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不同地被植物对土壤养分含量和土壤酶活性的影响

2019-05-31 08:05:47 天津农业科学 2019年4期

骆娟 王宏信 耿静

摘    要:地被植物具有改土培肥能力,但其效果因品種而异。试验选取海南三亚园林绿化常用的地被植物地毯草(Axonopus compressus)、蔓花生(Arachis duranensis)、结缕草(Zoysia japonica Steud)、蟛蜞菊(Wedelia chinensis),以自然生草与清耕作为对照,对比分析了不同地被植物对土壤养分和土壤酶活性的影响。结果表明,土壤有机质、全氮和碱解氮含量以蟛蜞菊处理最高;土壤全磷、速效磷和速效钾含量均以自然生草处理最高而蟛蜞菊处理最低;土壤全钾含量以地毯草处理最高而自然生草处理最低。土壤蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性均以蟛蜞菊处理最高;土壤酸性磷酸酶活性则以自然生草处理最高而蟛蜞菊处理最低。土壤脲酶和过氧化氢酶活性与碱解氮含量极显著正相关(P<0.01),蔗糖酶活性与土壤有机质含量极显著正相关(P<0.01),酸性磷酸酶活性与土壤全磷、速效磷含量显著正相关(P<0.05)而与土壤全氮含量显著负相关(P<0.05)。

关键词:地被植物;土壤;养分;酶活性

中图分类号:S688.4,Q938.1+3           文献标识码:A           DOI 编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2019.04.005

Effects of Different Ground Cover Plants on the Soil Nutrient Content and Soil Enzyme Activities

LUO Juan, WANG Hongxin, GENG Jing

(Academician Workstation of ZHAI Mingguo, University of Sanya, Sanya, Hainan 572000, China)

Abstract:Garden cover plants can enrich and improve the soils, but the effect varied from different plant cultivers. The experiment was conducted with four different garden cover plants (Axonopus compressus, Arachis duranensis, Zoysia japonica Steud, Wedelia chinensis) which were widely used in horticulture of Sanya city, Hainan province, and the natural grass and clean tillage were as control, to analyze the different garden cover plants on soil nutrient contents and enzyme activities. The results showed that in all the six treatments, soil organic matter, total nitrogen and alkali-hydrolyzed nitrogen content were highest in the W. chinensis treatment; soil total phosphorus, available phosphorus and available potassium content were highest in natural grass treatment but lowest in W. chinensis treatment; soil total potassium content was highest in A. compressus treatment but lowest in natural grass treatment. The activity of soil invertase, soil urease and soil catalase were highest in W. chinensis treatment, and the activity of soil acid phosphatase was highest in natural grass field but lowest in W. chinensis treatment. The activity of soil urease and catalase had significantly positive correlation with the soil alkali-hydrolyzale nitrogen content (P<0.01), the activity of soil invertase had significantly positive correlation with soil organic matter content (P<0.01), the activity of soil acid phosphatase had significant positive correlation with soil available phosphorus content(P<0.05) but significant negative correlation with soil total nitrogen content (P<0.05).

Key words: garden cover plants; soil; nutrient content; enzyme activities

地被植物通常指连片生长,能较好地覆盖地面、扩展能力较强且相对低矮的植物,包括草本、藤本、木本、多肉及蕨类植物等[1]。地被植物是园林建设必不可少的绿化材料,他们不仅提供了大面积的绿化景观,为风景园林提供重要的背景色,同时也在改善环境、护坡固堤及改良土壤等方面发挥着重要的作用。三亚市位于中国海南岛最南端,为热带海洋性季风气候,自然风光及历史文化特色鲜明,被人们称为“东方夏威夷”,成为国内外知名的旅游胜地。多年来,三亚一直致力于国家园林城市建设,不断完善花园城市的形象,推行全面绿化、立体绿化、特色绿化的理念,城市园林景观不断发展进步。随着城市建设水平的快速发展,城市地被绿化的要求也在不断提高,然而,由于海南独特的气候及土壤环境,地被绿化常出现斑秃退化、生长状态不佳、绿化缺乏特色以及后续养护管理费用高昂等问题。如何评价地被植物对地方环境的适应性,选择适宜的地被绿化材料提高城市绿化水平、降低养护成本、建立科学的园林绿化体系逐渐受到关注。

一方面,土壤为植物生长提供必须的营养、水分、氧气等环境条件,反过来植物的生长发育也影响着土壤的理化性质,植物的凋落物以及根系分泌物等直接影响着土壤养分和土壤酶活性变化[2-3]。除了土壤中的各类养分元素外,各种土壤酶类直接参与土壤中养分物质的迁移、转化、固定等环节,影响着土壤的新陈代谢及理化特征[4]。因此,很多研究都把土壤酶活作为指示土壤质量变化的关键因子[5]。地被绿化植物不仅具有改善城市小气候、净化空气、水土保持、涵养水源等作用,也有利于培肥土壤、改善土壤环境、促进生态平衡[6]。胡卫萱等[7]研究表明,不同绿化配置模式对城市土壤酶活性产生不同影响,如地被植物三裂叶蟛蜞菊长期生长改变了土壤的理化性质,增加了土壤中可利用的养分含量[8]。

鉴于此,本研究初步选取了三亚地被绿化常见的草本植物:地毯草(Axonopus Compressus)、蔓花生(Arachis  duranensis)、结缕草(Zoysia japonica Steud)、蟛蜞菊(Wedelia chinensis)为研究对象,以自然生草和清耕为对照,通过栽培试验对比其在海南典型的山地红壤对土壤养分含量及土壤酶活性的影响,研究不同品种地被植物改土培肥能力,为降低养护成本、改善土壤环境、提升绿化品质提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

试验于2016年6月在海南省三亚市三亚学院苗圃预备地进行(N18°32,E106°55),土质为山地赤红壤,属热带海洋季风气候,年均温25.4 ℃,全年日照时间2 563 h,年均降雨量1 347.5 mm。

1.2 试验材料与处理

试验设置6个处理,分别为:清耕(裸露土地),不栽种植物材料并定期清除杂草;自然生草区,自然生长杂草不进行人工清除(主要为禾本科類杂草);地被植物区,分别人工种植地毯草、蔓花生、结缕草、蟛蜞菊4种地被植物材料。每个处理设3个重复,共18个小区,每个小区面积为4 m×4 m。于2016年5月选取健壮植株进行移栽,其中清耕区定期清除杂草,自然生草区任杂草自然生长。根据天气状况定期人工浇水,保持所有小区其他管理水平尽量一致。

1.3 土壤取样及测定方法

于2017年6月中旬(地被植物盖度达70%以上),选取连续晴朗天气,对处理的各个小区进行土壤取样,每个小区采取五点取样法,去除土壤表面枯枝落叶等杂物后取0~10 cm土层(根系主要分布区域)的土壤,土壤样品充分混合、研磨、过筛后分为两份,一份存于4 ℃冰箱,尽快测定土壤酶活性,另一份土样风干后测定土壤的氮、磷、钾及有机质等。

土壤有机质采用重铬酸钾容量法;土壤全氮采用凯氏定氮法;碱解氮采用扩散法;全磷采用氢氧化钠碱熔-钼锑抗比色法;有效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法;全钾采用碳酸钠碱熔法;有效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度计法。土壤酸性磷酸酶采用对硝基苯酚二钠比色法;脲酶采用苯酚钠比色法;蔗糖酶采用3,5-二硝基水杨酸比色法;过氧化氢酶采用容量法。

1.4 数据处理与分析

数据分析采用SPSS19.0进行差异显著性分析(Duncan法,P<0.05)和Pearson相关分析(双侧检验,P<0.05,P<0.01),采用Origin8.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同地被植物对土壤养分的影响

由表1可知,不同地被植物生长区土壤有机质含量表现为:蟛蜞菊>自然生草>蔓花生>清耕>结缕草>地毯草,其中蟛蜞菊地块比清耕提高了37.51%,差异显著(P<0.05),结缕草和地毯草地块与清耕无显著差异(P>0.05),其他处理间差异均显著(P<0.05);土壤全氮含量表现为:蟛蜞菊>清耕>蔓花生>地毯草>结缕草>自然生草,各处理均与自然生草差异显著(P<0.05),蟛蜞菊和结缕草之间差异亦显著(P<0.05),其他处理间差异均不显著(P>0.05);碱解氮含量表现为:蟛蜞菊>自然生草>清耕>蔓花生>地毯草>结缕草,蔓花生、自然生草和清耕地块差异不显著(P>0.05),其他处理间差异均显著(P<0.05);全磷含量表现为:自然生草>地毯草>结缕草>蔓花生>清耕≈蟛蜞菊,自然生草和地毯草与蟛蜞菊和清耕差异显著(P<0.05),其他处理间差异均不显著(P>0.05);速效磷含量表现为:自然生草>地毯草>结缕草>蔓花生>清耕>蟛蜞菊,蟛蜞菊与清耕、结缕草与地毯草和蔓花生差异不显著(P>0.05),其他处理间差异均显著(P<0.05);全钾含量表现为:地毯草>结缕草>清耕>蔓花生>蟛蜞菊>自然生草,地毯草与结缕草、蔓花生与清耕和蟛蜞菊差异不显著(P>0.05),其他处理间差异均显著(P<0.05);速效钾含量表现为:自然生草>地毯草>结缕草>蔓花生>清耕>蟛蜞菊,处理间差异均显著(P<0.05)。

2.2 不同地被植物对土壤酶活性的影响

由图1可知,酸性磷酸酶活性表现为:自然生草>地毯草>清耕>结缕草>蔓花生>蟛蜞菊,地毯草与自然生草和清耕、结缕草与清耕和蔓花生差异不显著(P>0.05),其他处理间差异均显著(P<0.05);土壤蔗糖酶活性表现为:蟛蜞菊>自然生草>蔓花生>地毯草>清耕>结缕草,地毯草与清耕差异不显著(P>0.05),其他处理间差异均显著(P<0.05);土壤脲酶活性表现为:蟛蜞菊>清耕>蔓花生>自然生草>地毯草>结缕草,蟛蜞菊与清耕、蔓花生与自然生草、结缕草与地毯草差异不显著(P>0.05),其他处理间差异均显著(P<0.05);过氧化氢酶活性表现为:蟛蜞菊>清耕>自然生草>蔓花生>结缕草>地毯草,蔓花生与自然生草、结缕草与地毯草差异不显著(P>0.05),其他处理间差异均显著(P<0.05)。

2.3 土壤养分与土壤酶活性的相关关系

由表2可知,土壤有机质含量与蔗糖酶活性极显著正相关(P<0.01);全氮与酸性磷酸酶活性显著负相关(P<0.05),而全磷和速效磷含量均与酸性磷酸酶含量显著正相关(P<0.05);碱解氮与蔗糖酶活性显著正相关(P<0.05),与脲酶和过氧化氢酶活性极显著正相关(P<0.01);全钾和速效钾与4种土壤酶活性均无有显著相关性(P>0.05)。

3 结论与讨论

地被植物在生长过程中一方面不断从土壤中吸收养分促进植株的生长,另一方面通过枯枝落叶、死亡根系等凋落物及根系分泌物等方式把养分返回土壤,促进了土壤肥力的提升,养分的吸收与返回最终促进了土壤养分的动态平衡。通过分析研究不同地被植物覆盖下土壤的肥力状况可以了解不同地被植物材料对土壤养分的需求状况及其对土壤的改良培肥能力,对评估不同地被植物的生长及管理水平及其与土壤的互作关系有积极意义。黄睿[9]在海南酸性土壤区种植豆科田菁类植物能提高土壤有机质含量,一年后效果最明显,随着种植年限延长逐渐下降;王慧敏等[10]研究发现在北方茶园间的裸露土地种植芳香植物能显著提高土壤肥力水平;范林洁等[11]发现种植一年生大麦和芦苇后土壤有机质以及氮磷钾含量低于原生地,而两年生大麦、白三叶和紫花苜蓿能明显提高土壤各项养分含量;付美云等[12]研究发现丘陵坡地土壤在草本恢复阶段土壤速效磷含量显著增加。相关研究认为不同植物群落凋落物质和量的区别是引起土壤养分差异的重要因素[13]。

本试验中,土壤有机质和碱解氮含量在菊科植物蟛蜞菊地块显著高于其他处理,其次是自然生草处理,但在禾本科结缕草和地毯草处理相对较低,土壤全氮含量亦在蟛蜞菊处理最高,其次是清耕处理,以自然生草处理最低,表明蟛蜞菊对土壤速效氮含量的提高效果明显;蟛蜞菊处理土壤磷、钾元素含量相对较低,特别是速效磷和速效钾含量在各处理中最低,其中速效钾显著低于其他处理,而自然生草区土壤全磷、速效磷和速效钾含量均为各处理最高,或许与自然生草区人工扰动较少、结构稳定、利于保存可溶性营养元素有关,其次是禾本科地毯草处理区;全钾含量则在禾本科地毯草处理区最高,其次是禾本科结缕草区。综合说明,4种地被植物中,蟛蜞菊和蔓花生有助于土壤有机质和氮素含量的提高,而禾本科结缕草和地毯草则有助于磷和钾含量的增加。

土壤酶活性也是反映土壤健康状况的重要指标,土壤脲酶可以分解土壤中的尿素,其活性与土壤的供氮能力密切相关[14-15]。本研究中土壤脲酶与土壤碱解氮含量极显著正相关,其中禾本科植物地毯草和结缕草的土壤脲酶活性最低,蟛蜞菊和清耕地块最高,蔓花生和自然生草地块居中。柯展鸿等[8]研究发现地面生长蟛蜞菊3个月后土壤脲酶活性比裸土对照显著降低,与本研究结果不一致,或许是受到种植时间和土质类型等因素影响。土壤蔗糖酶又称为转化酶,与土壤有机碳循环相关[16],不同处理中蟛蜞菊地块蔗糖酶活性最高,自然生草区其次,结缕草地块最低,相关分析亦表明,蔗糖酶与土壤有机质含量极显著正相关与碱解氮显著正相关。磷酸酶参与土壤磷代谢[17],本研究中土壤酸性磷酸酶与土壤全磷、速效磷显著正相关,而与全氮显著负相关,各处理中自然生草区土壤磷酸酶活性最高,其次是地毯草处理区。土壤过氧化氢酶能促进多种化合物的氧化[8],本研究土壤过氧化氢酶与碱解氮极显著正相关,各处理中蟛蜞菊地块过氧化氢酶活性最高而结缕草和地毯草最低。综合而言,蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性均在蟛蜞菊地块最高而在禾本科植物结缕草和地毯草中相对较低,或许表明不同品种植物生长状况对土壤酶活有一定影响。

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