段亞楠，劉恩太，陳學森，沈 向，尹承苗，毛志泉*

凍融對老齡蘋果園土壤微生物數(shù)量及酶活性的影響①

段亞楠1，劉恩太2，陳學森1，沈 向1，尹承苗1，毛志泉1*

(1 山東農(nóng)業(yè)大學園藝科學與工程學院/作物生物學國家重點實驗室，山東泰安 271018；2 蓬萊市果樹工作總站，山東煙臺 264000)

以山東蒙陰、萊州和棲霞3地老齡蘋果園土壤為材料，分別在冬前和冬后采集0 ~ 30 cm(上層)與30 ~ 60 cm(下層)土層土樣，探討了凍融作用對老齡蘋果園土壤微生物數(shù)量和酶活性的影響。結果顯示：3地蘋果園0 ~ 30 cm土層各理化性狀均顯著高于30 ~ 60 cm土層，其中速效鉀含量差異最顯著；凍融處理后，3地上下層土壤細菌、真菌和放線菌數(shù)量均顯著性降低，且上層土壤降低最顯著，其中蒙陰蘋果園上層土壤細菌、真菌和放線菌分別降低了40.6%、43.6% 和55.7%，3地上下層土壤細菌/真菌比值顯著提高、尖孢鐮孢菌基因拷貝數(shù)大幅下降；凍融處理后，3地上下層土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性均有所降低，且表現(xiàn)出顯著性差異，但三地上下層土壤CEC變化趨勢不同，其中蒙陰蘋果園上層CEC降低了41.7%，下層CEC提高了19.2%，棲霞蘋果園則相反。綜上，3地老齡蘋果園土壤經(jīng)過凍融處理后，顯著降低了上下層土壤微生物數(shù)量，顯著提高了上下層土壤細菌/真菌比值，優(yōu)化了土壤微生物群落結構，有利于緩解蘋果園連作障礙。

凍融作用；蘋果連作障礙；土壤微生物；土壤酶

蘋果是我國栽培面積最大、總產(chǎn)量最高的水果品種之一[1]。山東為我國主要的蘋果產(chǎn)區(qū)，其中煙臺地區(qū)20 年以上的老齡蘋果園占地8.10萬hm2，是總果園面積的46.66%，果園老齡化嚴重亟需更新。在棲霞市，蘋果栽植面積占當?shù)乜偢孛娣e的75%，是當?shù)氐闹饕?jīng)濟來源，同時也造成了作物結構單一的現(xiàn)狀[2]，導致連作障礙普遍發(fā)生且危害嚴重。連作障礙是指在同一地方連年種植同一或近源作物后，即使在正常管理的情況下，也會出現(xiàn)幼樹生長不均勻、根系腐爛、產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差等現(xiàn)象[3-4]。研究認為，非生物因素能加重蘋果連作障礙，包括土壤pH過低、土壤養(yǎng)分不均衡、土壤結構不良等[5-7]；造成蘋果連作障礙的主要因素是生物因素[8]，包括真菌[9]、細菌、放線菌[7]、線蟲[5]等。在連作障礙發(fā)生嚴重的果園中，土壤微生物群落結構發(fā)生了改變[10]，有益菌數(shù)量減少，病原真菌數(shù)量增加，土壤微生物由細菌型向真菌型轉(zhuǎn)化，從而引發(fā)各種疾病[11]。Moharana 等[12]研究發(fā)現(xiàn)，隨著連作年限的增加，土壤pH呈顯著下降趨勢，更有益于真菌的繁殖，加重連作障礙的危害。

目前防治連作障礙的措施繁多，但大多以在冬前進行深翻作為基礎措施[13]，因此研究凍融作用對老齡蘋果園土壤微生物數(shù)量及酶活性的影響具有重要意義。李光宇和吳次芳[14]提出，土壤微生物群落結構及理化性狀可作為評價農(nóng)田土壤質(zhì)量的重要指標，而凍融交替過程中產(chǎn)生的收縮與膨脹會改變土壤結構及土壤含水量，導致土壤理化性狀及生物學特性發(fā)生改變，主要包括土壤微生物數(shù)量、酶活性、孔隙度以及有機質(zhì)含量等[15-16]。Henry[17]研究發(fā)現(xiàn)，凍融過程會加速有機質(zhì)的硝化和礦化速率，從而增加土壤養(yǎng)分。李娜等[18]研究發(fā)現(xiàn)，土壤在凍融過程中會進行好氧和厭氧環(huán)境的不斷交替，在一定程度上會抑制好氧微生物的活動和部分酶活性。

土壤凍融作用是指因季節(jié)或晝夜熱量變化使得土壤溫度在0 ℃上下波動，而導致表層土及以下一定深度土壤出現(xiàn)頻繁凍結–解凍的過程[19]。我國北方地區(qū)普遍發(fā)生季節(jié)性凍融現(xiàn)象[20]，然而，關于凍融對老齡蘋果園土壤微生物數(shù)量及酶活性的影響報道較少。鑒于此，本研究以山東蒙陰、萊州和棲霞3地老齡蘋果園土壤為材料，探討了凍融作用對老齡蘋果園土壤微生物數(shù)量和酶活性的影響，以為選擇緩解蘋果連作障礙的措施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料與處理

本試驗在蒙陰、萊州和棲霞3地20 ~ 30 年的老齡蘋果園進行，其中萊州蘋果園土壤為壤土，蒙陰蘋果園土壤為黏土，棲霞蘋果園土壤為砂土，3地土壤有機質(zhì)含量均不足10 g/kg，所栽果樹品種為煙富3號/T337，栽植密度為株行距(1.2 ~ 1.5)m×(3 ~ 4)m。2012年12月中旬，將這3地老齡蘋果園進行清理后，在果樹原行位置挖兩條100 cm長、50 cm寬、60 cm高的深溝，并將0 ~ 30 cm土層與30 ~ 60 cm土層的土壤分開攤放在深溝兩側，于2012年12月中旬(冬前)與2013年3月中旬(冬后)進行取樣。采樣方法為 S形5點混合取樣法，混勻后將樣品放于無菌密封塑料袋中帶回，保存在4 ℃ 冰箱中備測。根據(jù)中國氣象局天氣預報調(diào)查統(tǒng)計，2012年12月至2013年3月期間，蒙陰、萊州和棲霞3地雨雪天氣平均在25 d左右，最低氣溫平均為–11℃，最高氣溫平均為20℃，這些自然條件為研究凍融作用對老齡蘋果園土壤pH、微生物數(shù)量、相關酶活性以及陽離子交換量(CEC)等指標的影響提供了良好條件。

本文將蒙陰、萊州和棲霞3地老齡蘋果園分別記作M、L和Q，將0 ~ 30 cm(上層)與30 ~ 60 cm(下層)土層的土樣分別記做A和B。

1.2 測定指標及方法

1.2.1 土壤理化性狀的測定 參照鮑士旦[21]《土壤農(nóng)化分析》第三版的方法，對土壤氮、磷、鉀和有機質(zhì)進行測定。其中，有效磷(P2O5)測定采用鉬銻抗比色法；速效鉀(K2O)測定采用火焰光度法；有機質(zhì)測定采用重鉻酸鉀容量法(稀釋熱法)；銨態(tài)氮和硝態(tài)氮測定采用CaCl2浸提流動注射分析儀法。

1.2.2 土壤微生物數(shù)量的測定 參照周德慶[22]方法，釆用稀釋涂布平板法測定。土壤處理如下：稱取鮮土樣10 g，放入盛90 ml無菌水并帶有玻璃珠的三角燒瓶中，振蕩約20 min，使土樣與水充分混勻、細胞分散；用一支1 ml 無菌吸管吸取1 ml土壤懸液加入盛有9 ml無菌水的大試管中充分混勻，此為10–1稀釋液，以此類推制成10–2、10–3(真菌)、10–4(細菌)和10–5(放線菌)稀釋度的土壤溶液，每次取100 μl涂布于培養(yǎng)基上，3次重復。真菌培養(yǎng)采用馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(PDA)，細菌培養(yǎng)采用蛋白胨酵母膏瓊脂培養(yǎng)基(LB)，放線菌培養(yǎng)采用高氏(Gause)I號瓊脂培養(yǎng)基，所有培養(yǎng)基均經(jīng)過121℃高溫高壓滅菌20 min。PDA加入青霉素和鏈霉素溶液(終質(zhì)量濃度為30 μg/ml)，高氏I號加入4% ~ 6% 重鉻酸鉀溶液后倒板。

1.2.3 土壤酶活性的測定 采用靛酚比色法測定土壤脲酶活性；采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定土壤蔗糖酶活性，采用磷酸苯二鈉比色法測定土壤磷酸酶活性，具體方法參照文獻[23]。

1.2.4 土壤pH的測定 稱取過1 mm篩的鮮土樣10 g，將土壤與中性水以1∶2.5的質(zhì)量比攪拌混勻，放置30 min后用酸度計進行測定。

1.2.5 土壤CEC的測定 參照魯如坤[24]的乙酸銨法。

1.2.6 土壤尖孢鐮孢菌基因拷貝數(shù)的測定 參照王曉寶等[9]的方法，使用E.Z.N.A.?土壤 DNA 提取試劑盒提取土壤DNA，用CFX96TMThermal Cycler (Bio-Rad)測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003進行處理與作圖，通過SPSS 19.0軟件鄧肯氏新復極差法進行差異顯著性分析。

2 結果

2.1 三地老齡蘋果園土壤的基本理化性狀

由表1可以看出，冬前土樣萊州老齡蘋果園上下土層養(yǎng)分含量最高，蒙陰和棲霞兩地老齡蘋果園上下土層養(yǎng)分含量相近，且3地上層土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀和有機質(zhì)含量均顯著高于下層，其中速效鉀含量差異最顯著，蒙陰上層土壤是下層的2.44倍，萊州上層土壤是下層的2.06倍，棲霞上層土壤是下層的2.15倍；銨態(tài)氮和有機質(zhì)含量差異較小，且有機質(zhì)含量偏低均不足10 g/kg；硝態(tài)氮含量與銨態(tài)氮含量差異較顯著?？梢?，3地老齡蘋果園土壤養(yǎng)分失衡嚴重，不利于老齡蘋果園產(chǎn)量和品質(zhì)的提高。

表1 3地老齡果園土壤基本理化性質(zhì)

注：表中同列不同小寫字母表示不同土樣間差異顯著(<0.05)，下同。

2.2 凍融作用對三地老齡蘋果園土壤pH的影響

由圖1可見，萊州蘋果園土壤為中性偏堿性，蒙陰和棲霞兩地蘋果園土壤均為酸性，pH均小于6，且萊州和蒙陰兩地上層土壤pH顯著高于下層，棲霞下層土壤pH顯著高于上層；3地老齡蘋果園土壤經(jīng)過凍融處理后，上下層土壤pH均有所降低，且下層土壤pH變化幅度較小。

2.3 凍融作用對三地老齡蘋果園土壤微生物的影響

由圖2可知，蘋果園進行清理后，蒙陰、萊州和棲霞3地冬前土樣上層土壤細菌、真菌和放線菌數(shù)量均顯著高于下層土壤，上層細菌數(shù)量分別是下層的3.37倍、2.33倍和1.90倍，上層真菌數(shù)量分別是下層的3.05倍、1.77倍和1.32倍，上層放線菌數(shù)量分別是下層的2.12倍、1.91倍和2.72倍；經(jīng)過凍融處理后，3地上層與下層土壤細菌、真菌和放線菌數(shù)量均顯著性降低，且上層降低更顯著，其中蒙陰上層土壤細菌、真菌和放線菌分別降低了40.6%、43.6% 和55.7%，萊州上層土壤細菌、真菌和放線菌分別降低了24.2%、27.0% 和64.1%，棲霞上層土壤細菌、真菌和放線菌分別降低了43.6%、46.2% 和41.8%，且3地上下層土壤細菌/真菌值均顯著性增加，土壤向高肥的細菌主導型轉(zhuǎn)變，更有利于蘋果的生長。

2.4 凍融作用對三地老齡蘋果園土壤尖孢鐮孢菌的影響

由圖3可知，土壤尖孢鐮孢菌基因拷貝數(shù)變化規(guī)律同真菌變化趨勢相似，蒙陰、萊州和棲霞3地老齡蘋果園土壤經(jīng)過凍融處理后，上層與下層土壤尖孢鐮孢菌基因拷貝數(shù)均顯著性降低，上層分別降低了33.73%、33.16% 和46.67%，下層分別降低了35.46%、21.18% 和55.88%，說明凍融過程中低氧低溫缺水不利于真菌的生長，對尖孢鐮孢菌也有很好的抑制效果。

2.5 凍融作用對三地老齡蘋果園土壤CEC的影響

由圖4可以看出，冬前土樣中，蒙陰和萊州兩地老齡蘋果園上層土壤CEC均顯著高于下層，棲霞蘋果園則相反；凍融處理后，3地上下層土壤CEC變化趨勢不一致，其中蒙陰蘋果園上層CEC降低了41.7%，下層CEC提高了19.2%；棲霞蘋果園則相反，上層CEC提高了0.8%，下層CEC降低了4.5%；且萊州和棲霞兩地蘋果園上下層CEC凍融前后差異較小?？梢姡瑑鋈谔幚韺Σ煌麍@或者同一果園不同土層CEC的影響不同，會使土壤CEC升高或者降低。

2.6 凍融作用對三地老齡蘋果園土壤相關酶活性的影響

由表2可以看出，3地老齡蘋果園冬前土樣上下層土壤酶活性差異較小，且3地上層土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性均顯著高于下層，其中蒙陰上層分別是下層的1.52倍、1.76倍和1.46倍，萊州上層分別是下層的1.30倍、1.28倍和1.15倍，棲霞上層分別是下層的1.52倍、1.21倍和1.92倍；凍融處理后，3地上下層土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性均有所降低，且表現(xiàn)出顯著性差異，其中蒙陰上層土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性分別降低了32.9%、28.8% 和30.6%，萊州下層土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性分別降低了51.5%、46.7% 和26.2%；棲霞老齡蘋果園上下層土壤酶活性降低幅度變化相近?？梢?，凍融處理可以顯著降低土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性，并且隨著土層加深土壤酶活性越低。

表2 凍融處理對土壤酶活性的影響(mg/(g·d))

3 討論

本試驗所選山東3地老齡蘋果園的土壤有機質(zhì)含量偏低均不足10 g/kg，速效鉀含量偏高，這些特征均不利于果實品質(zhì)的提高[12,25]。何琳等[26]研究表明，煙草連作后，在不同深度的土壤中，其養(yǎng)分的虧缺程度不同，0 ~ 20 cm土層中的磷、鉀元素含量要顯著高于20 ~ 40 cm土層，這與本試驗結果一致，3地上層土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀和有機質(zhì)含量均顯著高于下層土壤。

3.1 凍融處理對土壤微生物的影響

微生物在土壤中分布廣，數(shù)量大，主要參與礦化、分解土壤有機質(zhì)和腐殖質(zhì)、促進土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)等過程[27]。細菌、真菌和放線菌是土壤微生物中最重要的三大類群[28]。微生物活動與土壤基本理化性狀密切相關[29-30]。盛月凡等[31]對老齡蘋果園不同質(zhì)地土壤微生物進行平板計數(shù)發(fā)現(xiàn)，壤土中細菌和放線菌數(shù)量最多，砂土中真菌數(shù)量最多，這與本試驗凍融前不同質(zhì)地土壤中微生物數(shù)量變化一致。也有研究[28,32]發(fā)現(xiàn)，土壤細菌與放線菌數(shù)量與有效磷含量呈顯著正相關，土壤真菌的生長與有機質(zhì)含量呈正相關。而本試驗3地老齡蘋果園中，壤土的有效磷含量顯著高于砂土和黏土，砂土的有機質(zhì)含量最高，這與土壤中細菌、真菌和放線菌數(shù)量變化一致。

前人[9,33]研究發(fā)現(xiàn)，單一作物連年種植后土壤pH會顯著降低，土壤有益微生物數(shù)量減少，而以鐮孢菌為代表的有害真菌數(shù)量增加，細菌型土壤轉(zhuǎn)變?yōu)檎婢屯寥?。Kelderer等[3]的研究表明，尖孢鐮孢菌、柱孢屬真菌和雙核絲核菌是引起意大利地區(qū)蘋果連作障礙的主要病原菌。Westcott[7]研究發(fā)現(xiàn)，放線菌也是導致再植病的主要因素。本試驗3地老齡蘋果園土壤經(jīng)過凍融后，上下層土壤pH均降低，這與李娜等[18]研究結果一致，可以考慮適當施加生物炭等物質(zhì)提高土壤pH，土壤pH的降低可能與凍融過程中促進土壤硝化作用和溶解性有機酸的釋放有關[30]。李琳慧等[34]研究發(fā)現(xiàn)，隨著凍融過程中溫度的下降，土壤pH也會升高，凍融過程中土壤pH的變化不穩(wěn)定。由于低溫條件下土壤凍結期長、通透性能差，不利于土壤微生物的繁殖[35]，導致土壤微生物數(shù)量顯著性降低，這與趙國棟等[36]研究結果一致，但本試驗顯著提高了3地土壤細菌/真菌比值，土壤轉(zhuǎn)變?yōu)榧毦鲗?，在一定程度上減輕了蘋果連作障礙。這與周旺明等[37]研究結果一致，即在多次凍融交替過程中，土壤微生物群落由C/N比較高的真菌群落轉(zhuǎn)變?yōu)镃/N比較低的細菌群落。本試驗土壤經(jīng)過凍融后細菌數(shù)量下降幅度低于真菌，可能與細菌個體小、代謝強、繁殖迅速，且大部分細菌具有耐冷特性，對環(huán)境變化的應激性強有關[38]。真菌通常以孢子形式存在，對水分要求較高，其生長不耐低氧環(huán)境[39]，第一次凍融循環(huán)就可以殺死土壤中50% 以上的微生物，對連作土壤起到類似化學熏蒸的消毒作用，降低了土壤有害真菌的數(shù)量[40-41]，所以凍融后上下層尖孢鐮孢菌的基因拷貝數(shù)均顯著下降。司美茹和趙云峰[42]研究發(fā)現(xiàn)，有機質(zhì)含量高、pH偏高(中性或偏堿性)的土壤中放線菌數(shù)量越多；劉倍伶[43]研究發(fā)現(xiàn)，放線菌更喜熱耐干，發(fā)育遠比大多數(shù)的真菌和細菌緩慢。凍融后土壤有機質(zhì)分解受阻和pH降低導致放線菌顯著降低。而Koponen和B??th[44]研究發(fā)現(xiàn)，凍融對土壤微生物數(shù)量無顯著性影響?？梢姡瑑鋈趯ν寥牢⑸飻?shù)量影響的研究結果還具有不確定性，仍需進行深入研究。

3.2 凍融處理對土壤酶活性的影響

土壤酶是植物根系及生物體分泌的活性物質(zhì)[45]，與凋落物/細根分解、腐殖質(zhì)合成、養(yǎng)分循環(huán)等土壤生態(tài)過程密切相關[46]，其活性水平是衡量土壤退化程度、土壤肥力以及管理措施優(yōu)劣等的重要指標[47]。在本試驗中，不同質(zhì)地土壤不同土層在凍融前后脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性變化不一致，說明凍融過程能夠影響酶活性，不同土壤類型和酶種類的影響存在差異[48]。土壤脲酶主要來源于微生物，是氮素轉(zhuǎn)化過程中的專用酶[23]；土壤磷酸酶是土壤有機磷分解轉(zhuǎn)化過程中的關鍵酶，能夠分解與轉(zhuǎn)化有機磷為植物可利用的形態(tài)[49]；蔗糖酶又稱為土壤轉(zhuǎn)化酶，主要作用于土壤中的碳循環(huán)，促進蔗糖水解成果糖和葡萄糖[23]。孫雪婷等[50]研究認為，土壤酶活性與土壤微生物類群情況、土壤溫度和連作年限密切相關；長期連作會導致脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶、過氧化氫酶等土壤主要酶活性的降低[51]。郭繼勛等[52]研究表明，脲酶、磷酸酶活性與微生物量有較密切的關系，酶活性隨著微生物量的增加而不斷增強。Hu等[53]研究發(fā)現(xiàn)，蔗糖酶可能來源于植物根系，其活性與微生物數(shù)量無關，與土壤有機質(zhì)含量呈正相關。本試驗3地老齡蘋果園土壤經(jīng)過凍融后上下層土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性均顯著降低，可能與微生物數(shù)量顯著減少和土壤凍結溫度過低有關。土壤凍結時，部分土壤微生物受到低溫脅迫而死亡，一些分泌酶類的微生物活性降低，有機質(zhì)分解受阻[54]，間接影響土壤蔗糖酶活性。唐萬鵬等[55]研究發(fā)現(xiàn)，在垂直分布上隨著土層深度的增加土壤酶活性和微生物數(shù)量相應減少。本試驗3地蘋果園中土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性與土壤細菌、真菌和放線菌數(shù)量變化一致，均表現(xiàn)為上層顯著高于下層，且活性較低，可能與果樹連作年限較長，導致土壤微生態(tài)環(huán)境及土壤肥力變差有關[56-57]；而土壤表層覆蓋大量植物殘體，加上表層水氣條件較好，更有益于微生物繁殖，使表層的有效養(yǎng)分高于下層，導致表層土壤酶活性相對較高[58]。

3.3 凍融處理對土壤CEC的影響

CEC是指土壤膠體所能吸附各種陽離子的總量[59]，能夠直接反映土壤保水保肥、供應和緩沖陽離子養(yǎng)分的能力，可作為土壤改良和合理施肥的重要依據(jù)[30]。一些研究[60-61]發(fā)現(xiàn)，土壤有機質(zhì)含量越高，CEC越大；土壤pH越低，土壤黏粒含量越高，土壤膠體表面所載的負電荷越多，CEC越大。但也有一些研究[62-63]發(fā)現(xiàn)，土壤pH與土壤CEC呈正相關，且隨著凍結溫度的升高，土壤CEC也會增加。本試驗中，3地老齡蘋果園土壤中由于棲霞蘋果園上層土壤砂粒(2 ~ 0.02 mm)含量較高，致使土壤CEC低于下層土壤；經(jīng)凍融后，蒙陰和萊州兩地蘋果園上層CEC均顯著降低，下層土壤CEC增大，棲霞蘋果園表現(xiàn)相反?？梢?，凍融處理對不同果園或同一果園不同土層CEC的影響主要受土壤pH、土壤類型及土壤有機質(zhì)含量的共同作用，具體影響因素仍需深入研究，且3地凍融前后各層土壤CEC均小于10.0 cmol/kg，土壤較貧瘠[64]。

4 結論

3地老齡蘋果園土壤經(jīng)過凍融后，有效減少了上下層土壤真菌、細菌和放線菌數(shù)量，顯著降低了上下層土壤尖孢鐮孢菌的基因拷貝數(shù)，增大了土壤細菌/真菌比值，使土壤向著高肥的“細菌型”土壤轉(zhuǎn)變；上下層土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性及土壤pH有所下降，且三地土壤CEC偏低，可適當施用生物炭等物質(zhì)改善土壤pH，并結合一些農(nóng)耕措施，有效提高土壤CEC，改善土壤基本理化條件，從而減輕蘋果連作障礙。

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Effects of Freezing-thawing on Soil Microbial Quantities and Enzymatic Activities of Old Apple Orchards

DUAN Yanan1, LIU Entai2, CHEN Xuesen1, SHEN Xiang1, YIN Chengmiao1, MAO Zhiquan1*

(1 College of Horticulture Science and Engineering, Shandong Agricultural University, National Key Laboratory of Crop Biology, Taian, Shandong 271018, China; 2 Penglai Fruit Work Station, Yantai, Shandong 264000, China)

Taking the soils of old apple orchards in Mengyin, Laizhou and Qixia of Shandong Province as the objects, the effects of freezing-thawing on soil microbial quantities and enzymatic activities of old apple orchards were explored in order to provide a theoretical basis for alleviating apple replant disease. The soils of 0–30 cm and 30–60 cm depths were sampled before winter and in spring and then soil physiochemical properties, microbial population, enzyme activities and cation exchange capacity(CEC) were determined. The results showed that after freezing-thawing treatment, the quantities of soil bacteria, fungi and actinomycetes in each layer decreased significantly, and decreased most in the upper soil; The quantities of soil bacteria, fungi and actinomycetes in the upper layers of Mengyin decreased by 40.6%, 43.6% and 55.7%, respectively, and the ratios of soil bacteria/fungi in the orchards of three regions were greatly increased; At the same time soilgene copy number in each layer decreased significantly; The activities of urease, phosphatase and invertase in each soil layer decreased significantly, and there were significant differences; The changes of soil CEC were significantly different in the three regions, soil CEC of the upper layer in Mengyin decreased by 41.7%, soil CEC of the lower layer increased by 19.2%, whereas the change tendency in Qixia was opposite. In conclusion, after the freezing-thawing treatment, soil microbe quantities in the upper and lower layers were reduced significantly, and soil microbial community structure was optimized, thus, helpful to alleviate apple replant diseases.

Freezing-thawing; Apple replant disease; Soil microorganism; Soil enzyme

S661.1

A

10.13758/j.cnki.tr.2021.01.017

段亞楠, 劉恩太, 陳學森, 等. 凍融對老齡蘋果園土壤微生物數(shù)量及酶活性的影響. 土壤, 2021, 53(1): 125–132.

山東省農(nóng)業(yè)重大應用技術創(chuàng)新項目(SD2019ZZ008)、泰山學者資助項目(ts20190923)和山東省高等學校青創(chuàng)科技支持計劃項目(SDAIT-06-07)資助。

(mzhiquan@sdau.edu.cn)

段亞楠(1995—)，女，山東菏澤人，博士研究生，研究方向為果樹土壤與微生物。E-mail：1351839380@qq.com