《基于PLFA分析技术探究不同植物间作模式对土壤营养与微生物的影响》
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摘 要：为了研究不同植物间作模式对土壤营养及微生物的影响,设置间作薄荷（Tr1）、间作苜蓿（Tr2）、间作薄荷与苜蓿（Tr3）共3个处理,测定不同时期土壤全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾等土壤营养元素及土壤中微生物磷脂脂肪酸含量.结果表明：混作模式有效提高土壤中全氮含量,单作模式降低碱解氮含量,单作苜蓿有效提高全磷、速效磷、全钾、速效钾含量,间作薄荷有效提高土壤微生物生物量.
关键字：间作模式;土壤营养;磷脂脂肪酸
中图分类号 S154.2文献标识码 A文章编号 1007-7731（2020）08-0114-03
Abstract： In order to study the effects of different intercropping modes on soil nutrition and microorganis, three treatments were set： intercropping Mentha arvensis L. （Tr1）, intercropping Medicago sativa （Tr2）, intercropping Medicago sativa L.×Mentha arvensis （Tr3）. The soil nutrient elements such as total nitrogen, alkaline nitrogen, total phosphorus, ailable phosphorus, total kalium, ailable kalium and the content of phospholipid fatty acids in the soil were measured at different periods. The results showed that the mixed cropping mode effectively increased the total nitrogen content in the soil, the single cropping mode reduced the content of alkaline nitrogen, the single crop Medicago sativa L. effectively increased the total phosphorus, ailable phosphorus, total kalium, and ailable kalium content, and the intercropping Mentha arvensis effectively increased the soil microbial biomass.
Key words： Intercropping mode; Soil nutrition; Phospholipid fatty acid
芳香植物是一类具有挥发性香气及能够提取精油的植物总称,在田间间作芳香植物能够提高植物多样性,改良土壤结构、增加土壤含水量、调控土壤pH及有机质含量[1-4].目前对于间作紫花苜蓿和香水薄荷的不同间作模式对土壤营养和微生物的影响研究甚少,本研究在以平邑甜茶幼树为试验材料,间作苜蓿、薄荷以及苜蓿和薄荷混作,探究不同間作模式下土壤营养框架及微生物活性变化.
1 材料与方法
1.1 试验材料 植物：平邑甜茶幼树、香水薄荷、紫花苜蓿.土壤：苹果园园土,蛭石,草碳,混合比例为体积比1∶1∶1.
1.2 试验设计 试验设置单种模式：间作香水薄荷（Tr1）、间作紫花苜蓿（Tr2）,混作模式：间作香水薄荷与紫花苜蓿（Tr3）,共3个处理,分别种植装有混匀基质的聚乙烯塑料花盆（上口径33cm、下口径20cm、高27cm）中,每盆3株平邑甜茶,10株芳香植物,各有10个重复.芳香植物于苹果幼树定植后沿着以3株苹果树间隙的连接线进行播种,之后每隔7天浇1次水,进行除草和适当的病虫害管理,保证植物材料正常生长.在播种芳香植物后的第30天、60天、90天、120天分别进行取样测定.
1.3 测定项目 使用凯氏定氮法测定土壤全氮;使用碱解扩散法测定土壤碱解氮;使用等离子发射光谱仪测定全磷、全钾、速效磷、速效钾含量;使用高效液相色谱测定磷脂脂肪酸含量.
1.4 统计分析 采用Microsoft Excel 2017、R语言对数据进行整理与分析.使用agricolae、ggpubr、ggcorrplot2等R包进行多重比较、拟合图等图的制作.
2 结果与分析
2.1 间作模式对土壤氮素含量的影响 由表1可以看出,在间作芳香植物后的第30天时苜蓿和薄荷混种模式（Tr3）的土壤中全氮含量显著高于单种模式（Tr1、Tr2）,第60天和第90天时由于芳香植物在不同生长时期对于氮素需求不同导致含量波动,第120天时恢复至混作模式下土壤全氮含量最高.由图1看出在整个生长阶段,间作模式下全氮含量与时间均呈正相关,其中混作模式含量相对单种模式更高.土壤碱解氮在间作初期处理间没有显著性差异,而在第60天和第90天时也由于芳香植物在不同生长时期对于氮素需求不同导致含量波动,最终在间作第120天时混种模式的碱解氮含量最高（表1）.单作模式下土壤碱解氮含量随着时间发展而呈现下降趋势,混作模式对于土壤碱解氮没有显著的影响.
2.2 间作模式对土壤磷素含量的影响 间作芳香植物后的第30天和第60天时土壤中全磷和速效磷的含量处理间没有显著性差异,而到第90天时混作模式土壤中全磷含量显著提高,同时速效磷含量也显著降低,第120天时单种模式中间作苜蓿土壤全磷含量显著提高,但速效磷没有影响.就时间尺度做拟合来看,单作模式中Tr1和混作模式中的全磷含量与时间呈负相关,Tr2与时间呈正相关;对于速效磷来说,间作芳香植物均可随时间发展提高土壤速效磷含量（图2）.说明间作模式中单作苜蓿能够显著提高土壤中全磷和速效磷含量.
2.3 间作模式对土壤钾素含量的影响 由表3可以看出间作芳香植物后的第30天和第60天土壤中全钾和速效钾的含量并未受到间作处理的影响,而到了第90天和120天时,土壤中全钾和速效钾含量发生了显著变化,其中单作模式中的Tr2中的全钾含量显著低于混作模式,混作处理中速效钾含量显著低于Tr1土壤中的速效钾含量.通过全钾和速效钾与时间做拟合发现,单作模式中Tr1和混作模式可以很好地提高土壤中全钾含量,而间作薄荷（Tr2）对土壤中全钾含量没有影响;间作处理中的所有间作模式均可提高土壤中速效钾含量,其中Tr1效果更明显（图3）.综合来看单作模式下的Tr1的土壤中全钾和速效钾含量均有显著的提高.
2.4 间作模式对土壤微生物群落的影响 由表4可以看出,单作模式中Tr2和混作模式其总生物量、细菌生物量、丛植菌根真菌生物量、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的生物量均显著高于Tr1,对于真菌生物量没有显著性影响.这说明在含有薄荷的间作模式中,薄荷对于微生物生物量有显著的提升作用.
3 结论与讨论
本研究表明,苜蓿和薄荷混作可以有效提高土壤中全氮含量,单作模式降低碱解氮含量,单作苜蓿有效提高全磷、速效磷、全钾、速效钾含量,薄荷有效提高土壤微生物生物量.
在农业上,间作芳香植物的模式广泛应用,比如薄荷与其他植物间作一方面能够有效改变节肢动物群落时序格局,增加天敌数量,趋避害虫,保证作物正常生长[5-7],另一方面能够能增加土壤养分,改变微生物群落,保证植物生长营养需要,提高产量,提升品质[8-9].紫花苜蓿提取物针对黄瓜炭疽病具有一定的抑制作用[10],可以代替有机农药进行生物防控,保护生态环境;间作紫花苜蓿能够有效增加土壤养分含量,如硝态氮、速效磷、速效钾等,增强土壤过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶等土壤酶的活性[1].
参考文献
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（责编：王慧晴）
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植物和微生物引用文献:
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