種植模式對新豐生姜生產(chǎn)力與土壤環(huán)境的影響

張紅梅1， 沈亞強1， 姚金林2， 陳 貴1，程旺大1

(1. 浙江省嘉興市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院(所)，浙江嘉興 314016；2.嘉興市科農(nóng)農(nóng)產(chǎn)品有限公司，浙江嘉興 314016)

摘要[目的]研究種植模式對新豐生姜生產(chǎn)力與土壤環(huán)境的影響。[方法]通過常規(guī)化學(xué)分析方法及相應(yīng)的選擇性培養(yǎng)基培養(yǎng)法，對大棚生姜-水稻水旱輪作模式和露地生姜種植模式的土壤微生物和重金屬含量進行比對，并對單位面積嫩姜的產(chǎn)量和效益進行測算。[結(jié)果]在大棚生姜-水稻水旱輪作模式下的整個輪作周期內(nèi)，土壤中真菌和放線菌的數(shù)量都低于露地生姜種植模式，土壤中細(xì)菌在大棚生姜-水稻水旱輪作模式下水稻的整個生育期內(nèi)都顯著低于露地生姜種植模式，同時大棚生姜-水稻水旱輪作模式土壤中的Cu、Zn、As、Pb都低于露地生姜種植模式，而土壤中Ni的含量略高于露地生姜種植模式。大棚生姜-水稻水旱輪作模式提高了生姜的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益。[結(jié)論]該研究可為大棚生姜-水稻水旱輪作模式的推廣提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞種植模式；生姜；土壤微生物；重金屬；生產(chǎn)力

中圖分類號S504.8

基金項目嘉興市科技局項目(2012AY1055)。

作者簡介張紅梅(1976- )，女，內(nèi)蒙古赤峰人，高級農(nóng)藝師，碩士，從事農(nóng)產(chǎn)品安全及污染物在土壤-植物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化機制等研究工作。

收稿日期2015-06-03

Effects of Planting Mode on Productivity of Xinfeng Ginger and Soil Environment

ZHANG Hong-mei1, SHEN Ya-qiang1, YAO Jin-lin2et al (1. Jiaxing Academy of Agricultural Science, Jiaxing, Zhejiang 314016; 2. Jiaxing Kenong Agricultural Product Co., Ltd., Jiaxing, Zhejiang 314016)

Abstract[Objective] The research aimed to study effects of planting mode on productivity of Xinfeng ginger and soil environment. [Method] By routine chemical analysis method and corresponding selective medium cultivation method, soil microorganism and heavy metal under shed ginger-paddy water-land rotation pattern and open ground planting mode of ginger were contrasted, and yield and economic benefit of tender ginger per area were measured. [Result] During whole rotation period of shed ginger-paddy water-land rotation pattern, fungi and actinomycetes in soil were both lower than that under open ground plantation mode, and bacteria in soil during whole growth period of paddy under shed ginger-paddy water-land rotation pattern were significantly lower than that under open ground plantation mode. Meanwhile, Cu, Zn, As and Pb in soil under shed ginger-paddy water-land rotation pattern were all lower than that under open ground plantation mode, while Ni content in soil was slightly higher than that under open ground plantation mode. Shed ginger-paddy water-land rotation pattern improved yield and economic benefit of ginger. [Conclusion] The research could provide theoretical basis for promotion of shed ginger-paddy water-land rotation pattern.

Key wordsPlantation mode; Ginger; Soil microorganism; Heavy metal; Productivity

新豐生姜是浙江省嘉興市優(yōu)良地方品種,但因姜瘟病沒有得到有效的控制，生姜面積不斷減少。生姜種植進大棚，采取水旱輪作(生姜-晚稻)、提早種植、提早形成產(chǎn)量、提早上市等避災(zāi)栽培技術(shù)，使姜瘟病的發(fā)生逐漸減少，生姜種植的效益成倍增長。有研究表明，農(nóng)業(yè)種植制度、耕作方式、施肥措施等均是影響土壤微生物生物量的重要因素[1-3]。由于不同模式間農(nóng)作物的搭配、耕作方式及施肥等管理措施的差異，導(dǎo)致不同種植模式下的土壤微生物群落具有不同的特征。農(nóng)業(yè)土壤重金屬元素主要來自于母質(zhì)，同時也受到農(nóng)業(yè)耕作活動的影響，特別是化肥、農(nóng)藥等使用帶來的殘留[4-5]。筆者以新豐鎮(zhèn)露地生姜種植模式和大棚生姜-水稻水旱輪作模式為研究對象，明確新豐生姜不同種植模式對土壤微生物組成和重金屬含量的影響，以期為大棚生姜-晚稻水旱輪作模式的推廣提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料試驗在新豐鎮(zhèn)竹林村相鄰地塊同一農(nóng)戶進行，以確保土壤理化性質(zhì)基本一致。大棚生姜-水稻水旱輪作模式嫩姜7月初上市，晚稻(秀水519)7月25日播種，11月21日收獲。露地生姜模式收獲部分嫩姜，剩余部分留種，土壤在露地生姜種植模式留種地塊采集。

1.2方法

1.2.1土壤樣品的采集與分析。分別于新豐生姜幼苗期、嫩姜收獲期、水稻灌漿期(生姜旺盛生長期)、水稻(生姜)收獲期取土，每個樣點按“S”形取樣法取0～20 cm表土。一部分土樣裝入無菌紙袋，立即帶回實驗室，剔除植株根系與雜物， 4 ℃冰箱保存，用于土壤微生物的分析；另一部分土樣風(fēng)干，用于土壤重金屬分析。

1.2.2土壤微生物指標(biāo)分析。土壤微生物的分離與計數(shù)方法采用稀釋平板法[6]，其中土壤細(xì)菌采用牛肉蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基，真菌計數(shù)用改良馬丁瓊脂培養(yǎng)基(加入孟加拉紅和鏈霉素)，放線菌用高氏合成Ⅰ號培養(yǎng)基。

1.2.3土壤重金屬測定。土壤經(jīng)微波消解(安東帕3000)，使用電感耦合等離子體質(zhì)譜系統(tǒng)(ICP-MAS7500)測定重金屬含量。數(shù)據(jù)采用DPS數(shù)據(jù)處理平臺進行分析[7]。

1.2.4生姜產(chǎn)量統(tǒng)計。按嫩姜實收產(chǎn)量進行測算。

2結(jié)果與分析

2.1生姜不同種植模式對土壤微生物組成的影響對新豐生姜幼苗期、嫩姜收獲期、水稻灌漿期(生姜旺盛生長期)和水稻(生姜)收獲期不同階段土壤微生物組成的變化進行了測定(表1)。 在幼苗期，大棚生姜-晚稻水旱輪作模式(簡稱大棚生姜)的土壤細(xì)菌數(shù)量和真菌數(shù)量高于露地生姜種植模式(簡稱露地生姜)，土壤真菌的數(shù)量達(dá)極顯著水平。在生姜嫩姜收獲后的3個取樣時期，露地生姜的土壤真菌數(shù)量都高于大棚生姜，達(dá)極顯著水平，且嫩姜收獲期露地生姜的土壤真菌數(shù)量最高(7.53 cfu/g)，大棚生姜的最低(1.14 cfu/g)，這與7月的溫濕度及大棚生姜的收獲干擾了土壤的微生物有關(guān)[2]。在大棚生姜-晚稻種植模式的水稻生育期內(nèi)，土壤中細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量都低于露地生姜，水稻灌漿期(生姜生長旺盛期)，大棚生姜土壤的細(xì)菌、真菌和放線菌都極顯著低于露地生姜的。在整個生育期內(nèi)，大棚生姜的放線菌都低于露地生姜。

2.2生姜不同種植模式對土壤重金屬的影響新豐鎮(zhèn)是生豬養(yǎng)殖重鎮(zhèn)，因發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的需要，在生姜種植過程中，沼液、渣作為基肥施用。根據(jù)前期對沼液、渣中重金屬含量的分析，重點測定了銅、砷、鋅、鎘、鉻、鎳和鉛7個元素。由表2可見，大棚生姜和露地生姜的土壤重金屬含量都未超過國家二級標(biāo)準(zhǔn)。土壤不同取樣時期，大棚生姜土壤中的Cu、Zn、As、Pb都低于露地生姜，而Ni的含量略高于露地生姜；大棚生姜土壤中Cr含量在幼苗期和嫩姜收獲期低于露地生姜，在水稻灌漿期(生姜旺盛生長期)和水稻(生姜)收獲期則高于露地生姜，土壤中Cd的含量表現(xiàn)正好相反。

表1　不同種植模式對土壤微生物組成的影響

注：同列不同小寫字母表示差異顯著，不同大寫字母表示差異極顯著。

表2　不同種植模式對土壤重金屬的影響　mg/kg

2.3不同種植方式生姜的產(chǎn)量及經(jīng)濟效益分析以露地生姜種植模式為對照，對大棚生姜-晚稻“萬元千斤”種植模式示范并測產(chǎn)。從表3可知，大棚生姜的嫩姜產(chǎn)量明顯高于露地生姜，增加了14 055 kg/hm2，增產(chǎn)幅度達(dá)185%；從經(jīng)濟效益來看，大棚生姜-晚稻模式下嫩姜效益達(dá)24.13萬元/hm2，比露地生姜效益增加17.5萬元/hm2，增幅達(dá)266%，經(jīng)濟效益的增加得益于大棚生姜提早種植(3月上旬種植)，提早上市(6月下旬～7月上旬)。

表3　不同種植方式的產(chǎn)量及經(jīng)濟效益

3小結(jié)和討論

土壤微生物很大一部分來自于植物殘體和根系分泌物，連作和輪作對土壤微生物的影響實質(zhì)上是由植物殘體和根系分泌物所致。也就是說種植方式的不同，導(dǎo)致作物殘體和根系殘留物及根系分泌物在土壤中積累不同，從而使得土壤微生物所得到的碳源數(shù)量和性質(zhì)不同，因此土壤微生物的數(shù)量和種群結(jié)構(gòu)在不同的種植方式下表現(xiàn)出差異[6]。土壤重金屬元素積累與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)多種因素相關(guān)。在傳統(tǒng)農(nóng)區(qū)中，每種生產(chǎn)模式因投入差異對相關(guān)土壤元素環(huán)境會產(chǎn)生不同的影響，而不同生產(chǎn)模式之間也存在一定的差異[5]。

該試驗對比了大棚生姜-水稻水旱輪作模式和露地生姜種植模式的土壤微生物組成和重金屬含量，并對單位面積嫩姜的產(chǎn)量和效益進行測算。結(jié)果表明，在大棚生姜-水稻水旱輪作模式下的整個輪作周期內(nèi)，土壤中真菌和放線菌的數(shù)量都低于露地生姜種植模式，土壤中細(xì)菌在大棚生姜-水稻水旱輪作模式下水稻的整個生育期內(nèi)都顯著低于露地生姜種植模式。在生姜種植中，姜瘟病、莖基腐病、姜炭疽病、白星病發(fā)生面最廣、為害最重，除姜瘟病是細(xì)菌性病害外，其他3種病害都為真菌性病害。大棚生姜-水稻水旱輪作模式土壤中真菌和細(xì)菌數(shù)量的降低可能利于減少病害的發(fā)生。

大棚生姜-水稻水旱輪作模式土壤中的Cu、Zn、As、Pb都低于露地生姜種植模式，而土壤中Ni的含量略高于露地生姜種植模式，大棚生姜-水稻水旱輪作模式提高了生姜的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益。從研究結(jié)果可知，大棚生姜-水稻水旱輪作模式在高投入、高產(chǎn)出的情況下，對土壤重金屬含量的影響不大，有較好的經(jīng)濟和生態(tài)效益。

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