魏樹(shù)偉，王少敏，張勇，冉昆，王宏偉

(山東省果樹(shù)研究所，山東 泰安271000)

?

不同土壤管理方式對(duì)梨園土壤養(yǎng)分、酶活性及果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)的影響

魏樹(shù)偉，王少敏*，張勇，冉昆，王宏偉

(山東省果樹(shù)研究所，山東 泰安271000)

為探討不同土壤管理方式對(duì)梨園土壤養(yǎng)分、酶活性及梨果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)的影響，研究了行間自然生草、菌渣覆蓋和對(duì)照清耕處理對(duì)梨園土壤礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)、微生物種類(lèi)和數(shù)量、土壤酶活性及鴨梨果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，行間自然生草、菌渣覆蓋處理均使梨園有機(jī)質(zhì)含量顯著上升，自然生草處理3年后0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到15.05 g/kg，為清耕處理的1.9倍，土壤表層 (0～20 cm) 和亞表層(20～40 cm) 的堿解氮、有效硼和有效鋅含量均顯著高于對(duì)照，而有效K、有效Ca、Mg、Fe的含量低于對(duì)照。覆蓋處理3年后0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量為19.54 g/kg,是清耕處理的2.4倍，土壤表層 (0～20 cm)和亞表層(20～40 cm) 的堿解氮、有效磷、有效鉀、有效鈣、鎂、鐵和有效硼及有效鋅均高于對(duì)照。自然生草、菌渣覆蓋處理使土壤微生物數(shù)量和酶活性提高，自然生草處理3年后0～20 cm土層細(xì)菌、真菌和放線(xiàn)菌數(shù)量分別比對(duì)照提高163.40%，18.75%，166.24%，菌渣覆蓋處理3年梨園0～20 cm 表層土壤細(xì)菌、真菌、放線(xiàn)菌數(shù)量分別較清耕梨園提高402.33%，37.50% 和163.05%，磷酸酶活性分別是清耕梨園的1.45和2.00倍，脲酶活性分別是清耕梨園的1.94和2.39倍。生草、菌渣覆蓋處理使果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)顯著提升，果實(shí)香氣物質(zhì)種類(lèi)和含量顯著高于對(duì)照清耕處理，糖含量也明顯升高。

土壤管理；自然生草；菌渣覆蓋；鴨梨；風(fēng)味品質(zhì)

梨是重要的果樹(shù)栽培樹(shù)種之一，在我國(guó)果品市場(chǎng)中占有重要的地位。土壤管理方式對(duì)果園土壤營(yíng)養(yǎng)具有直接且重要的影響，是影響果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵因素之一[1]。目前，生草、覆蓋栽培是比較有效地改善土壤理化性質(zhì)的土壤管理方式，國(guó)內(nèi)外已有較多關(guān)于果園生草(自然生草、人工生草)、覆蓋對(duì)土壤肥力、微生物數(shù)量及酶活性、土壤結(jié)構(gòu)、土壤物質(zhì)循環(huán)、土壤養(yǎng)分利用率的影響報(bào)道[2-9]。如自然生草可以顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)[8]和有機(jī)碳[9]含量，降低土壤含鹽量，提升果實(shí)品質(zhì)，提高土壤碳源利用率[9]、微生物群落的豐富度和功能多樣性。人工種植黑麥草對(duì)改善沙地梨園[7]土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量及其相互作用效果較好。不同覆蓋材料[8]對(duì)蘋(píng)果園土壤保水效果、根際土壤養(yǎng)分和微生物影響不同，泥炭覆蓋對(duì)保持土壤水分，改善根際土壤養(yǎng)分和微生物活性效果最好。顆粒狀覆蓋材料對(duì)桃園土壤理化性質(zhì)和桃幼樹(shù)生長(zhǎng)的影響優(yōu)于粉末狀材料[9]，覆蓋厚度6 cm最適宜。以往的研究多是集中在以秸稈、泥炭、鋸末、泥炭等作為覆蓋材料，未有以食用菌菌渣為覆蓋材料覆蓋果園的報(bào)道，更未開(kāi)展菌渣覆蓋、自然生草、清耕對(duì)梨園土壤養(yǎng)分含量、微生物數(shù)量、酶活性及果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)影響的比較研究。

菌渣是栽培食用菌后經(jīng)過(guò)微生物分解的有機(jī)廢棄物，含有粗蛋白、粗脂肪及Ca、P、K等礦質(zhì)元素和大量的微生物群落和殘留菌絲體[10-11]。據(jù)報(bào)道[12]，2010 年我國(guó)菌渣的產(chǎn)量達(dá)1320萬(wàn)t，合理利用菌渣資源既能避免環(huán)境污染，又能改善土壤性狀，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[13-17]。因此，開(kāi)展菌渣覆蓋對(duì)梨園土壤理化性質(zhì)及果實(shí)品質(zhì)的影響研究具有重要的理論和實(shí)際意義。本文研究了自然生草、菌渣覆蓋對(duì)梨園土壤養(yǎng)分含量、微生物數(shù)量、酶活性及果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)的影響，以期為梨園省工高效的土壤管理方式提供理論和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1.1試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)于2011-2013年在山東省陽(yáng)信縣金陽(yáng)街道郭村梨園進(jìn)行。果園土壤為沙壤土，pH 7.2，有機(jī)質(zhì)10.2 mg/kg，全氮1.0 g/kg，全磷0.3 g/kg，全鉀5 g/kg，堿解氮117 mg/kg，速效磷28 mg/kg，速效鉀180 mg/kg，立地條件一致，常規(guī)管理。鴨梨30年生，砧木杜梨，株行距5 m×6 m，樹(shù)勢(shì)中庸，管理水平中等，每 hm2產(chǎn)量為45000 kg左右。選擇30株負(fù)載量、樹(shù)相等相近的樹(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，10株進(jìn)行菌渣覆蓋處理，10株自然生草處理，10株清耕作為對(duì)照，試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)。

菌渣覆蓋處理中所用菌渣為生產(chǎn)平菇后產(chǎn)生的菌渣，經(jīng)過(guò)高溫充分腐熟處理后，覆蓋到樹(shù)下和行間，菌渣用量為均勻覆蓋10 cm左右厚度，樹(shù)盤(pán)起壟，順行向開(kāi)溝便于灌溉。菌渣的基本營(yíng)養(yǎng)組成成分為：有機(jī)質(zhì)15.5%，氮含量 11.4 g/kg，磷含量 1.13 g/kg，鉀含量 10 g/kg，鈣2.1 g/kg，鎂0.51 g/kg，鐵20 mg/kg，鋅1.2 mg/kg。

1.1.2試驗(yàn)處理與設(shè)計(jì) 行間生草處理采用自然生草法，草長(zhǎng)到高30 cm左右刈割，刈割后覆蓋到樹(shù)下，每年刈割3～4次，第1次刈割后撒施尿素5～10 kg/667 m2并澆水，以促進(jìn)草的生長(zhǎng)。為使各處理間一致，清耕區(qū)和覆蓋區(qū)也同時(shí)撒施同量尿素。清耕處理采用傳統(tǒng)的清耕方法。試驗(yàn)區(qū)其他管理措施均一致。

試驗(yàn)處理編號(hào)：0～20 cm土層菌渣覆蓋1年、自然生草1年、對(duì)照處理1年、菌渣覆蓋2年、自然生草2年、對(duì)照處理2年、菌渣覆蓋3年、自然生草3年、對(duì)照處理3年的編號(hào)分別為T(mén)1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9；20～40 cm土層菌渣覆蓋1年、自然生草1年、對(duì)照處理1年、菌渣覆蓋2年、自然生草2年、對(duì)照處理2年、菌渣覆蓋3年、自然生草3年、對(duì)照處理3年的編號(hào)分別為T(mén)10、T11、T12、T13、T14、T15、T16、T17、T18。

1.2樣品采集及處理

試驗(yàn)土壤樣品取樣位置為樹(shù)盤(pán)，于果實(shí)采收時(shí)在各處理小區(qū)按五點(diǎn)法取樣，用土鉆分別取0～20 cm、20～40 cm 土層土樣，剔除雜物后分層混勻，每個(gè)處理每次取土樣2 kg左右，裝入無(wú)菌自封袋內(nèi)，立即帶回實(shí)驗(yàn)室，一部分置于0℃冰箱中用于微生物和酶活性測(cè)定，另一部分風(fēng)干后研磨，過(guò)1 mm篩用于礦質(zhì)元素測(cè)定。用于風(fēng)味品質(zhì)測(cè)定的果實(shí)于5月26日左右進(jìn)行套袋處理，均選擇樹(shù)體外圍、中上部、東南方向著生的果實(shí)，9月26日左右采收，每個(gè)處理挑選結(jié)果部位一致、成熟度適宜、無(wú)病蟲(chóng)機(jī)械損傷、具有該品種典型特征的果實(shí)30個(gè)，采收，混勻，立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定，所有風(fēng)味指標(biāo)均取3次測(cè)定結(jié)果的平均值。

1.3分析項(xiàng)目與方法

1.3.1土壤測(cè)定指標(biāo)及方法 具體測(cè)定方法參照文獻(xiàn)[18-19]土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法；硝態(tài)氮、銨態(tài)氮用KCl浸提流動(dòng)分析儀測(cè)定；速效P采用碳酸氫鈉浸提鉬銻抗比色法；速效K采用乙酸銨浸提-火焰光度法；pH 以1∶2.5 土水比，用酸度計(jì)測(cè)定；有效Zn、Fe，交換性Ca、Mg 用原子吸收法測(cè)定。酶活性測(cè)定：脲酶活性采用苯酚鈉比色法，以mg NH3-N/g(37℃，24 h)表示；蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法，以mg葡萄糖/g(37℃，24 h)表示；過(guò)氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法，以mL 0.02 mol/L KMnO4/g(25℃，20 min)表示；堿性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法，以mg酚/(g·d)(37℃，24 h)表示；蛋白酶活性測(cè)定采用銅鹽比色法，以mg氨基酸/g(37℃，24 h)表示。土壤微生物數(shù)量測(cè)定采用稀釋平板計(jì)數(shù)法[10]。

1.3.2果實(shí)風(fēng)味指標(biāo)測(cè)定 果實(shí)揮發(fā)性香氣成分的提取與測(cè)定參照以下方法：每份樣品取3～5個(gè)果實(shí)，采用四分法去除果核心后，果肉迅速切成碎塊并混勻，準(zhǔn)確稱(chēng)取5 g放入樣品瓶中，并加入內(nèi)標(biāo)物3-壬酮(0.4 mg/mL)10 μg，密封。果實(shí)揮發(fā)性成分的提取與測(cè)定分別利用Perkin ElmerTurbo Matrix 40 Trap頂空進(jìn)樣器和Shimadzu GCMS-QP2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行。未知化合物質(zhì)譜圖經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索同時(shí)與NIST05質(zhì)譜庫(kù)相匹配，并結(jié)合人工圖譜解析及資料分析，確認(rèn)各種揮發(fā)性成分；定量方法：按峰面積歸一化法求得各化合物相的質(zhì)量百分含量，并選擇3-壬酮為內(nèi)標(biāo)進(jìn)行精確定量。

果實(shí)糖類(lèi)和有機(jī)酸組分的提取與測(cè)定參照以下方法：準(zhǔn)確稱(chēng)取5 g果肉，用15 mL 80%酒精研磨后，水浴(75℃)30 min，然后離心(10000 r/min)5 min，將上清液轉(zhuǎn)至25 mL容量瓶中，余下的沉淀再加入10 mL 80%酒精繼續(xù)水浴(75℃)30 min，離心(10000 r/min)5 min后，轉(zhuǎn)移上清液至上述25 mL容量瓶中并定容，將該提取液于60℃條件下蒸干，殘?jiān)? mL重蒸水溶解，待測(cè)。測(cè)定采用高效液相色譜法，分析儀器為美國(guó)510型Waters高效液相色譜儀。用于糖組分分析的色譜柱為氨基柱Kromasil 250 mm×4.6 mm，流動(dòng)相為乙腈∶水=80∶20，流速為1 mL/min，進(jìn)樣量為15 μL，使用RID 10-A示差折光檢測(cè)器。用于有機(jī)酸分析的色譜柱為C18 Kromasil 250 mm×4.6 mm；流動(dòng)相為10 mmol/L的磷酸二氫銨(磷酸調(diào)pH至2.8)∶甲醇(97∶3)；流速0.9 mL/min，進(jìn)樣量10 μL，使用Waters 2487雙波長(zhǎng)紫外檢測(cè)器，檢測(cè)波長(zhǎng)214 nm。利用N2000色譜工作站(Ver.3.30)計(jì)算糖類(lèi)和有機(jī)酸組分含量。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007和SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1不同土壤管理方式對(duì)梨園土壤養(yǎng)分的影響

不同土壤處理不同年限的土壤養(yǎng)分含量結(jié)果見(jiàn)表1，與對(duì)照相比，菌渣覆蓋、自然生草處理使梨園土壤養(yǎng)分含量顯著提高，但不同土層及各處理間存在差異。自然生草、菌渣覆蓋有機(jī)質(zhì)含量均顯著或極顯著高于對(duì)照清耕。在0～20 cm 土層，自然生草1～2 年的土壤堿解氮等主要礦質(zhì)元素含量均顯著低于對(duì)照，而自然生草3年時(shí)土壤堿解氮等主要礦質(zhì)元素含量與對(duì)照相當(dāng)或高于對(duì)照。但在20～40 cm 亞表層，自然生草1～3 年的土壤除有效鋅和有效硼外，堿解氮等主要礦質(zhì)元素含量均顯著低于對(duì)照。覆蓋菌渣處理1～3年的0～40 cm土層有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀、微量元素等營(yíng)養(yǎng)成分含量均分別高于清耕處理和生草處理，如覆蓋菌渣處理3年0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量(19.54 g/kg)分別是自然生草(15.05 g/kg)、清耕(10.05 g/kg)處理的1.94和1.50倍，有效磷含量(35.89 mg/kg)分別是自然生草(25.46 mg/kg)、清耕(20.23 mg/kg)處理的1.41和1.77倍。

表1 不同土壤管理方式對(duì)土壤速效養(yǎng)分含量的影響Table 1 Effects of different soil managements on soil available nutrient contents

注：同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note:The different letters within the same column mean the significant differences atP<0.05, the same below.

2.2不同土壤管理方式對(duì)梨園土壤微生物數(shù)量、酶活性的影響

梨園土壤微生物以細(xì)菌為優(yōu)勢(shì)菌群(表2)，放線(xiàn)菌次之，真菌最少。與對(duì)照相比, 自然生草、菌渣覆蓋處理均能顯著提高土壤的細(xì)菌、真菌和放線(xiàn)菌數(shù)量，但不同處理之間微生物數(shù)量增加量有差異，菌渣覆蓋處理3年后0～20 cm和20～40 cm土層土壤細(xì)菌、真菌和放線(xiàn)菌數(shù)量分別較對(duì)照提高402.33%, 37.5%, 163.05%和146.22%，-12.50%，414.36%；自然生草處理3年后0～20 cm和20～40 cm土層細(xì)菌、真菌和放線(xiàn)菌數(shù)量分別比對(duì)照提高163.40%, 18.75%, 166.24%和-7.35%, -50.00%, 222.49%。

由表2可知, 與對(duì)照相比, 自然生草、菌渣覆蓋處理均能顯著提高土壤磷酸酶、蔗糖酶和脲酶的活性, 且不同處理存在差異。菌渣覆蓋處理3年后，0～20 cm土層土壤磷酸酶、過(guò)氧化氫酶、蔗糖酶和脲酶活性分別為對(duì)照的2.00, 1.41，1.83, 2.75倍，20～40cm土層土壤磷酸酶、過(guò)氧化氫酶、蔗糖酶和脲酶活性分別為對(duì)照的1.64, 1.43, 2.60, 1.46倍；自然生草3年后0～20 cm和20～40 cm土層土壤磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性分別為對(duì)照的1.45, 1.33, 1.95倍和1.27，1.20, 1.12倍。

表2 不同土壤管理方式對(duì)土壤微生物及酶活性的影響Table 2 Effects of different soil managements on soil microorganisms and enzyme activities

2.3不同土壤管理方式對(duì)梨果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)的影響

梨園采用不同土壤管理方式，梨果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)存在顯著差異(圖1)，采用菌渣覆蓋栽培的梨果實(shí)檢測(cè)到5類(lèi)48種香氣成分，香氣物質(zhì)總量為4412.081 ng/g，自然生草處理果實(shí)檢測(cè)到4類(lèi)44種香氣成分，香氣物質(zhì)總量為3474.89 ng/g，而對(duì)照清耕處理檢測(cè)到4類(lèi)41種香氣成分，香氣物質(zhì)總量為2820.33 ng/g。

不同土壤管理果實(shí)均檢測(cè)到4種糖4種酸組分(圖2)，但不同處理間糖酸含量存在顯著差異，覆蓋處理糖總量(104.580 mg/g)和酸總量(8.415 mg/g)分別為自然生草(84.490和7.593 mg/g)的1.24和1.11倍，為清耕處理(70.110和9.368 mg/g)的1.49和0.90倍。生草和覆蓋處理3年后鴨梨果實(shí)糖酸比對(duì)照顯著提高，分別為對(duì)照的1.49和1.66倍。

圖1 不同土壤管理方式對(duì)鴨梨果實(shí)香氣種類(lèi)和含量的影響

圖2 不同土壤管理方式對(duì)鴨梨果實(shí)糖酸的影響

2.4不同土壤管理方式梨園土壤有機(jī)質(zhì)、微生物及酶活性、礦質(zhì)元素、果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)間相關(guān)關(guān)系分析

2.4.1不同土壤管理方式梨園土壤有機(jī)質(zhì)與礦質(zhì)元素含量相關(guān)性分析 從表3 可以看出，采用不同土壤管理方式的梨園土壤有機(jī)質(zhì)含量與土壤元素含量存在不同的相關(guān)性。其中，采用菌渣處理的土壤有機(jī)質(zhì)與有效磷、交換鎂、有效鐵、有效鋅存在顯著或極顯著相關(guān)，與堿解氮、速效鉀相關(guān)性較高，但與土壤交換鈣含量呈負(fù)相關(guān)。自然生草處理土壤有機(jī)質(zhì)含量與有效鋅、有效磷、有效鐵相關(guān)性較高，而與交換鈣、交換鎂、有效硼負(fù)相關(guān)。清耕處理土壤有機(jī)質(zhì)含量與有效磷、速效鉀、有效鋅顯著或極顯著相關(guān)，但與有效硼、交換鎂、交換鈣顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。

表3 不同土壤管理方式有機(jī)質(zhì)與礦質(zhì)元素含量相關(guān)性Table 3 The correlation analysis between soil organic matter and soil elements in different soil management pear orchard

*P<0.05, **P<0.01,下同The same below.

表4 土壤微生物及酶活性與土壤營(yíng)養(yǎng)的相關(guān)性Table 4 The correlation analysis between soil microorganisms enzyme activities and soil elements in different soil management pear orchard

2.4.2不同土壤管理方式梨園土壤微生物及酶活性與礦質(zhì)元素含量相關(guān)性 從表4 可以看出，采用不同土壤管理方式的梨園土壤微生物及酶活性與土壤有機(jī)質(zhì)、礦質(zhì)元素含量間存在不同的相關(guān)性。其中，土壤微生物數(shù)量和酶活性多數(shù)與有機(jī)質(zhì)顯著相關(guān)，同時(shí)與堿解氮、有效磷、速效鉀礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)等相關(guān)，因此，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)水平是改善土壤微生物及酶活性的基礎(chǔ)。

2.5土壤營(yíng)養(yǎng)與梨果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)的相關(guān)性分析

從表5 可以看出，不同果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)指標(biāo)與土壤有機(jī)質(zhì)及礦質(zhì)元素含量存在不同的相關(guān)性，果實(shí)香氣物質(zhì)種類(lèi)、香氣物質(zhì)含量、總糖含量均與有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮、有效鋅含量顯著相關(guān)，與有效磷、速效鉀、有效硼相關(guān)性較高，但與有效鐵相關(guān)性較低；果實(shí)總酸含量與有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮、有效鋅、有效磷、速效鉀、有效硼負(fù)相關(guān)。綜上，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)水平是改善果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)的基礎(chǔ)。

表5 果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)與土壤營(yíng)養(yǎng)的相關(guān)性Table 5 The correlation analysis between fruit flavor quality and soil elements in different soil management pear orchard

3 討論

3.1不同土壤管理方式對(duì)梨園土壤有機(jī)質(zhì)、礦質(zhì)養(yǎng)分的影響

土壤管理方式是影響土壤質(zhì)量的重要因素[20]。優(yōu)良的土壤理化性狀、生物性狀及對(duì)果樹(shù)必需礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的穩(wěn)定、均衡供應(yīng)是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果品的前提。土壤有機(jī)質(zhì)含量、微生物數(shù)量組成、酶活性是衡量土壤性狀的重要指標(biāo)。

土壤有機(jī)質(zhì)與土壤理化性質(zhì)、通氣性、抗蝕力、涵養(yǎng)水源能力、供肥保肥能力和養(yǎng)分有效性等均密切聯(lián)系[7]。前人研究表明，果園生草[7-8]可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，本試驗(yàn)結(jié)果也表明，自然生草3年土壤表層(0～20 cm)和亞表層(20～40 cm)有機(jī)質(zhì)含量均明顯高于清耕處理(表1)，且隨自然生草時(shí)間增加，土壤有機(jī)質(zhì)含量呈上升趨勢(shì)，隨著土層深度增加有機(jī)質(zhì)含量呈下降趨勢(shì)。已有研究表明秸稈覆蓋可以提高桃園土壤有機(jī)質(zhì)含量[21]，本研究也證實(shí)，菌渣覆蓋梨園后土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著提高，且土壤微生物數(shù)量和酶活性提高，梨果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)改善。

土壤養(yǎng)分體系是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，有機(jī)質(zhì)與礦質(zhì)元素水平間存在密切關(guān)系[22]。在沙地梨園中，行間種植白三葉(Trifoliumrepens)和黑麥草(Loliumperenne)條件下[7]，土壤有機(jī)質(zhì)含量與全N、全P、全K、堿解N、速效P、速效K的相關(guān)關(guān)系比其他微量元素更顯著；土壤有效Ca、Mg 含量對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的相關(guān)關(guān)系較弱。多年種植白三葉的土壤有效Fe、Mn、Zn 含量與土壤有機(jī)質(zhì)呈極顯著與顯著的正相關(guān)關(guān)系，而多年種植黑麥草和清耕時(shí)，這些元素與土壤有機(jī)質(zhì)呈極顯著負(fù)相關(guān)或不相關(guān)。本研究結(jié)果表明，自然生草處理土壤有機(jī)質(zhì)含量與有效鋅、有效磷、有效鐵相關(guān)性較高，與交換鈣、交換鎂、有效硼負(fù)相關(guān)。而采用菌渣覆蓋處理的土壤有機(jī)質(zhì)與有效磷、交換鎂、有效鐵、有效鋅存在顯著或極顯著相關(guān)，與堿解氮、速效鉀相關(guān)性較高，但與土壤有效Ca含量呈負(fù)相關(guān)。分析其原因可能是，不同草種或不同覆蓋材料含有的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)種類(lèi)和含量不同導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)組成存在差異，而不同的土壤有機(jī)質(zhì)組成和含量導(dǎo)致其與礦質(zhì)元素間有不同的相關(guān)關(guān)系，其機(jī)理有待進(jìn)一步深入研究。

3.2不同土壤管理方式對(duì)梨園土壤微生物和酶活性的影響

土壤微生物是土壤中物質(zhì)循環(huán)的主要推動(dòng)者[23]，果園土壤中較高的微生物數(shù)量有利于果樹(shù)對(duì)有效營(yíng)養(yǎng)元素的吸收[24]。因此，土壤中微生物(細(xì)菌、真菌、放線(xiàn)菌)的數(shù)量是衡量土壤中微生物區(qū)系狀況的一個(gè)重要指標(biāo)[25]。前人研究表明[21]，土壤覆蓋處理能顯著提高根際和非根際土壤的氨化細(xì)菌、真菌和放線(xiàn)菌數(shù)量。路超等[10]研究也表明覆蓋處理土壤中細(xì)菌、真菌、放線(xiàn)菌數(shù)量均顯著高于對(duì)照，對(duì)照和覆蓋處理土壤中的微生物均以細(xì)菌居優(yōu)勢(shì)。本研究也表明，土壤菌渣覆蓋處理土壤微生物(細(xì)菌、真菌、放線(xiàn)菌)數(shù)量均高于對(duì)照，細(xì)菌數(shù)量居優(yōu)勢(shì)，且細(xì)菌數(shù)量較對(duì)照提高最多，分析其原因可能是菌渣先經(jīng)過(guò)菌絲生長(zhǎng)又經(jīng)過(guò)發(fā)酵腐熟，含有豐富的微生物、有機(jī)質(zhì)、氨基酸和酶，覆蓋后，為土壤細(xì)菌生長(zhǎng)提供了豐富營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)了土壤中細(xì)菌的繁殖。

前人研究表明，果園種草后土壤微生物區(qū)系發(fā)生變化，但不同草種、不同果園變化不同，如葡萄(Vitisvinifera)園[26]種草后，土壤微生物總量表現(xiàn)為白三葉草>高羊茅(Festucaelata)>紫花苜蓿(Medicagosativa)>清耕，種草后0～20 cm土層細(xì)菌、真菌數(shù)量均增加，但放線(xiàn)菌數(shù)量降低。焦蕊等[3]研究也表明自然生草蘋(píng)果園土壤細(xì)菌的數(shù)量明顯增加。本研究表明，梨園自然生草后土壤微生物區(qū)系也發(fā)生變化，自然生草第1年，細(xì)菌數(shù)量增加，真菌和放線(xiàn)菌數(shù)量減少，生草2年真菌數(shù)量仍低于對(duì)照，但生草3年后土壤微生物數(shù)量(細(xì)菌、真菌、放線(xiàn)菌)均高于對(duì)照。菌渣覆蓋和自然生草后果園土壤微生物區(qū)系的變化及其相關(guān)機(jī)制尚需開(kāi)展深入研究。

土壤酶活性是評(píng)價(jià)土壤肥力、土壤質(zhì)量及土壤健康的重要指標(biāo)[10]。吳玉森等[8]研究認(rèn)為持續(xù)多年的自然生草有利于土壤表層(0～40 cm)脲酶和堿性磷酸酶等主要酶活性的提高。在0～20 cm 土層，土壤脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶及蛋白酶等5 種酶活性與有機(jī)質(zhì)及N、P、K等主要礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)間大都存在不同程度的正相關(guān)。張桂玲[21]研究認(rèn)為土壤微生物和土壤酶是土壤養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)形成和積累的重要因素，其中脲酶是影響有機(jī)質(zhì)含量的最主要的因子。本研究與前人結(jié)果基本一致，土壤脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶與有機(jī)質(zhì)及N、P、K等主要礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)間大都顯著或極顯著正相關(guān)，其中脲酶與有機(jī)質(zhì)含量相關(guān)性最高，因此推測(cè)脲酶是有機(jī)質(zhì)形成積累的主要影響因子，其機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

3.3不同土壤管理下土壤營(yíng)養(yǎng)與果實(shí)品質(zhì)的相關(guān)性

味感物質(zhì)(糖、酸等)和嗅感物質(zhì)(香味物質(zhì))構(gòu)成果實(shí)的風(fēng)味物質(zhì)或果實(shí)風(fēng)味復(fù)合物(fruit flavor compound, FFC)，其組成及含量對(duì)果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)有著重要影響。前人研究表明[3,27-28]，施用有機(jī)肥具有改善果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)的效果。吳玉森等[8]認(rèn)為隨著生草年限的增加，自然生草能有效提高梨園表層土壤有機(jī)質(zhì)含量、酶活性及土壤礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)含量，提升果實(shí)品質(zhì)。陳世昌等[17]研究表明，菌渣還田可顯著提高梨園0～40 cm 土層土壤肥力，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。本研究結(jié)果也表明，土壤有機(jī)質(zhì)的提高對(duì)于提高果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)具有顯著的作用，鴨梨采用生草、覆蓋栽培模式其香氣物質(zhì)的種類(lèi)和含量比清耕處理顯著升高(圖1，2)，果實(shí)糖含量和糖酸比升高，酸含量降低，與前人研究結(jié)果一致[8,26,29]。分析其原因可能是在同樣的光、溫氣候條件和管理水平下，梨果實(shí)品質(zhì)主要與土壤有機(jī)質(zhì)、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)和水分有關(guān)[14]，生草、覆蓋栽培提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，使土壤N、P、K等礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素均衡供應(yīng)，土壤理化性狀以及涵養(yǎng)水源、供肥保肥能力和養(yǎng)分有效性等同步提高，土壤性狀的改善，促進(jìn)梨樹(shù)的生長(zhǎng)和果實(shí)發(fā)育，從而顯著提高梨的香氣、糖酸等風(fēng)味品質(zhì)。同時(shí)本研究表明，果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)指標(biāo)與土壤有機(jī)質(zhì)及礦質(zhì)元素含量存在不同的相關(guān)性，其機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

隨著處理年限的增加，菌渣覆蓋、自然生草對(duì)提高梨園0～40 cm 不同土層土壤有機(jī)質(zhì)含量、速效營(yíng)養(yǎng)含量具有明顯作用，且能有效提高參試?yán)鎴@土壤微生物數(shù)量、酶活性，并明顯改善梨果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)。

[1] Li G C, Li S H.Orchard Soil Management and Water Saving Cultivation[M].Beijing:China Agricultural University Press, 1998:10-25.

[2] Li H K, Zhao Z Y, Zhang G J.The theory and practice of planting herbage in orchards-In the practice of the southern part of loess plateau and grass interplanting in orchards as an example.Pratacultural Science, 2005, 22(8):32-37.

[3] Jiao R, Zhao T S, He L M,etal.Effect of self-sown grass and organic mulching on soil microorganism and organic content in fuji apple orchard.Journal of Hebei Agricultural Sciences, 2009, 12(12):29-30.

[4] Ingels C A, Scow K M, Whisson D A,etal.Effects of cover crops on grapevines, yield, juice composition, soil microbial ecology, and gopher activity.American Journal of Enology and Viticulture, 2005, 56(1):19-29.

[5] King A P, Berry A M .Vine yard N15δ, nitrogen and water status in perennial clover and bunch grass cover crop systems of California’s central valley.Agriculture, Ecosystems and Environment, 2005, 109:262-272.

[6] Yang H X, Zhou M H, Li J L,etal.Decay and nutrient release in vulpia myuros grass, a species suitable for soil conservation in temperate zone orchards.Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(4):208-213.

[7] Huo Y, Zhang J, Wang M C,etal.Effects of inter-row planting grasses on variations and relationships of soil organic matter and soil nutrients in pear orchard.Scientia Agricultura Sinica, 2011, 44(7):1415-1424.

[8] Wu Y S, Zhang Y M, Ji X H,etal.Effects of natural grass on soil nutrient, enzyme activity and fruit quality of pear orchard in Yellow River Delta.Scientia Agricultura Sinica, 2013, 46(1):99-108.

[9] Liu F T, Zhang L S, Li X W,etal.Effects of inter-row planting grasses on soil organic carbon fractions and soil microbial community of apple orchard in weibei dryland.Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2014, 20(2):355-363.

[10] Lu C, LI X H, Dong J,etal.Effect of orchard mulching treatments on water conservation, soil nutrients and microbial characteristics under subsurface irrigation.Journal of Soil and Water Conservation, 2013, 6:134-139.

[11] Wang Z T, Peng F T, Tang H X,etal.Effect of different organic coverage treatments on the soil properties of peach orchard and plant growth.Journal of Soil and Water Conservation, 2011, 1:142-146.

[12] Mao X L.Economic Fungi in China[M].Beijing:Science Press, 1998.

[13] Chen G Y, Wang D H, Xiang Q B.Nutrient transformation during co-composting of spent mushroom compost and litter.Journal of Agro-Environment Science, 2006, 25(5):1347-1353.

[14] Yang C X, Lu H.Nutrition and development and utilization of mushroom bran.Journal of Henan Agricultural Sciences, 1999, (7):31-32.

[15] Liu Z P, Huang Q L, Feng D Q,etal.Effects of mushroom dreg on banana growth and soil fertility.Acta Agriculturae Jiangxi, 2011, 23(7):102-104.

[16] Sagar M P, Ahlawat O P, Raj D,etal.Indigenous technical knowledge about the use of spent mushroom substrate.Indian Journal of Traditional Knowledge, 2009, 8(2):242-248.

[17] Chen S C, Chang J T, Wu W X,etal.Effects of returning field of mushroom residue on soil properties and fruit quality in pear orchard.Journal of Nuclear Agricultural, 2012, 26(5):821-827.

[18] Bao S D.Soil and Agricultural Chemistry Analysis[M].Beijing:China Agricultural Press, 2000.

[19] Guan S Y.Study Method of Soil Enzymes[M].Beijing:Agriculture Press, 1986.

[20] Senberg B.Monitoring soil quality of arable land:microbiological indicators，review article.Acta Agriculturae Scandinavica, Section B:Siol and Plant Science, 1999, 49:1-24.

[21] Zhang G L.Effects of straw and living grass mulching on soil nutrients, soil microbial quantities and soil enzyme activities in a peach orchard.Chinese Journal of Plant Ecology, 2011, 35(12):1236-1244.

[22] Zhang F S, Cui Z L, Wang J Q,etal.Current status of soil and plant nutrient management in China and improvement strategies.Chinese Bulletin of Botany, 2007, 24(6):687-694.

[23] Li F D.Soil Microbiology[M].Beijing:China Agriculture Press, 1996:140-177.

[24] Torsvik V, Gosksyr J, Daae F L.High diversity in DNA of soil bacteria.Applied and Environmental Microbiology, 1990, 56(3):782-787.

[25] Xue C, Huang Q W, Ling N,etal.Analysis, regulation and high-throughput sequencing of soil microflora in mono-cropping system.Acta Pedologica Sinica, 2011, 48(3):612-618.

[26] Long Y, Hui Z M, Chen J M,etal.Ecological distributing of soil microorganisms and activity of soil enzymes in vineyard green covering.Journal of Northwest A & F University (Natural Science Edition), 2007, 35(6):99-103.

[27] Wei S W, Zhang Y, Wang H W,etal.Effect of organic fertilizer and bagging on fruit flavor quality of Yali pear.Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2012, 18(5):1269-1276.

[28] Yu W T, Jiang Z S, Ma Q,etal.Effects of application of manure on soil fertility.Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2009, 15(5):1057-1064.

[29] Wei Q P, Wang X W, Zhang Q,etal.Effect of complex fertilizer of peat and chicken manure on the soil property and fruit quality of Hwangkumbae pear cultivar.Journal of Fruit Science, 2009, 26(4):435-439.

參考文獻(xiàn)：

[1] 李光晨, 李紹華.果園土壤管理與節(jié)水栽培[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社, 1998:10-25.

[2] 李會(huì)科, 趙政陽(yáng), 張廣軍.果園生草的理論與實(shí)踐-以黃土高原南部蘋(píng)果園生草實(shí)踐為例.草業(yè)科學(xué), 2005, 22(8):32-37.

[3] 焦蕊, 趙同生, 賀麗敏, 等.自然生草和有機(jī)物覆蓋對(duì)蘋(píng)果園土壤微生物和有機(jī)質(zhì)含量的影響.河北農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 12(12):29-30.

[6] 楊洪曉, 周美華, 李俊良, 等.溫帶果園護(hù)土生草鼠茅草的腐解和養(yǎng)分釋放.草業(yè)學(xué)報(bào), 2015, 24(4):208-213.

[7] 霍穎, 張杰, 王美超, 等.梨園行間種草對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和礦質(zhì)元素變化及相互關(guān)系的影響.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 44(7):1415-1424.

[8] 吳玉森, 張艷敏, 冀曉昊, 等.自然生草對(duì)黃河三角洲梨園土壤養(yǎng)分、酶活性及果實(shí)品質(zhì)的影響.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 46(1):99-108 .

[9] 劉富庭, 張林森, 李雪薇, 等.生草對(duì)渭北旱地蘋(píng)果園土壤有機(jī)碳組分及微生物的影響.植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2014, 20(2):355-363.

[10] 路超, 李絮花, 董靜, 等.滲灌條件下果園覆蓋的保水效果及對(duì)根際土壤養(yǎng)分和微生物特性的影響.水土保持學(xué)報(bào), 2013, (6):134-139.

[11] 王中堂, 彭福田, 唐海霞, 等.不同有機(jī)物料覆蓋對(duì)桃園土壤理化性質(zhì)及桃幼樹(shù)生長(zhǎng)的影響.水土保持學(xué)報(bào), 2011, (1):142-146.

[12] 卯曉嵐.中國(guó)經(jīng)濟(jì)真菌[M].北京:科學(xué)出版社, 1998.

[13] 陳廣銀, 王德漢, 項(xiàng)錢(qián)彬.蘑菇渣與落葉聯(lián)合堆肥過(guò)程中養(yǎng)分變化的研究.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2006, 25(5):1347-1353.

[14] 楊成祥, 陸恒.菌糠飼料的營(yíng)養(yǎng)與開(kāi)發(fā)利用.河南農(nóng)業(yè)科學(xué), 1999, (7):31-32.

[15] 劉志平, 黃勤樓, 馮德慶, 等.蘑菇渣對(duì)香蕉生長(zhǎng)和土壤肥力的影響.江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2011, 23(7):102-104.

[17] 陳世昌, 常介田, 吳文祥, 等.菌渣還田對(duì)梨園土壤性狀及梨果品質(zhì)的影響.核農(nóng)學(xué)報(bào), 2012, 26(5):821-827

[18] 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2000.

[19] 關(guān)松蔭.土壤酶及其研究方法[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社, 1986.

[21] 張桂玲.秸稈和生草覆蓋對(duì)桃園土壤養(yǎng)分含量、微生物數(shù)量及土壤酶活性的影響.植物生態(tài)學(xué)報(bào), 2011, 35(12):1236-1244.

[22] 張福鎖, 崔振嶺, 王激清, 等.中國(guó)土壤和植物養(yǎng)分管理現(xiàn)狀與改進(jìn)策略.植物學(xué)通報(bào), 2007, 24(6):687-694.

[23] 李阜棣.土壤微生物學(xué)[M].北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 1996:140-177.

[25] 薛超, 黃啟為, 凌寧, 等.連作土壤微生物區(qū)系分析、調(diào)控及高通量研究方法.土壤學(xué)報(bào), 2011, 48(3):612-618.

[26] 龍研, 慧竹梅, 程建梅, 等.生草葡萄園土壤微生物分布及土壤酶活性研究.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版, 2007, 35(6):99-103.

[27] 魏樹(shù)偉, 張勇, 王宏偉, 等.施有機(jī)肥及套袋對(duì)鴨梨果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)的影響.植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2012, 18(5):1269-1276.

[28] 宇萬(wàn)太, 姜子紹, 馬強(qiáng), 等.施用有機(jī)肥對(duì)土壤肥力的影響.植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2009, 15(5):1057-1064.

[29] 魏欽平, 王小偉, 張強(qiáng), 等.雞糞和草炭配施對(duì)黃金梨園土壤理化性狀和果實(shí)品質(zhì)的影響.果樹(shù)學(xué)報(bào), 2009, 26(4):435-439.

Effects of different soil management methods on the soil nutrients, enzyme activity and fruit quality of pear orchards

WEI Shu-Wei, WANG Shao-Min*, ZHANG Yong, RAN Kun, WANG Hong-Wei

ShandongInstituteofPomology,Tai’an271000,China

In order to investigate the effects of different soil management methods on the soil nutrients, enzyme activity and the flavor of ‘Yali’ pear, an experiment has been undertaken with 2 treatments of naturally grown grass and mushroom compost mulching, with clean tillage as the control.Mineral nutrition, the species and quantity of microorganisms, soil enzyme activity and the flavor of Yali pear were measured.Results showed that the organic contents of pear orchard soils treated with mushroom and naturally grown grass mulches increased considerably compared to the control.In orchards with 3 years of naturally grown grass mulching, the organic matter content of 0-20 cm soil was 15.05 g/kg, 1.9 times the control.Alkaline hydrolysis available N, B and Zn were also significantly higher than the control.The contents of available K, Fe, exchangeable Ca and Mg in 0-20 cm and 20-40 cm soil samples were less than the control.For orchards with 3 years of mushroom mulching, the organic matter content of 0-20 cm soil was 19.54 g/kg, 2.4 times the control.Available N, P, K, Fe, Zn, boron, exchangeable Ca and Mg in 0-20 cm and 20-40 cm soil samples were also higher than the control.Naturally grown grass and mushroom compost mulches improved the quantity and activity of soil microorganisms.In pear orchards with 3 years of naturally grown grass treatment, the quantities of bacteria, fungi and actinommyces in 0-20 cm soil was 163.40%, 18.75% and 166.24% higher than the control.In orchards with 3 years mushroom mulching, they were 402.33%, 37.50% and 163.05% higher.Phosphatase activities under naturally grown grass and mushroom mulching were 1.45 and 2.00 times higher than the control, while urease activity was 1.94 and 2.39 times higher.Naturally grown grass and mushroom compost mulching significantly enhanced the quality of fruit flavors.In both cases, the range of aromas and sugar contents of ‘Yali’ pears were significantly higher than the control.

soil management; natural grass; mulching; ‘Yali’ pear; flavor quality

10.11686/cyxb2015149

http://cyxb.lzu.edu.cn

2015-03-17；改回日期：2015-04-30

國(guó)家梨產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng) (CARS-29-31)，泰安市科技發(fā)展計(jì)劃(201440774)，山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院青年基金(2015YQN40)，十二五農(nóng)村領(lǐng)域國(guó)家科技計(jì)劃(2014BAD16B03-4)和山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新重點(diǎn)項(xiàng)目(2014CXZ04-1)資助。

魏樹(shù)偉(1981-),男，山東新泰人，助理研究員，碩士。E-mail:weisw2007@163.com

*通信作者Corresponding author.E-mail:sdipwsm@163.com

魏樹(shù)偉, 王少敏, 張勇, 冉昆, 王宏偉.不同土壤管理方式對(duì)梨園土壤養(yǎng)分、酶活性及果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)的影響.草業(yè)學(xué)報(bào), 2015, 24(12):46-55.

WEI Shu-Wei, WANG Shao-Min, ZHANG Yong, RAN Kun, WANG Hong-Wei.Effects of different soil management methods on the soil nutrients, enzyme activity and fruit quality of pear orchards.Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(12):46-55.