加药防草布覆盖对赣南脐橙土壤生物学性质和根系的影响

管冠 张思 郭富鹏 郭等等 霍书怀

摘要：柑橘黄龙病作为一种严重的病害，对柑橘的生长造成了巨大影响。在黄龙病流行区域利用加药防草布防草防虫，有利于柑橘黄龙病的防治，与化学农药防治柑橘木虱相比对环境更为友好。为明确土壤生物学性质及根系生长对加药防草布覆盖的响应过程，以赣南脐橙土壤为研究对象，设置不同加药防草布覆盖处理，开展盆栽试验。通过土壤农化分析、土壤微生物数量检测、土壤酶活性分析及根系扫描等技术手段对土壤理化性质、土壤生物学性质和根系生长进行测定分析。结果表明，随着处理时间的延长，防草布覆盖处理的微生物数量和土壤酶活性较清耕处理更高，但加药处理对微生物数量的提高有所抑制，且加药处理的磷酸酶、蔗糖酶活性总体高于不加药处理；各处理根系活力整体呈先升高后降低再升高的趋势，且加药防草布处理的根系形态总体要好于清耕处理。综上所述，适当浓度的加药防草布处理有利于提高脐橙根系活力，形成良好的根系形态；但加药防草布覆盖对细菌、真菌、放线菌的生长有一定的抑制作用。

关键词：加药防草布；赣南脐橙；根系；土壤生物学性质；柑橘黄龙病

中图分类号：S666.404  文献標志码：A

文章编号：1002-1302（2023）24-0147-08

赣南地区属于柑橘黄龙病流行区，严重制约赣南脐橙的可持续发展。目前，化学防治柑橘木虱是防治柑橘黄龙病的重要措施［1］。柑橘木虱的发生与抽发新梢密切相关，且柑橘叶片相对密集，要保护柑橘树免受其危害，就必须实现对木虱的全面、高效、长期防治。叶面施药时喷洒不均匀，施药时间和次数难以控制，造成用药过度频繁且效果不佳［2］。与叶面喷雾相比，滴灌施药具有诸多优势：药剂能够定导分布；降低农药使用的投入成本；减少对土壤和作物的机械损伤；可以代替叶面施药或减少叶面施药的用药量；降低对非靶标生物的影响等［3-6］。滴灌作为一种导向的施药方式，定向将农药施用于根部区域，并通过根系吸收转移到新嫩梢，对柑橘木虱进行精准化、简约化防治，减少和消除黄龙病传播的机会，能有效防控黄龙病的传播［7］。加药防草布就是利用滴灌的原理，将药物放入防草布中，最后通过自然降雨降解到土壤中，达到除草防虫的效果。

土壤微生物作为土壤生态系统中的重要生物组分，在植物生长及土壤微环境调节过程中发挥着不可替代的重要作用［8］。土壤微生物推动着土壤有机质分解、养分转化以及矿质元素循环等一系列生化反应过程，对土壤肥力的形成、维持生态系统稳定具有重要意义［9］。土壤微生物的数量和群落结构多样性可以有效而敏感地反映出土壤环境中的细微变化，可以用来衡量土壤质量状况［10-11］。近年来，众多研究表明，实施地表覆盖对土壤微生物有较好的影响，同时还具有增肥、保肥和提高土壤营养元素有效性的作用。这是因为覆盖层内水汽的胀缩运动使层内土壤变得越来越疏松，同时覆盖造成了高温多湿的土壤环境，有利于微生物的生产与繁衍，土壤理化性质得以改善，土壤微生物丰富度和多样性也随之提高。李旺霞等研究发现，防草布有利于提高土壤微生物数量、土壤酶活性以及马铃薯产量［12］。宋凤斌研究发现，在玉米不同生育时期，防草布覆盖处理的土壤细菌、放线菌、真菌数量均高于清耕栽培［13］。罗玲等在避雨栽培的葡萄园中的试验研究结果表明，地布、透明防草布和反光膜的覆盖可以提高土壤细菌和真菌的数量，降低放线菌数量［14］。

土壤酶是土壤中具有催化作用的重要生物活性物质，参与土壤中各种生化过程和系统中物质的循环过程。土壤动植物残体、植物根系分泌物和土壤微生物是土壤酶的主要来源。土壤酶活性能够表征土壤酶的存在，也是评价土壤肥力的指标，通常被认为是反映土壤质量的重要指标［15-16］。目前，防草布覆盖对土壤酶活性的影响研究结果不尽相同。张剑研究发现，防草布覆盖有效提高了土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶的活性，这是因为在水热状况适宜的情况下土壤酶活性得到显著提高［17］。孙萌等研究发现，在核桃生长期内，有机物覆盖处理的土壤过氧化氢酶、中性蛋白酶、脲酶、纤维素酶活性均有不同程度的提高，这是由于有机物覆盖改变了园地土壤环境，同时随着覆盖材料的不断分解，增加了土壤养分含量，即增加了酶促反应的底物，有利于反应的正向进行，从而提高了土壤酶活性［18］。樊俊等对烟草的研究表明，防草布覆盖处理主要提高了烟草田土壤酸性磷酸酶活性，而对脲酶、蔗糖酶和纤维素酶活性影响规律不明显［19］。

根系作为植物生长的重要器官，不仅具有许多重要的生理功能，如吸收、固定、贮藏、合成和繁殖，而且还深深地影响植物对环境的适应性［20］。根的生长情况和活力水平直接影响植株地上部生长、营养状况及产量水平。前人研究结果表明，与常规处理相比，覆盖栽培处理提高了苹果根系的鲜质量和活力，而且还改善了苹果根系的形态参数，使苹果根系的总根长、根系表面积和根系体积均有所提高［21］。李泽斌研究发现，与对照相比，防草布覆盖的柑橘根系总长度、根总表面积、根总体积、根干质量和根系活力分别上涨了37.7%、46.0%、54.3%、41.7%、103.8%［22］。王进的试验证明，无覆盖表土层土壤容易出现板结，根系发育相对较差，而覆盖处理改善了土壤理化性状，使土壤保持疏松状态，土壤中的水气更加容易进行交换，对树体根系生长发育更加有利［23］。平地全降解膜覆盖种植、垄覆降解膜沟种植、连垄全降解膜覆盖种植3种覆盖处理的根长、根表面积、根体积以及根干质量均显著高于CK处理，根系密度较CK分别增加了9.23%、13.85%、16.92%［24］。防草布覆盖还能够促进板栗细根生长，防草布覆盖使板栗初花期的根长、根表面积、根体积分别提高了34.01%、34.72%、37.60%，成熟期分别提高了12.85%、27.45%、40.36%［25］。

本试验主要研究了加药防草布覆盖栽培对赣南脐橙土壤性质、根系及叶片的影响。系统分析影响脐橙长势的各种因素以及加药防草布对柑橘黄龙病的防治效果，以期研发出脐橙栽培专用的加药防草布，这对于江西省脐橙果园土壤的可持续利用及提高脐橙果品质量具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地点位于江西省赣州市赣南师范大学校内温网室试验基地（114.8°E，25.8°N），取样时间为2022年5—10月。本试验选用赣南脐橙的代表性品种纽荷尔，以目前江西省黄龙病流行区中性土壤为研究对象，采用加药防草布覆盖。盆栽土壤与有机肥按体积比3 ∶1充分混合，有机肥质量约3.5 kg/盆。混合前土壤的基础理化性质见表1。各处理水、肥条件等管理措施均一致。每个处理包含3次重复，设计6个小区，15株/小区，共90株。

试验根据不同加药量共设置5个处理：（1）清耕（CK）；（2）覆盖防草布有效成分为0 g/m2浓度噻虫嗪（T0）；（3）覆盖防草布有效成分为0.379 7 g/m2噻虫嗪（T1）；（4）覆盖防草布有效成分为 0.759 4 g/m2 噻虫嗪（T2）；（5）覆盖防草布有效成分为1.139 1 g/m2浓度噻虫嗪（T3）。

1.2 取样方法

盆栽试验布置完毕后，1个月取样1次，取样方式为破坏性取样，持续半年时间。待测土壤样品取自0～15 cm土层，土壤样品分为2份：第1份先用不锈钢铲以块状挖取，分成粒径1～2 cm大小的土块，剔除雜质后，自然晾干，用于土壤理化性质、微生物数量、酶活性的测定；第2份新鲜土样剔除杂物后，4  ℃ 冰柜保存，用于土壤磷酸单酯酶活性的测定。脐橙根系从盆栽中取出后，装入自封袋，然后用清水洗净，用于根系活力及根系形态参数的测定。

1.3 试验方法

1.3.1 土壤中噻虫嗪含量的测定

准确称取过20目筛的土壤样品5 g，分别添加0.1、0.5、1.0 mg/L的标准溶液，置于50 mL离心管中，加入2.5 mL纯水，涡旋2 min；加入5 mL色谱纯乙腈，涡旋2 min；超声30 min，放入-18 ℃冰箱；称取2.0 g无水硫酸镁和0.5 g氯化钠，加入上述离心管中，在4 000 r/min状态下离心5 min，准确吸取上清液1 mL，减压浓缩（40 ℃）至干，用2.0 mL甲醇重新溶解后过 0.22 μm 有机滤膜，在高效液相色谱仪上测定。

1.3.2 土壤微生物数量测定

采用牛肉膏蛋白胨培养基平板混菌法进行细菌数量的测定；采用孟加拉红培养基平板混菌法进行真菌数量的测定；采用高氏l号培养基平板混菌法测定放线菌数量［26］。

1.3.3 土壤酶活性测定

采用靛酚蓝比色法测定土壤脲酶的活性［27］；采用对硝基苯磷酸盐法测定土壤磷酸单酯酶的活性［28］；采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定土壤蔗糖酶的活性［29］。

1.3.4 根系活力测定

植株根系活力测定采用 TTC 法［30］；根系形态参数采用Epson扫描仪获得，并使用WinRHIZO图像分析软件分析：将根系从营养钵中小心取出，洗净后轻放在测根盘上并将根系铺展开来，然后打开根系扫描仪扫描获取根系构型扫描图片，用植物图像分析仪测定各根系参数。

1.3.5 数据处理与分析

试验所得数据用Excel 2019进行处理和绘图，采用SPSS 21进行差异显著性检验（最小显著差异法）和相关性分析（皮尔逊相关系数法）。

2 结果与分析

2.1 农药残留

由图1可知，随着试验时间延长，加药处理的土壤噻虫嗪残留量都呈下降趋势，且都呈T3＞T2＞T1的趋势。加药防草布覆盖栽培6个月后，加药处理的噻虫嗪残留量相比第1个月都明显下降。

由图2可知，随着试验时间延长，叶片的噻虫嗪残留量先上升后下降，且每个月的噻虫嗪残留量都是T3＞T2＞T1，在7月达到峰值后又快速下降，10月时残留量较低。

2.2 加药防草布栽培对脐橙根系活力的影响

防草布覆盖栽培后，5—6月，各处理根系活力都上升，加药处理的根系活力大都低于CK（T2高于CK）；6—7月，除CK外，其他处理根系活力都呈下降趋势；7—10月，CK、T0都是先下降后上升，T2先下降后上升再下降，T1先上升后下降再上升，T3则一直上升。整体而言，各处理都呈先升高后降低再升高的趋势，呈“N”字形。前期防草布覆盖处理的根系活力大都低于CK；后期加药防草布处理除T2外逐渐呈趋于或高于CK的趋势（图3）。

2.3 加药防草布栽培对脐橙根系形态参数的影响

由表2可知，防草布覆盖栽培1个月后，根总长、根表面积和根平均直径都是CK处理组最低，T1处理组最高；T1处理根体积最大，与T3差异最明显；T0处理的根尖数最少，加药处理组根尖数均高于不加药处理。2个月后，各个处理的根总长都有所上升，根总长、根表面积、根平均值直径和根尖数都是CK处理最低，T3处理最高；CK处理的根体积最低，且只与T0存在显著性差异。3个月后，各个处理根形态参数都大幅提升，且各形态参数都是CK处理的最高，T2处理的最低。4个月后，T3处理的各项形态参数大幅上升，根总长、根表面积、 根体积和根尖数都为最高，且防草布覆盖处理的数值都要高于CK组；根平均直径则是T0最高，CK处理组最低。5个月后，根总长、根表面积和根体积都是T3最高，CK最低；T0的根平均直径最高，与CK、T1存在显著差异；T3的根尖数亦是最高，T2最低。6个月后，除根尖数和根平均直径T0最高外，其余各项形态参数都是T3处理组的最高，T1处理的各项参数都是最低，且与其他处理有显著差异。

2.4 加药防草布覆盖栽培对土壤微生物的影响

由表3可知，防草布覆盖栽培1个月后，CK处理的细菌和真菌数量最高，最低的分别是T1和T2。CK的放线菌数量最低，较最高的T2处理减少了30.0%。2个月后，各处理微生物数量都有所上升。细菌和真菌的数量都是T3处理最低，T1处理最高。放线菌数量是CK处理最低。3个月后，各处理微生物数量都明显下降，T0的细菌数量最低，CK最高。真菌、放线菌都是T3处理最高。微生物数量在加药处理组呈T3＞T2＞T1的趋势。4个月后，T1的细菌、真菌、放线菌数量都是最高，且加药处理随浓度增高，微生物数量降低。5个月后，CK处理组细菌、放线菌数量最高，T1的真菌数量最高，加药处理中只有T1处理的真菌、放线菌数量高于T0处理，细菌数量则呈T3>T0>T1>T2。6个月后，T2细菌的数量最高，T3处理组最低。T2处理的真菌和放线菌数量最低，不加药处理的真菌数量低于加药处理（除T2外），在放线菌数量方面则相反，且T0数量最高。

2.5 加药防草布覆盖栽培对土壤酶活性的影响

2.5.1 土壤脲酶活性

由图4可知，防草布覆盖栽培1个月后，T1的土壤脲酶活性最高，T2的脲酶活性最低；2个月后，T1和CK的脲酶活性更高，T3的脲酶活性降到了最低；3个月后，T1的活性大幅下降至最低，T0的脲酶活性最高，加药处理组土壤脲酶活性呈T3>T2>T1；4个月后，T1的脲酶活性最高，且T2>T3；5个月后，T1脲酶活性最高，CK、T0、T3处理间无显著差异；6个月后，与CK相比，防草布覆盖处理的脲酶活性都增加了。

2.5.2 土壤磷酸酶活性

由图5可知，防草布覆盖栽培1个月后，T1和T2的磷酸酶活性最高，T0的磷酸酶活性最低，且CK>T3；2个月后，T0处理的磷酸酶活性有所上升，加药处理的活性都下降，且T1、T2的磷酸酶活性最低；3个月后，加药处理的磷酸酶活性都开始上升，CK活性最高；4个月后，各处理的磷酸酶活性都上升了，T2大幅上升至活性最高；5个月后，各处理磷酸酶活性持续上升，CK磷酸酶活性最低，T3磷酸酶活性最高。6个月后，T0的磷酸酶活性高于CK，且加药处理T1、T2、T3的磷酸酶活性都低于不加药处理T0，同时T1、T2、T3之间的磷酸酶活性与加药浓度呈负相关，即三者的磷酸酶活性由大到小为T1>T2>T3。

2.5.3 土壤蔗糖酶活性

由图6可见，防草布覆盖栽培1个月后，T0处理蔗糖酶活性最高，加药处理中只有T1活性比CK低；2个月后，CK的蔗糖酶活性最高，加药处理中只有T1的活性高于T0；3个月后， CK的蔗糖酶活性最高，加药处理的蔗糖酶活性高于不加药处理；4个月后，CK处理蔗糖酶活性最低，且加药处理的蔗糖酶活性高于不加药处理；5个月后，CK的蔗糖酶活性仍是最低，T2的蔗糖酶活性最高，且T0>T3>T1；6个月后，各处理的蔗糖酶活性都有所提高，CK处理的蔗糖酶活性最低，T3的蔗糖酶活性最高，且T0>T2>T1。

2.6 微生物数量和土壤酶活性相关性分析

由表4可知，防草布覆盖栽培下，细菌、真菌和放线菌三者间的数量都呈极显著正相关，其中1个的数量增长，另外2个的数量也会增长；细菌、真菌、放线菌的数量与土壤脲酶活性不存在显著相关性，与土壤磷酸酶活性呈极显著负相关，而与土壤蔗糖酶活性则呈显著或极显著正相关；土壤酶活性之间除蔗糖酶和脲酶呈显著正相关外，其他酶活性之间不存在相关性。

3 讨论与结论

杨志晓等对烤烟根系活力的研究发现，覆盖栽培下的根系活力显著高于清耕栽培［31］。本试验研究结果与之相似，随着覆盖栽培时间的延长，各处理的根系活力均有所提高，防草布覆盖处理的根系活力总体趋于或高于CK，且加药处理的根系活力大都高于不加药处理，加药处理的增长幅度除T2外都高于CK，这说明加药防草布覆盖栽培有助于提高赣南脐橙的根系活力。从试验结果来看，防草布覆盖处理的根系形态参数较CK整体显著增加，尤其T3处理，这与杨萍对苹果根系的研究结果［21］相似，覆盖处理使苹果根系总根长、根系表面积和根系体积有所提高，说明防草布覆盖处理有助于促进植株根系形态的生长。但加药处理组除T3外的其他处理根系形态参数均低于T0，这可能与加药浓度有关，一定范圍内，浓度越高，根系形态表现越好。

本试验研究结果表明，随着处理时间的延长，后期防草布覆盖处理组的细菌和真菌数量增长幅度大体上要高于CK，且整体上加药处理的数量比不加药处理低，这说明防草布覆盖处理能促进微生物的生长，加药处理抑制细菌、真菌的生长，后期出现的加药处理下细菌或者真菌数量更高的情况，可能是因为农药降解、浓度变低。放线菌的数量基本上都是T0处理高于CK，这说明防草布覆盖可以促进放线菌数量增长。这与李正鹏等在烟田进行覆盖栽培试验的结果相似：覆盖处理的根际土壤放线菌总量显著高于不覆盖处理（P<0.05）［32］。但加药处理的放线菌数量又要比CK处理的低，这说明加药防草布抑制了放线菌的数量增长。

本试验研究结果表明，整体上CK和T0处理的脲酶活性都先增后减，T1处理的脲酶活性大都高于T2和T3处理。随着处理时间的延长，CK的脲酶活性低于不加药防草布覆盖处理，说明防草布覆盖在一定程度上可以提高脲酶活性，前期出现的CK处理活性更高的现象，可能与降水有关，未加防草布覆盖的土壤透气性更好，对微生物影响更小。这与要凯等的研究结果相似：覆盖栽培可提高马铃薯连作田土壤脲酶活性［33］。不同时期加药处理的脲酶活性无明显规律，这说明土壤脲酶活性与加药处理没有绝对的关系，但与加药浓度有关。总体上加药处理的磷酸酶活性先降低后升高，随着处理时间的延长，加药防草布处理的磷酸酶活性高于CK，且呈现低浓度促进，高浓度抑制的规律，这说明加药防草布在一定程度上可以提高磷酸酶活性。防草布覆盖栽培前期，CK的磷酸酶活性较高，后期防草布覆盖栽培的活性高于CK，说明防草布覆盖有利于提高土壤磷酸酶的活性。有研究也表明，地膜覆盖处理的碱性磷酸酶和蔗糖酶活性较无地膜处理高［34］。与脲酶、磷酸酶活性规律一样，总体上在防草布覆盖栽培的前期，CK处理的蔗糖酶活性较防草布覆盖处理更高，后期防草布覆盖的蔗糖酶活性会高于CK。陈俊朴等在樱桃园的覆盖栽培试验显示，防草布覆盖栽培下土壤的蔗糖酶、脲酶活性均显著高于清耕处理［35］，且加药处理的蔗糖酶活性基本高于不加药处理，这说明加药防草布覆盖可以提高蔗糖酶活性。

综上所述，可得出以下结论：加药防草布覆盖栽培前期各处理根系活力都上升，防草布覆盖处理的根系活力大都低于CK。各处理都呈先升高后降低再升高的趋势，整体规律呈“N”字形。后期加药防草布处理根系活力总体趋于或高于CK。防草布覆盖栽培在一定程度上确实有利于微生物数量的生长。但加药防草布覆盖对其有一定的抑制作用，且影响效果与加药浓度密切相关。对比CK而言，防草布覆盖有利于提高脲酶、磷酸酶、蔗糖酶的活性，加药防草布对磷酸酶、蔗糖酶的活性有促进作用，且T3处理效果较好，但对脲酶活性的影响无绝对的关系。

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