 表 示 濃 度單位用 mg L m g kg 等表示 參考文獻(xiàn)著 錄格式請(qǐng)參照 GB T 7714 2 015 應(yīng)選擇公 開(kāi)發(fā)表的最新文獻(xiàn) 未公開(kāi)的資料請(qǐng)勿引用 應(yīng)充分 恰當(dāng) 地引用參考文獻(xiàn) 論文的文獻(xiàn)數(shù)一般不少于 18 條 篇 參考 文獻(xiàn)采用順序編碼 在文稿引用處的右上角用方括號(hào)順序標(biāo) 明序號(hào) 正文后按文中出現(xiàn)的先后順序依次著錄 期刊著錄 格式為 序號(hào) 作者 只寫(xiě)前 3 名作者 超過(guò) 3 名作者在第 3 名作者名字后面加 等 題名 期刊名 出版年 卷號(hào) 期 號(hào) 頁(yè) 次 專(zhuān)著 著錄格式為 序 號(hào) 作者 著錄人 數(shù) 同期 刊 書(shū)名 版本 第 1 版不 寫(xiě) 出版 地 出 版社 出版年 頁(yè)次 來(lái) 稿 可 登 錄 本刊 采 編 平 臺(tái) 上 傳 或發(fā)到電子信箱 zg gsbjb 請(qǐng)勿一稿多投 稿件審理周期一般為 2 個(gè)月 超過(guò) 2 個(gè)月請(qǐng)電話咨詢 聯(lián)系 電 話 0429 3598131 3598132 3 598168 3598276 來(lái) 稿 請(qǐng)注明第一作者工作單位 通信地址 郵政編碼 聯(lián)系電話 等信息以及其他作者的單位 本刊已加入中國(guó)知網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫(kù) 凡刊出的稿件將全文上 網(wǎng) 不同意上網(wǎng)的 請(qǐng)?jiān)趤?lái)稿中注明 編輯部按規(guī)定一次付 清作者的著作權(quán)使用費(fèi)和稿費(fèi) 并贈(zèng)送樣刊 對(duì)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格審 稿后決定刊用的稿件 一般按 500 元 頁(yè)的標(biāo)準(zhǔn)收取發(fā)表費(fèi) 稿件刊登后按國(guó)家有關(guān)規(guī)定支付稿酬 2 陳 文 旭 潘 鑫 悅 謝 坤 等 不 同 覆 蓋 模 式 下 蘋(píng) 果 園 土 壤 微 生 物 殘 體 碳 積 累 特 征 及 影 響 因 素 clay content Compared with CK the accumulation of FRC BRC and MRC were remarkably increased by 19 5 23 2 and 29 3 respectively in T1 and 36 0 22 3 39 5 respectively in T2 At the same time the proportions of FRC SOC and MRC SOC were significantly decreased by 7 5 percentage points and 8 8 percentage points in T1 and 3 7 percentage points and 4 7 percentage points in T2 but the proportions of BRC SOC had no change in T1 and T2 However T3 has no significant changes in microbial residue carbon and their proportions compared with CK Soil density pH value SOC total nitrogen and aboveground biomass had significant relationships with MRC and MRC SOC however the correlation between these factors and MRC or MRC SOC was opposite suggesting that orchard management could balance the stability and activity of soil organic carbon in this region In conclusion both artificial and natural grass mulching managements can not only improve the quantity of stable organic carbon components in soil but also increase the activity of soil organic carbon which is suitable for the sustainable development of orchard in this region Key words mulching management microbial necromass organic carbon orchard 山 東 省 膠 東 地 區(qū) 是 我 國(guó) 富 士 蘋(píng) 果 的 優(yōu) 勢(shì) 產(chǎn) 區(qū) 然 而 在 長(zhǎng) 期 不 合 理 的 施 肥 和 管 理 下 果 園 土 壤 結(jié) 構(gòu) 理 化 性 質(zhì) 變 差 有 機(jī) 碳 含 量 降 低 1 2 嚴(yán) 重 制 約 了 當(dāng) 地 果 業(yè) 的 可 持 續(xù) 發(fā) 展 為 解 決 這 一 問(wèn) 題 目 前 該 地 區(qū) 推 行 地 表 覆 蓋 包 含 園 藝 地 布 自 然 生 草 和 人 工 種 草 等 覆 蓋 方 式 已 有 研 究 表 明 這 3 種 地 表 覆 蓋 模 式 都 能 不 同 程 度 地 提 高 土 壤 有 機(jī) 碳 含 量 3 4 然 而 關(guān) 于 這 3 種 地 表 覆 蓋 模 式 改 善 土 壤 有 機(jī) 碳 積 累 的 機(jī) 制 并 不 明 確 造 成 了 果 園 地 表 覆 蓋 模 式 的 盲 目 性 微 生 物 是 驅(qū) 動(dòng) 土 壤 元 素 生 物 地 球 化 學(xué) 循 環(huán) 的 引 擎 在 土 壤 有 機(jī) 碳 轉(zhuǎn) 化 過(guò) 程 中 發(fā) 揮 兩 方 面 相 反 的 作 用 一 方 面 微 生 物 可 將 土 壤 有 機(jī) 碳 礦 化 分 解 產(chǎn) 生 二 氧 化 碳 進(jìn) 入 大 氣 另 一 方 面 還 可 將 土 壤 中 可 利 用 的 碳 同 化 成 為 自 身 生 物 量 并 在 其 死 亡 后 以 微 生 物 殘 留 物 的 形 式 增 加 土 壤 有 機(jī) 碳 5 6 越 來(lái) 越 多 的 證 據(jù) 表 明 微 生 物 殘 體 較 為 穩(wěn) 定 且 其 占 土 壤 有 機(jī) 碳 的 比 率 高 達(dá) 60 7 8 是 穩(wěn) 定 土 壤 有 機(jī) 碳 庫(kù) 的 重 要 組 成 部 分 9 因 此 了 解 不 同 覆 蓋 模 式 下 微 生 物 殘 體 積 累 的 特 征 能 夠 為 闡 明 土 壤 有 機(jī) 碳 積 累 的 微 生 物 機(jī) 制 奠 定 基 礎(chǔ) 微 生 物 殘 體 可 通 過(guò) 氨 基 糖 進(jìn) 行 表 征 土 壤 氨 基 糖 是 微 生 物 細(xì) 胞 壁 的 組 成 成 分 目 前 已 發(fā) 現(xiàn) 的 16 種 氨 基 糖 中 有 4 種 可 以 提 取 并 量 化 分 別 為 氨 基 葡 萄 糖 胞 壁 酸 氨 基 半 乳 糖 氨 基 甘 露 糖 10 其 中 氨 基 葡 萄 糖 主 要 來(lái) 源 于 真 菌 胞 壁 酸 唯 一 來(lái) 源 于 細(xì) 菌 11 盡 管 氨 基 糖 只 是 微 生 物 殘 體 的 一 部 分 但 通 過(guò) 元 素 碳 氮 生 態(tài) 化 學(xué) 計(jì) 量 學(xué) 可 以 實(shí) 現(xiàn) 微 生 物 殘 體 的 定 量 12 如 用 氨 基 葡 萄 糖 定 量 真 菌 殘 體 用 胞 壁 酸 定 量 細(xì) 菌 殘 體 為 闡 明 土 壤 有 機(jī) 碳 積 累 的 微 生 物 機(jī) 制 提 供 方 法 支 持 植 物 碳 是 微 生 物 殘 體 碳 積 累 的 初 始 來(lái) 源 進(jìn) 入 土 壤 的 植 物 凋 落 物 會(huì) 通 過(guò) 植 物 生 物 量 和 多 樣 性 等 影 響 微 生 物 殘 體 的 合 成 研 究 表 明 外 源 植 物 輸 入 的 數(shù) 量 越 多 多 樣 性 越 高 土 壤 中 微 生 物 殘 體 碳 的 積 累 量 越 大 12 13 同 時(shí) 土 壤 通 氣 水 平 養(yǎng) 分 條 件 和 酸 堿 水 平 也 會(huì) 通 過(guò) 影 響 微 生 物 量 群 落 結(jié) 構(gòu) 和 酶 活 性 影 響 微 生 物 殘 體 的 積 累 研 究 表 明 在 通 氣 良 好 養(yǎng) 分 充 足 酸 堿 適 宜 的 土 壤 中 微 生 物 量 生 成 及 周 轉(zhuǎn) 速 率 較 高 微 生 物 殘 體 積 累 量 較 大 14 16 此 外 土 壤 的 物 理 保 護(hù) 作 用 在 微 生 物 殘 體 穩(wěn) 定 化 過(guò) 程 中 發(fā) 揮 了 重 要 作 用 研 究 表 明 土 壤 黏 粒 含 量 越 高 土 壤 微 生 物 殘 體 積 累 量 越 大 17 由 此 可 見(jiàn) 植 物 生 物 量 和 多 樣 性 土 壤 通 氣 水 平 養(yǎng) 分 條 件 酸 堿 水 平 和 黏 粒 含 量 都 會(huì) 影 響 微 生 物 殘 體 的 積 累 與 穩(wěn) 定 果 園 采 用 園 藝 地 布 自 然 生 草 和 人 工 種 草 模 式 后 以 上 因 素 都 會(huì) 發(fā) 生 變 化 這 些 因 素 的 改 變 如 何 影 響 土 壤 微 生 物 殘 體 的 積 累 需 要 深 入 研 究 基 于 此 本 研 究 以 果 園 清 耕 模 式 為 對(duì) 照 研 究 園 藝 地 布 覆 蓋 自 然 生 草 和 人 工 種 草 模 式 下 微 生 物 殘 體 碳 及 其 占 土 壤 有 機(jī) 碳 比 率 的 變 化 以 期 從 微 生 物 殘 體 角 度 闡 明 不 同 覆 蓋 模 式 下 果 園 土 壤 有 機(jī) 碳 積 累 的 微 生 物 機(jī) 制 進(jìn) 而 為 推 行 適 宜 膠 東 地 區(qū) 果 園 覆 蓋 的 最 佳 模 式 提 供 理 論 基 礎(chǔ) 1 材料和方法 1 1 試 驗(yàn) 園 概 況 試 驗(yàn) 地 位 于 山 東 省 棲 霞 市 大 榆 莊 村 蘋(píng) 果 園 東 經(jīng) 121 21 10 北 緯 37 30 54 氣 候 類(lèi) 型 為 暖 溫 帶 季 風(fēng) 性 半 濕 潤(rùn) 氣 候 四 季 交 替 分 明 年 平 均 氣 溫 為 11 4 平 均 年 日 照 時(shí) 數(shù) 為 2 659 9 h 無(wú) 霜 期 為 209 d 平 均 年 降 水 量 640 846 mm 供 試 蘋(píng) 果 樹(shù) 為 處 于 盛 果 期 的 長(zhǎng) 富 2 號(hào) 行 株 距 3 m 2 m 土 壤 類(lèi) 型 為 酸 性 巖 殘 坡 積 棕 壤 性 土 土 壤 質(zhì) 地 為 沙 質(zhì) 壤 3 陳 文 旭 潘 鑫 悅 謝 坤 等 不 同 覆 蓋 模 式 下 蘋(píng) 果 園 土 壤 微 生 物 殘 體 碳 積 累 特 征 及 影 響 因 素 clay content Compared with CK the accumulation of FRC BRC and MRC were remarkably increased by 19 5 23 2 and 29 3 respectively in T1 and 36 0 22 3 39 5 respectively in T2 At the same time the proportions of FRC SOC and MRC SOC were significantly decreased by 7 5 percentage points and 8 8 percentage points in T1 and 3 7 percentage points and 4 7 percentage points in T2 but the proportions of BRC SOC had no change in T1 and T2 However T3 has no significant changes in microbial residue carbon and their proportions compared with CK Soil density pH value SOC total nitrogen and aboveground biomass had significant relationships with MRC and MRC SOC however the correlation between these factors and MRC or MRC SOC was opposite suggesting that orchard management could balance the stability and activity of soil organic carbon in this region In conclusion both artificial and natural grass mulching managements can not only improve the quantity of stable organic carbon components in soil but also increase the activity of soil organic carbon which is suitable for the sustainable development of orchard in this region Key words mulching management microbial necromass organic carbon orchard 山 東 省 膠 東 地 區(qū) 是 我 國(guó) 富 士 蘋(píng) 果 的 優(yōu) 勢(shì) 產(chǎn) 區(qū) 然 而 在 長(zhǎng) 期 不 合 理 的 施 肥 和 管 理 下 果 園 土 壤 結(jié) 構(gòu) 理 化 性 質(zhì) 變 差 有 機(jī) 碳 含 量 降 低 1 2 嚴(yán) 重 制 約 了 當(dāng) 地 果 業(yè) 的 可 持 續(xù) 發(fā) 展 為 解 決 這 一 問(wèn) 題 目 前 該 地 區(qū) 推 行 地 表 覆 蓋 包 含 園 藝 地 布 自 然 生 草 和 人 工 種 草 等 覆 蓋 方 式 已 有 研 究 表 明 這 3 種 地 表 覆 蓋 模 式 都 能 不 同 程 度 地 提 高 土 壤 有 機(jī) 碳 含 量 3 4 然 而 關(guān) 于 這 3 種 地 表 覆 蓋 模 式 改 善 土 壤 有 機(jī) 碳 積 累 的 機(jī) 制 并 不 明 確 造 成 了 果 園 地 表 覆 蓋 模 式 的 盲 目 性 微 生 物 是 驅(qū) 動(dòng) 土 壤 元 素 生 物 地 球 化 學(xué) 循 環(huán) 的 引 擎 在 土 壤 有 機(jī) 碳 轉(zhuǎn) 化 過(guò) 程 中 發(fā) 揮 兩 方 面 相 反 的 作 用 一 方 面 微 生 物 可 將 土 壤 有 機(jī) 碳 礦 化 分 解 產(chǎn) 生 二 氧 化 碳 進(jìn) 入 大 氣 另 一 方 面 還 可 將 土 壤 中 可 利 用 的 碳 同 化 成 為 自 身 生 物 量 并 在 其 死 亡 后 以 微 生 物 殘 留 物 的 形 式 增 加 土 壤 有 機(jī) 碳 5 6 越 來(lái) 越 多 的 證 據(jù) 表 明 微 生 物 殘 體 較 為 穩(wěn) 定 且 其 占 土 壤 有 機(jī) 碳 的 比 率 高 達(dá) 60 7 8 是 穩(wěn) 定 土 壤 有 機(jī) 碳 庫(kù) 的 重 要 組 成 部 分 9 因 此 了 解 不 同 覆 蓋 模 式 下 微 生 物 殘 體 積 累 的 特 征 能 夠 為 闡 明 土 壤 有 機(jī) 碳 積 累 的 微 生 物 機(jī) 制 奠 定 基 礎(chǔ) 微 生 物 殘 體 可 通 過(guò) 氨 基 糖 進(jìn) 行 表 征 土 壤 氨 基 糖 是 微 生 物 細(xì) 胞 壁 的 組 成 成 分 目 前 已 發(fā) 現(xiàn) 的 16 種 氨 基 糖 中 有 4 種 可 以 提 取 并 量 化 分 別 為 氨 基 葡 萄 糖 胞 壁 酸 氨 基 半 乳 糖 氨 基 甘 露 糖 10 其 中 氨 基 葡 萄 糖 主 要 來(lái) 源 于 真 菌 胞 壁 酸 唯 一 來(lái) 源 于 細(xì) 菌 11 盡 管 氨 基 糖 只 是 微 生 物 殘 體 的 一 部 分 但 通 過(guò) 元 素 碳 氮 生 態(tài) 化 學(xué) 計(jì) 量 學(xué) 可 以 實(shí) 現(xiàn) 微 生 物 殘 體 的 定 量 12 如 用 氨 基 葡 萄 糖 定 量 真 菌 殘 體 用 胞 壁 酸 定 量 細(xì) 菌 殘 體 為 闡 明 土 壤 有 機(jī) 碳 積 累 的 微 生 物 機(jī) 制 提 供 方 法 支 持 植 物 碳 是 微 生 物 殘 體 碳 積 累 的 初 始 來(lái) 源 進(jìn) 入 土 壤 的 植 物 凋 落 物 會(huì) 通 過(guò) 植 物 生 物 量 和 多 樣 性 等 影 響 微 生 物 殘 體 的 合 成 研 究 表 明 外 源 植 物 輸 入 的 數(shù) 量 越 多 多 樣 性 越 高 土 壤 中 微 生 物 殘 體 碳 的 積 累 量 越 大 12 13 同 時(shí) 土 壤 通 氣 水 平 養(yǎng) 分 條 件 和 酸 堿 水 平 也 會(huì) 通 過(guò) 影 響 微 生 物 量 群 落 結(jié) 構(gòu) 和 酶 活 性 影 響 微 生 物 殘 體 的 積 累 研 究 表 明 在 通 氣 良 好 養(yǎng) 分 充 足 酸 堿 適 宜 的 土 壤 中 微 生 物 量 生 成 及 周 轉(zhuǎn) 速 率 較 高 微 生 物 殘 體 積 累 量 較 大 14 16 此 外 土 壤 的 物 理 保 護(hù) 作 用 在 微 生 物 殘 體 穩(wěn) 定 化 過(guò) 程 中 發(fā) 揮 了 重 要 作 用 研 究 表 明 土 壤 黏 粒 含 量 越 高 土 壤 微 生 物 殘 體 積 累 量 越 大 17 由 此 可 見(jiàn) 植 物 生 物 量 和 多 樣 性 土 壤 通 氣 水 平 養(yǎng) 分 條 件 酸 堿 水 平 和 黏 粒 含 量 都 會(huì) 影 響 微 生 物 殘 體 的 積 累 與 穩(wěn) 定 果 園 采 用 園 藝 地 布 自 然 生 草 和 人 工 種 草 模 式 后 以 上 因 素 都 會(huì) 發(fā) 生 變 化 這 些 因 素 的 改 變 如 何 影 響 土 壤 微 生 物 殘 體 的 積 累 需 要 深 入 研 究 基 于 此 本 研 究 以 果 園 清 耕 模 式 為 對(duì) 照 研 究 園 藝 地 布 覆 蓋 自 然 生 草 和 人 工 種 草 模 式 下 微 生 物 殘 體 碳 及 其 占 土 壤 有 機(jī) 碳 比 率 的 變 化 以 期 從 微 生 物 殘 體 角 度 闡 明 不 同 覆 蓋 模 式 下 果 園 土 壤 有 機(jī) 碳 積 累 的 微 生 物 機(jī) 制 進(jìn) 而 為 推 行 適 宜 膠 東 地 區(qū) 果 園 覆 蓋 的 最 佳 模 式 提 供 理 論 基 礎(chǔ) 1 材料和方法 1 1 試 驗(yàn) 園 概 況 試 驗(yàn) 地 位 于 山 東 省 棲 霞 市 大 榆 莊 村 蘋(píng) 果 園 東 經(jīng) 121 21 10 北 緯 37 30 54 氣 候 類(lèi) 型 為 暖 溫 帶 季 風(fēng) 性 半 濕 潤(rùn) 氣 候 四 季 交 替 分 明 年 平 均 氣 溫 為 11 4 平 均 年 日 照 時(shí) 數(shù) 為 2 659 9 h 無(wú) 霜 期 為 209 d 平 均 年 降 水 量 640 846 mm 供 試 蘋(píng) 果 樹(shù) 為 處 于 盛 果 期 的 長(zhǎng) 富 2 號(hào) 行 株 距 3 m 2 m 土 壤 類(lèi) 型 為 酸 性 巖 殘 坡 積 棕 壤 性 土 土 壤 質(zhì) 地 為 沙 質(zhì) 壤 陳 文 旭 潘 鑫 悅 謝 坤 等 不 同 覆 蓋 模 式 下 蘋(píng) 果 園 土 壤 微 生 物 殘 體 碳 積 累 特 征 及 影 響 因 素 土 2017 年 前 果 園 一 直 采 用 清 耕 管 理 方 式 0 20 cm 土 層 土 壤 理 化 性 質(zhì) 見(jiàn) 表 1 表 1 試驗(yàn)前 2 017 年 試驗(yàn)園 0 2 0 cm 土層土壤理化性質(zhì) 土 壤 pH 值 土 壤 容 重 g cm 3 土 壤 有 機(jī) 碳 含 量 g kg 土 壤 全 氮 含 量 g kg 微 生 物 殘 體 碳 含 量 g kg 6 38 0 02 1 42 0 10 11 50 0 08 1 17 0 07 5 12 0 10 1 2 試 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 2017 年 開(kāi) 始 進(jìn) 行 試 驗(yàn) 設(shè) 4 個(gè) 處 理 人 工 種 草 T1 全 園 種 植 長(zhǎng) 柔 毛 野 豌 豆 Vicia villosa Roth 草 籽 播 種 量 為 22 5 kg hm 2 自 然 生 草 T2 當(dāng) 草 長(zhǎng) 至 50 cm 左 右 高 時(shí) 用 割 草 機(jī) 刈 割 后 全 園 覆 蓋 園 藝 地 布 覆 蓋 T3 2017 年 春 天 沿 行 在 樹(shù) 的 兩 側(cè) 覆 蓋 一 幅 寬 度 為 90 cm 的 綠 色 園 藝 地 布 對(duì) 照 CK 沿 用 以 前 的 清 耕 方 式 所 有 處 理 每 年 施 肥 水 平 一 致 秋 季 采 收 后 施 入 基 肥 并 耕 翻 采 用 田 間 定 位 每 個(gè) 處 理 小 區(qū) 面 積 90 m 2 30 m 3 m 3 次 重 復(fù) 小 區(qū) 間 設(shè) 置 1 行 或 1 列 果 樹(shù) 隔 離 帶 1 3 樣 品 的 采 集 及 測(cè) 定 1 3 1 樣 品 采 集 2020 年 11 月 蘋(píng) 果 采 收 后 各 處 理 每 個(gè) 小 區(qū) 按 照 1 m 1 m 的 樣 方 隨 機(jī) 采 集 地 上 植 物 樣 品 包 含 凋 落 蘋(píng) 果 葉 及 草 和 地 下 植 物 樣 品 包 含 根 系 同 時(shí) 在 每 個(gè) 小 區(qū) 按 照 S 形 布 設(shè) 5 個(gè) 取 樣 點(diǎn) 用 土 鉆 直 徑 3 cm 采 集 0 20 cm 土 層 的 土 壤 后 混 合 作 1 個(gè) 重 復(fù) 采 集 好 的 土 壤 樣 品 保 存 在 自 封 袋 中 帶 回 實(shí) 驗(yàn) 室 去 除 石 塊 和 根 系 等 有 機(jī) 殘 體 后 風(fēng) 干 用 于 測(cè) 定 土 壤 理 化 性 質(zhì) 指 標(biāo) 及 氨 基 糖 含 量 1 3 2 土 壤 理 化 性 質(zhì) 指 標(biāo) 及 其 測(cè) 定 方 法 土 壤 容 重 采 用 環(huán) 刀 法 測(cè) 定 土 壤 pH 值 采 用 pH 計(jì) 測(cè) 定 水 土 比 為 2 5 1 土 壤 黏 粒 含 量 通 過(guò) 濕 篩 法 確 定 53 m 的 為 黏 粒 土 壤 有 機(jī) 碳 含 量 采 用 重 鉻 酸 鉀 氧 化 外 加 熱 法 測(cè) 定 土 壤 全 氮 含 量 采 用 凱 氏 定 氮 法 測(cè) 定 1 3 3 土 壤 氨 基 糖 含 量 測(cè) 定 方 法 土 壤 氨 基 糖 含 量 采 用 糖 腈 乙 酰 酯 衍 生 氣 相 色 譜 法 10 測(cè) 定 土 壤 樣 品 在 鹽 酸 中 水 解 后 通 過(guò) 離 心 冷 凍 干 燥 和 氮 吹 等 步 驟 進(jìn) 行 純 化 然 后 配 制 衍 生 試 劑 進(jìn) 行 衍 生 最 后 用 乙 酸 乙 酯 正 己 烷 混 合 溶 劑 溶 解 后 上 機(jī) 測(cè) 定 1 4 計(jì) 算 1 4 1 土 壤 氨 基 糖 含 量 計(jì) 算 依 據(jù) 在 樣 品 水 解 后 加 入 的 肌 醇 作 為 內(nèi) 標(biāo) 進(jìn) 行 土 壤 氨 基 糖 含 量 單 位 mg kg 的 計(jì) 算 公 式 如 下 C X C i A x R f A i 1 式 中 C x 為 每 種 氨 基 糖 的 含 量 單 位 mg kg C i 為 內(nèi) 標(biāo) 肌 醇 的 濃 度 單 位 mg kg A i 和 A x 分 別 為 樣 品 測(cè) 定 中 肌 醇 和 氨 基 糖 的 峰 面 積 單 位 mV min R f 為 每 種 氨 基 糖 的 相 對(duì) 校 正 因 子 利 用 標(biāo) 準(zhǔn) 樣 品 中 氨 基 糖 和 肌 醇 的 校 正 因 子 計(jì) 算 1 4 2 微 生 物 殘 體 碳 含 量 計(jì) 算 真 菌 殘 體 碳 含 量 FRC 單 位 g kg 細(xì) 菌 殘 體 碳 含 量 BRC 單 位 g kg 和 微 生 物 殘 體 碳 含 量 MRC 單 位 g kg 的 計(jì) 算 公 式 分 別 為 FRC C GluN 179 17 2 C MurN 251 23 1 79 17 9 2 BRC 4 5 C MurN 3 MRC F RC B RC 4 式 中 C GluN 為 氨 基 葡 萄 糖 GluN 的 含 量 單 位 g kg C MurN 為 胞 壁 酸 MurN 的 含 量 單 位 g kg 1 5 數(shù) 據(jù) 分 析 采 用 R 3 6 0 或 SPSS 23 0 進(jìn) 行 不 同 處 理 間 環(huán) 境 因 子 微 生 物 殘 體 碳 和 微 生 物 殘 體 碳 占 土 壤 有 機(jī) 碳 比 率 的 差 異 性 分 析 采 用 單 因 子 方 差 分 析 one way ANOVA 和 LSD 法 進(jìn) 行 多 重 比 較 0 05 采 用 Pearson 法 對(duì) 環(huán) 境 因 子 與 微 生 物 殘 體 碳 微 生 物 殘 體 碳 占 有 機(jī) 碳 的 比 率 進(jìn) 行 相 關(guān) 分 析 利 用 R 3 6 0 或 Origin 8 6 軟 件 作 圖 圖 中 數(shù) 據(jù) 為 平 均 值 標(biāo) 準(zhǔn) 差 2 結(jié)果與分析 2 1 土 壤 和 植 物 的 變 化 不 同 覆 蓋 模 式 下 土 壤 和 植 物 都 存 在 顯 著 差 異 圖 1 與 對(duì) 照 相 比 人 工 種 草 和 自 然 生 草 處 理 中 土 壤 容 重 降 低 了 14 5 兩 個(gè) 處 理 之 間 沒(méi) 有 顯 著 差 異 容 重 平 均 為 1 22 g cm 3 而 園 藝 地 布 覆 蓋 并 沒(méi) 有 顯 著 改 變 土 壤 容 重 人 工 種 草 自 然 生 草 和 園 藝 地 布 覆 蓋 處 理 都 顯 著 提 高 了 土 壤 pH 值 其 中 人 工 種 草 處 理 提 高 了 0 95 而 自 然 生 草 和 園 藝 地 布 覆 蓋 平 均 提 高 了 0 59 人 工 種 草 和 自 然 生 草 處 理 中 土 壤 有 機(jī) 碳 含 量 顯 著 提 高 了 58 且 兩 個(gè) 處 理 之 間 沒(méi) 有 顯 著 差 異 有 機(jī) 碳 含 量 平 均 為 18 2 g kg 而 園 藝 地 4 陳 文 旭 潘 鑫 悅 謝 坤 等 不 同 覆 蓋 模 式 下 蘋(píng) 果 園 土 壤 微 生 物 殘 體 碳 積 累 特 征 及 影 響 因 素 布 覆 蓋 并 沒(méi) 有 顯 著 改 變 土 壤 有 機(jī) 碳 含 量 人 工 種 草 自 然 生 草 和 園 藝 地 布 覆