沿海滩涂增施氮肥对马齿苋生长发育及土壤微生物环境的影响.docx

    沿海滩涂增施氮肥对马齿苋生长发育及土壤微生物环境的影响    刘冲　王茂文　邢锦城　丁海荣　朱小梅　赵宝泉　董静　温祝桂　洪立洲Reference：为明确沿海滩涂上增施氮肥对马齿苋生长发育及土壤微生物环境的影响，通过田间小区试验研究了5个氮肥水平（CK；N1：100 kg/hm2；N2：150 kg/hm2；N3：200 kg/hm2；N4：250 kg/hm2）对马齿苋生长发育、土壤养分及土壤微生物特性的影响结果表明：增施氮肥能显著改善马齿苋生长发育，提高其生物产量，其中N3、N4达显著水平，鲜质量分别比对照增加19.3%、18.9%；增施氮肥后，土壤盐分呈现逐渐下降的趋势，土壤各养分指标呈现上升的趋势N3水平下，土壤盐分仅为对照的88.6%，土壤全氮含量、有机质含量分别比对照增加21.5%、16.9%；在沿海滩涂上施用氮肥，土壤微生物群落物种丰富度指数、均匀度指数均高于CK处理，且施氮量越大，指数值越大，N3、N4水平达显著差异氮肥用量越大，优势度指数越小由此可见，在沿海滩涂上增施氮肥，可显著改善马齿苋的生长发育，促进其生长；增施氮肥能够增加土壤养分，降低土壤盐分，提高土壤微生物多样性，增加土壤微生物活性，起到改善土壤生态环境的效果，且以N3和N4效果最佳。

Keys：马齿苋；氮肥；生长发育；土壤微生物；土壤生态S158.3 ： A ：1002-1302（2017）19-0208-03收稿日期：2016-05-10基金项目：江苏省农业科技自主创新资金[编号：CX（14）2046]作者简介：刘 冲（1984—），男，江苏盐城人，硕士，助理研究员，主要从事耐盐植物栽培利用研究E-mail：[email protected]通信作者：洪立洲，研究员，主要从事土壤肥料与盐土农业工程研究E-mail：[email protected] 隨着我国人口的增长和城市交通建设用地的不断增加，有限的耕地资源不断减少，人地矛盾空前严峻[1]我国东部沿海具有广阔的滩涂土地资源，且每年可以形成约2万hm2的淤泥质滩涂，这为全国特别是沿海省份的长期发展提供了最实际的耕地后备资源[2]滩涂土壤属于特殊原始土壤，最显著的特征就是盐分含量高，养分含量低[3]氮是植物必需的主要营养元素之一，参与植物体内许多重要化合物的组成及多种营养代谢，与植物的生长发育及产量和品质的形成关系密切[4]施用氮肥是现代农业的一项标志性措施，其对作物产量的提高使全球70亿人口得以存活[5]研究表明，在盐碱地上，控释氮肥的施用能有效提高棉花的抗逆性，减缓衰老，获得较高产量[6]；还可降低土壤中的Na+浓度，降低盐害[7]。

马齿苋（Portulaca oleracea L.）为马齿苋科一年生草本植物，药食两用，具有肉质、多汁型叶片；叶片具有保持水分的细胞，能抵御一定的盐分胁迫[8]；且在高盐分地区马齿苋仍能获得较高的产量[9]本研究通过田间试验，探讨了沿海滩涂上增施氮肥对马齿苋生长发育及土壤养分、土壤微生物特性的影响，以期为沿海滩涂马齿苋人工栽培中氮肥的营养措施及改良沿海滩涂土壤生态环境提供指导依据1 材料与方法1.1 试验地点与供试土壤试验地点位于江苏省大丰市金海农场滩涂试验基地，东距黄海约6 km，处于北亚热带季风气候区，年均降水量 1 058.4 mm，主要集中在6—8月供试土壤为冲积盐土类，土壤盐渍化是制约该地区农业生产发展的主要障碍因子试验地土壤理化性质见表11.2 试验设计及田间管理每处理3次重复，采用完全随机区组设计试验小区长4 m，宽3 m，面积为12 m2，四边均设有保护行，以防侧渗和互溢供试植物为马齿苋，取江苏沿海地区农业科学研究所培育的苏马齿苋2号上年采收种子供试验平整小区时使用尿素作为氮肥，氮肥30%、磷肥（P2O5）135 kg/hm2作基肥剩余的氮肥均分3次以尿素形态分别在马齿苋的苗期、分枝期和花期作为追肥施入。

1.3 测定项目及方法土壤基本理化指标测定采用文献[10]的方法Biolog方法步骤：10 g土壤外加95 mL无菌的 0.145 mol/L NaCl溶液，在摇床上振荡15 min，然后将土壤样品稀释至1×10-3，再从中取125 μL该悬浮液接种至革兰氏阴性板的每一个孔中，最后将接种好的板放至25 ℃的恒温培养箱中培养，每隔一定的时间（4 h）于波长为595 nm处的Biolog在电脑显示屏上读数[11]1.4 数据分析试验数据采用SPSS 13.0软件进行统计分析2 结果与分析2.1 增施氮肥对马齿苋生长发育的影响由表2所示，随着氮肥的施用，马齿苋生长发育显著改善，各项生长指标均呈现上升的趋势以地上部鲜质量为例，随着施氮量的增加，鲜质量均显著高于对照，其中，N3、N4水平下，鲜质量分别为对照的119.3%、118.9%2.2 增施氮肥对土壤盐分含量的影响从图1可以看出，随着氮肥的施用，土壤盐分呈现逐渐下降的趋势其中，在N1水平下土壤盐分略有下降，但差异不显著；在N2～N4水平下，土壤盐分显著下降，N3水平时，土壤盐分仅为对照的88.6%2.3 增施氮肥对土壤养分含量的影响从表3可以看出，随着施氮量的增加，土壤各养分指标变化不一。

土壤全氮含量在N1～N4水平下，分别比对照增加6.1%、15.3%、21.5%、23.1%土壤有机质含量亦显著增加，N3、N4水平下，比对照增加16.9、17.6%土壤全磷及全钾含量呈现上升的趋势，但增加幅度小于全氮，且在N3、N4水平下略有下降，但依然高于对照土壤pH值随着施氮量的增加变化不显著endprint2.4 氮肥对土壤微生物群落功能的影响从表4可以看出，在沿海滩涂上施用氮肥，土壤微生物群落物种丰富度指数（H）、均匀度指数（E）均高于CK处理，且施氮量越大，指数值越大，在N3、N4水平达显著差异（P<005）H、E等2项指数表示微生物的功能多样性，其值越大，表明微生物群落功能多样性越高分析其原因，主要是沿海滩涂上缺乏氮素，追施氮肥不仅增加了土壤氮素含量，还改善了土壤的物理化学性质，给微生物提供了合适的生存环境，从而使土壤微生物丰富度增加Simpson优势度指数（Ds）反映了各物种种群数量的变化情况，指数越大，说明群落内微生物优势种的地位越明显，其多样性较差本研究中，氮肥用量增大，Ds数值越小，N4水平下数值仅为对照的90.1%，进一步说明了施用氮肥可显著改善沿海滩涂土壤微生物生存环境。

3 讨论与结论作物的高产、优质是以较高的生物量为前提的，而生物量的累积是以养分吸收为基础，养分吸收与生物量的积累关系密切[12]氮素营养是调控作物生长发育的重要手段[13]沿海滩涂土壤养分低，增施氮肥不仅可以促进作物生长发育和产量积累，还能显著降低土壤Na+含量，增加土壤有机质、氮、磷、钾和微生物数量[14]农田微生物与无机氮肥的关系密切，尽管土壤微生物只为土壤有机质的1%～5%，但支配养分供应中，土壤微生物量不仅充当许多基础反应的生物催化剂，还相当于土壤N、P元素的快速周转库[15-17]王健等通过对比试验研究了尿素对油松刺槐混交林土壤微生物种群的影响，结果表明，尿素处理能够显著增加土壤微生物种群的数量，与对照相比，生长季平均增加了18.4%[18]本试验系统地研究了沿海滩涂上增施氮肥对马齿苋生长发育及土壤微生物环境的影响结果发现，增施氮肥可显著改善马齿苋生长发育，提高其生物產量，N3、N4水平较为显著对土壤环境而言，沿海滩涂上增施氮肥，可降低土壤盐分，增加土壤养分，尤其是土壤全氮、土壤有机质含量，且在N3、N4水平较为显著Biolog的主成分分析显示了微生物群落在不同处理下对碳源利用的响应，是反映土壤微生物群落结构特征的有效手段[19]。

土壤微生物群落与土壤肥力之间有着密切关系，土壤养分含量高低在很大程度上影响着土壤微生物量与生理功能多样性本研究中，在沿海滩涂上施用氮肥，土壤微生物群落物种丰富度指数（H）、均匀度指数（E）均高于CK处理，且施氮量越大，指数值越大；氮肥用量越大，Simpson优势度指数（Ds）数值越小，在N3、N4水平达显著差异而在N3水平下的土壤养分含量亦达到较大值，这主要是因为增施氮肥提高了土壤微生物活性，增加了土壤中有机养分的分解消耗和无机养分的转化，从而提高土壤养分，进而满足作物对养分的需求高明霞等也发现平衡施肥对于改善农田土壤微生物特性、提高土壤养分具有良好作用[20]综上所述，在沿海滩涂上增施氮肥，可显著改善马齿苋的生长发育，促进其生长；增施氮肥能够增加土壤养分，降低土壤盐分，提高土壤微生物多样性，增加土壤微生物活性，起到改善土壤生态环境的效果，且以上效果以N3（200 kg/hm2）和N4（250 kg/hm2）水平最佳Reference：[1]Yu B H，Lu C H. Change of cultivated land and its implications on food security in China[J]. Chinese Geographical Science，2006，16（4）：299-305.[2]左文刚，黄顾林，朱晓雯，等. 施用牛粪对沿海泥质滩涂土壤原始肥力驱动及黑麦草幼苗生长的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2016，22（2）：372-379.[3]Jones S B，Robbins C W，Hansen C L. Sodic soil reclamation using cottage cheese（acid）whey[J]. Arid Soil Research and Rehabilitation，1993，7（1）：51-61.[4]吴正锋，陈殿绪，郑永美，等. 花生不同氮源供氮特性及氮肥利用率研究[J]. 中国油料作物学报，2016，38（2）：207-213.[5]张亦涛，王洪媛，刘 申，等. 氮肥农学效应与环境效应国际研究发展态势[J]. 生态学报，2016，36（15）：1-15.[6]杜海岩，柳新伟，崔德杰，等. 氮素营养对盐碱地棉花生长及生理特性的影响[J]. 华北农学报，2015，30（6）：195-200.[7]梁 飞，田长彦，田明明，等. 追施氮肥对盐地碱蓬生长及其改良盐渍土效果研究[J]. 草业学报，2013，22（3）：234-240.[8]Lara M V，Disante K B，Podesta F E，et al. Induction of a crassulacean acid like metabolism in the C4 succulent plant，Portulaca oleracea L.：Physiological and morphological changes are accompanied by specific modifications in phosphoenolpyruvate carboxylase[J]. Photosynthesis Research，2003，77（2/3）：241-254.[9]周 楠，张边江，唐 宁. 海水胁迫对马齿苋种子萌发及生理指标的影响[J]. 湖北农业科学，2016，55（5）：1186-1188.[10]鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 3版.北京：中国农业出版社，2000：25-69.endprint[11]Schutter M，Dick R. Shifts in substrate utilization potential and structure of soil microbial communities in response to carbon substrates[J]. Soil Biology and Bio。