废弃茯苓栽培场土壤生态恢复的人工调节研究*

余世金，潘少兵，钮志远，孙慧群

(安庆师范学院资源环境学院，安徽安庆 246003）

废弃茯苓栽培场土壤生态恢复的人工调节研究*

余世金，潘少兵，钮志远，孙慧群

(安庆师范学院资源环境学院，安徽安庆 246003）

为了探寻茯苓连作障碍的人工调节技术，对废弃茯苓栽培场采用调节土壤pH+增施厩肥+栽培作物的方法来修复土壤生态环境，测定土壤中细菌、放线菌和真菌的数量与土壤脲酶、酸性磷酸酶、脱氢酶和过氧化氢酶的活性，与空白对照和新场进行比较.结果表明:调节土壤pH+增施厩肥+栽培作物的方法可以大幅提高土壤细菌、放线菌和真菌数量，并超过新场水平;可以提高土壤酶的活性，使脲酶、酸性磷酸酶的活性超过新场，使过氧化氢酶的活性与新场基本持平，脱氢酶的活性比对照提高12.7倍，但仍低于新场18.4%.土壤生态恢复是明显的.

茯苓;土壤生态;生态恢复;土壤微生物;土壤酶

茯苓(Wolfiporia cocos)栽培过程中会带来严重的森林和生态破坏问题，其原因之一就是连作障碍.自然状态下，有的资料说是三年以后才能使用［1］，岳西县茯苓农则要等十年以后才考虑使用.经初步研究认为土壤pH值降低、土壤微生物数量和酶活性的降低可能是茯苓连作障碍的重要原因［2，3］.因此，采用人工方法恢复废弃茯苓栽培场上述土壤生态指标，是解决茯苓连作障碍问题的一种思路.本研究拟通过熟石灰提高土壤pH值、增施厩肥和栽培作物来恢复土壤微生物数量和酶活性，以期快速恢复废弃茯苓栽培场的土壤生态环境，为解决茯苓连作障碍问题提供参考.

1 材料与方法

1.1 样地概况

研究地在安徽省岳西县，该县地处长江中下游北部大别山腹地，约 E116°、N30°50＇，属亚热带季风气候区，年平均气温14.5℃，年平均降雨量1 425 mm，多年平均无霜期213 d，日照率约47%.由于温度、雨水和日照条件适宜，并具有丰富的天然马尾松资源，使岳西县成为我国茯苓生产的最大主产区.样地设在岳西县里仁村一王姓农户2009年冬废弃的栽培场内.该场面积约1 150 m2(31 m×37 m)，2009年两茬共收获鲜茯苓2 230 kg.坡向西偏北 30°，坡度约 32°，海拔870 m，沙黄壤.

1.2 实验设计与处理方法

在废弃的茯苓栽培场内取样地两块，每块20 m2(5 m×4 m).一块为处理组，处理方法是调节pH值+增施厩肥+栽培作物，另一块为空白对照组，即保持自然状态，不做任何处理.一年后测定两块样地中土壤微生物区系细菌、放线菌和真菌的数量与脲酶、酸性磷酸酶、脱氢酶和过氧化氢酶四种土壤酶的活性.为了比较处理组结果与新场的差异，次年紧挨样地旁边开挖一块新场，取样测定以上成分作为参照.

pH值调节用熟石灰.厩肥以杂草皮作为垫圈材料，在猪圈内积制而成.分解腐熟后取出沥干，湿度以手捏成团，放开可散为准.将废弃茯苓栽培场表层50 cm深的土壤翻开，撒拌熟石灰与厩肥，尽量拌匀，等2 ～3 d后用试纸测定pH 值，使其为6.0 ～6.5.1 m2用熟石灰约0.5 kg，厩肥约30 kg.

作物栽培分二茬播种大豆和萝卜.大豆五月上旬播种，点播，穴距30 cm，九月份收割.然后播种萝卜，株距25 cm，次年三月份收割.大豆和萝卜进行锄草等常规管理.

空白对照是仿上法将50 cm的土壤均翻一遍，不加熟石灰和厩肥，不栽培作物.

实验时间为2010－05－03～2011－05－12.

1.3 取样与分析方法

按照五点取样法确定样地取样点位置，每个取样点采取两个深度的土壤样品，第一层为25 cm处，第二层为50 cm处(50 cm相当于茯苓窖的底部，25 cm则为其一半).用100 cm3土壤定容环刀取样，每点取样3次，每样地5个取样点的同一层的土样放在一起，带回实验室后分成两份，一份鲜样测定土壤基本理化性质和分析土壤微生物三大类;另一份风干、去杂、过60目筛后，测定土壤酶活性.

pH值采用电位测定法;土壤有机质采用重铬酸钾法;速效N采用碱解扩散法;速效P采用NaHCO3浸提－钼兰比色法;速效K采用中性NH4Ac浸提－原子吸收法.

细菌采用葡萄糖牛肉膏蛋白胨培养基，放线菌采用淀粉硝酸钾培养基(即高氏1号)，真菌采用马丁氏琼脂培养基.土壤微生物计数采用稀释涂抹平板法，微生物数量以每克干样品的菌数表示［4］.每克样品的菌数=同一个稀释度几次重复的菌落平均数×10×稀释倍数.

土壤脲酶采用苯酚－次氯酸钠比色法，酸性磷酸酶采用对硝基苯酚比色法，脱氢酶采用氯化三苯基四氮唑(TTC)还原法，过氧化氢酶采用高锰酸钾滴定法［5］.

2 结果与讨论

2.1 对土壤微生物区系的作用

1年后测得土壤中微生物区系的细菌、放线菌和真菌的数量，见表1.从表1可知:

1)对照与处理组比较，土壤微生物数量都显著增加.细菌、放线菌、真菌的平均数量分别提高60.4%、260.7%、269.1%，说明调节pH值+增施厩肥+栽培作物的方法可以大幅度提高废弃茯苓栽培场土壤微生物的数量.

2)处理场与新场比较，土壤微生物数量都是处理场高于新场.细菌、放线菌和真菌的平均数量处理场比新场分别高4.0%、13.7%、16.7%，说明调节 pH 值 +增施厩肥+栽培作物的方法可以将废弃茯苓栽培场中土壤微生物的数量完全恢复，并超过新场水平.

表1 土壤微生物区系的组成

2.2 对土壤酶活性的作用

不同处理一年后土壤脲酶、酸性磷酸酶、脱氢酶和过氧化氢酶四种土壤酶活性，见表2.从表2可知四种土壤酶活性处理与空白对照以及新场之间的差异:

1)处理与对照相比，四种土壤酶活性都大幅提高，其中脲酶和酸性磷酸酶分别提高60.5%和140.5%，脱氢酶和过氧化氢酶分别提高12.7倍和8.5倍，说明调节pH值+增施厩肥+栽培作物的方法，对废弃茯苓栽培场四种土壤酶活性的恢复是极其有效的.

2)处理与新场相比，脲酶和酸性磷酸酶分别高6.7%和25.4%，脱氢酶和过氧化氢酶分别低18.4%和0.07%，调节pH值+增施厩肥+栽培作物的方法对四种土壤酶的恢复，除了脱氢酶不能得到新场水平外，对脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶都能恢复到或超过新场水平.

表2 土壤酶活性

2.3 讨论

土壤微生物区系成分及其数量通常是评价土壤质量的指标之一，其变化反映了土壤质量的变化，数量的减少反映出土壤质量的下降［6］.土壤酶是土壤生化过程的产物，主要来自土壤中的微生物细胞，部分来自动植物残体的分解［7，8］.土壤酶活性与土壤质量的许多理化指标以及土壤生物多样性相联系，是反映土壤生态变化的灵敏的土壤生物学指标［9］.

曾经对废弃茯苓栽培场茯苓栽培前后土壤微生物区系和土壤酶活性变化的初步研究表明，这些成分在茯苓栽培后的土壤中都有不同程度的下降［3］，反映了茯苓栽培后土壤生态环境的恶化.

茯苓栽培后土壤pH值由当初的6.0～6.5下降到4.3［2］，改变了土壤基本生态环境，使土壤微生物菌群发生变化.熟石灰的化学成分为Ca(OH)2，水溶性，溶液为强碱性，撒入土壤可以提高土壤的pH值.将pH值提高到新场6.0～6.5的水平，这将改善土壤基本生态条件，利于微生物菌群的繁衍.厩肥含有大量的矿物质，并能改善土壤结构，有机质腐解后，可为土壤微生物提供能量和养料，促进土壤微生物的繁殖.大豆和萝卜的根系可以分泌释放代谢物质，有利于土壤微生物的繁殖.并可以分泌酸性磷酸酶.可见提高pH值、增施厩肥和栽培作物都可以提高土壤微生物的数量.因此，土壤微生物细菌、放线菌和真菌的数量，处理比空白对照大幅增加，并且超过了新场.

土壤脱氢酶和过氧化氢酶活性易受pH值变化的影响，一般在pH值小于5时，活性几乎丧失［6］.提高土壤pH值对增加土壤脱氢酶和过氧化氢酶的活性具有直接作用.因此，实验中脱氢酶和过氧化氢酶活性处理比对照高出12.7倍和8.5倍.

厩肥含有一些土壤酶，如蛋白酶、脲酶、磷酸化酶等，增施厩肥，土壤中脲酶、酸性磷酸酶活性必然提高.土壤中磷酸酶是植物根系与土壤微生物的分泌物［10］，土壤脱氢酶是胞内酶，只存在活的微生物体内，其活性大小反映了土壤微生物的数量和活性［11］，土壤过氧化氢酶活性与土壤呼吸强度和土壤微生物活动相关［12］.可见，增施厩肥、栽培大豆和萝卜以及上述土壤微生物数量的增加都可以提高土壤酶的活性.因此，测定的土壤脲酶、酸性磷酸酶、脱氢酶和过氧化氢酶活性，处理与对照相比都有大幅度提高;与新场相比或超过(脲酶、酸性磷酸酶)或基本持平(过氧化氢酶)，只有脱氢酶低18.4%.为什么脱氢酶的活性比新场低18.4%，尚难以解释.这种差异是否会影响处理后栽培场的茯苓栽培效果，也有待进一步研究.

调节pH值+增施厩肥+栽培作物的处理带来细菌、放线菌和真菌的量超过新场水平，使土壤脲酶、酸性磷酸酶、脱氢酶和过氧化氢酶活性与新场接近，这些土壤生态指标上的恢复是极其明显的，但这能否带来茯苓栽培产量上的恢复尚不能确定，毕竟连作障碍因素是很复杂的，方法是否有效还需由今后茯苓栽培实验来证明.同时，方法的应用性还要考虑劳动力成本等因素.

3 结论

对废弃茯苓栽培场，通过调节土壤pH+增施厩肥+栽培作物的方法来修复土壤生态环境的实验，得出如下结论:

1)可以大幅提高土壤细菌、放线菌和真菌数量，并超过新场水平.

2)可以提高土壤酶的活性，使脲酶、酸性磷酸酶的活性超过新场，使过氧化氢酶的活性与新场基本持平，脱氢酶的活性比对照提高12.7倍，但仍低于新场18.4%.

3)土壤生态指标上的恢复是极其明显的，但这能否带来茯苓栽培产量上的恢复尚不能确定，栽培结果如何有待今后实验证明.

［1］王桂娟，王焕章.茯苓的高产栽培技术［J］.林业实用技术，2003，(5):19 －20.

［2］余世金，吴唤玲.茯苓栽培场土壤生态变化的初步研究［J］.安徽农业科学，2008，36(3):14662 －14664.

［3］余世金，孙慧群，王萍，等.茯苓栽培场土壤微生物区系与酶活性变化初探［J］.安徽农业科学，2009，37(16):7585 －7588.

［4］许光辉，郑洪元.土壤微生物分析方法手册［M］.北京:农业出版社，1986:103 －128，249－250，255－257.

［5］关松荫.土壤酶及其研究法［M］.北京:农业出版社，1986:14－15，294 －333.

［6］龙健，李娟，滕应，等.贵州高原喀斯特环境退化过程土壤质量的生物学特性研究［J］.水土保持学报，2003，17(2):47－50.

［7］李成芳，曹凑贵，徐拥华，等.稻鸭与稻鱼生态系统土壤微生物量N和土壤酶活性动态［J］.生态学报，2008，28(8):2906－3912.

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［9］山东临沂地区农科化验室.土壤酶活性的统一测定方法［J］.土壤肥料，1979，(1):48 －49.

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Study on the Ecological Restoration of Soil by Artificial Regulation in Scrap Tuckahoe Cultivation Field

YU Shi－jin，PAN Shao－bing，NIU Zhi－yuan，SUN Hui－qun

(School of Resources ＆ Environment，Anqing Teachers’College，Anqing Anhui 246003，China)

In order to seek for the artificial regulation technology of continuous cropping obstacle of tuckahoe，in scrap tuckahoe fields the method to adjust PH value in the soil，crease farmyard manure，and cultivate crops has been used to restore the soil’s ecological environment，measure the number of bacteria，actinomycetes，fungi，and the activity of soil enzyme including urease，acid phosphatase，dehydrogenase，and catalase.The comparison and contrast were made with the blank group and the new field.The result shows:the method can greatly enlarge the number of bacteria，actinomycetes，and fungi in the soil and their number has surpassed that of the new field;the method can raise the activity of soil enzyme，with the activity of urease’s and acid phosphatase’s surpassing that in the new field，the activity of catalase’s nearly the same as that in the new field，the activity of dehydrogenase’s increasing 12.7 times more than that in the blank group and still 18.4%lower than that in the new field.

tuckahoe;soil ecology;ecological restoration;soil microbe;soil enzyme;

S－3

B

1673－2103(2011)05－0049－04

2011－10－07

安徽省教育厅自然科学基金资助项目(KJ2010B090)

余世金(1962－)，男，安徽岳西县人，副教授，博士，研究方向:环境生态.