Effects of Planting Years on Soil Ecological Environment of Greenhouse in a Suburb of Beijing
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摘要: 在北京郊区选取80个不同种植年限(0 ~ 30 a)的温室作为研究对象,以露地土壤为对照,探究了京郊设施土壤主要化学性质和生物学指标随种植年限的演变规律及其影响因素。结果表明:随种植年限的增加,土壤pH波动强烈,有效磷含量持续上升,有机质、速效钾、水溶性8大离子和细菌数量均呈现先增加后降低趋势。与CK相比,细菌数量在6 ~ 10 a增加了231.33 %,真菌数量则随种植年限呈线性增加趋势,回归方程为y = 3E + 07x + 2E + 08(R2 = 0.9424**),在16 ~ 30 a增加了49.62%。土壤酶活性随种植年限的增加而增加,其中α-葡糖苷酶(AG)、β-葡糖苷酶(BG)和磷酸酶(AP)活性呈线性增加的趋势。冗余分析表明土壤有机质、有效磷、速效钾及部分盐离子(K+、Mg2+、NH4+)含量的增减导致了酶活性及微生物数量的变化。只有减少肥料投入、改变肥料种类和增施有益微生物菌剂,种植填闲作物、深耕等农艺措施,才能提升土壤质量和可持续生产能力。Abstract: About 80 greenhouses with different planting years (0-30 a) were selected from the suburb of Beijing, and the change and influencing factors of soil main chemical properties and biological indices in the greenhouse were investigated compared with the open field (CK). The results showed that with the increase of planting years, the pH value fluctuated strongly, the content of available phosphorus (P) continued to rise, and the contents of soil organic matter (SOM), available potassium (K), 8 water-soluble ions and the number of bacteria were increased first and then decreased. Compared with CK, the number of bacteria was increased by 231.33% in 6 - 10 a, and that of fungi was increased by 49.62% in 16 - 30 a. The number of fungi was increased linearly with planting years, and the regression equation was y = 3E + 07x + 2E + 08 (R2 = 0.9424**). The activities of α-glucosidase (AG), β-D-glucosidase (BG) and phosphatase (AP) were increased linearly with planting years. Redundancy analysis showed that the changes of SOM, available P, available K and some salt ions (K+, Mg2+, NH4+) led to the changes of enzyme activities and microbial quantity. Soil quality and sustainable productivity can be improved only by reducing fertilizer input, changing fertilizer types and adding beneficial microbial agents, as well as planting idle crops and deep tillage.
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Key words:
- Planting year /
- Soil nutrient /
- Enzyme activity /
- Microorganism
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表 1 测定指标分类
Table 1. Classification of measurement indices
分类 Classification 测定指标 Determination index 土壤化学性质 有机质(SOM)、pH、EC、有效磷、速效钾和NH4+ 盐渍化八大离子 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、 HCO3−、NO3−、SO42−、Cl− 土壤微生物 16s rRNA、18s rRNA 土壤酶活性 纤维二糖水解酶 cellobiohydrolase(CBH)、β-1,4-木糖苷酶 β- xylosidase(βX)、
β-1,4-N-乙酰基氨基葡糖苷酶 N-acetyl-β-D-glucosidase(NAG)、α-葡糖苷酶 α-glucosidase(AG)、
β-葡糖苷酶 β-D-Glucosidase(BG)、磷酸酶 phosphatase(AP)表 2 不同种植年限对土壤化学性质的影响
Table 2. Effects of different planting years on soil chemical properties
种植年限
Planting
years
(a)有机质
Soil organic
matter
(%)有效磷
Available
phosphorus
(mg kg−1)速效钾
Available
potassium
(mg kg−1)水溶性8大离子
Eight water soluble
ions
(mg kg−1)电导率
Electrical
conductivity
(μs cm−1)pH CK 2.36 ± 0.48 b 188.82 ± 35.99 b 172.26 ± 21.76 c 1350.46 ± 211.63 b 840.56 ± 156.06 a 7.82 ± 0.10 ab 1 ~ 5 2.73 ± 0.39 ab 411.62 ± 74.66 a 649.73 ± 133.47 ab 1908.97 ± 258.04 ab 566.10 ± 127.84 a 7.87 ± 0.05 a 6 ~ 10 3.81 ± 0.39 a 437.78 ± 36.66 a 405.88 ± 48.24 bc 2907.17 ± 420.06 a 660.69 ± 118.26 a 7.71 ± 0.08 ab 11 ~ 15 3.05 ± 0.23 ab 445.53 ± 46.39 a 888.14 ± 129.19 a 2347.79 ± 418.37 ab 815.03 ± 147.99 a 7.57 ± 0.08 b 16 ~ 30 2.21 ± 0.41 b 369.80 ± 50.92 a 254.04 ± 31.88 c 1741.47 ± 324.86 ab 875.92 ± 193.00 a 7.66 ± 0.13 ab 注:同列数据后不同小写字母表示同一指标不同种植年限的土壤在0.05水平上差异显著 表 3 不同种植年限对土壤酶活性的影响
Table 3. Effect of different planting years on soil enzyme activities
种植年限
Planting
years (a)纤维二糖水解酶
Cellobiohydrolase
(nmol kg−1 h−1)β-1,4-木糖苷酶
β-xylosidase
(nmol kg−1 h−1)β-1,4-N-乙酰基氨基葡糖苷酶
N-acetyl-β-D-glucosidase
(nmol kg−1 h−1)α-葡糖苷酶
α-glucosidase
(nmol kg−1 h−1)β-葡糖苷酶
β-D-glucosidase
(nmol·kg−1 h−1)磷酸酶
Phosphatase
(mg·kg−1 h−1)CK 46.72 ± 3.86 b 26.45 ± 2.55 ab 50.90 ± 2.86 b 80.48 ± 2.72 d 87.89 ± 2.78 e 0.62 ± 0.03 c 1 ~ 5 46.40 ± 1.85 b 24.59 ± 1.63 b 51.37 ± 2.13 b 88.95 ± 1.78 d 109.79 ± 4.71 d 0.67 ± 0.03 c 6 ~ 10 50.32 ± 1.88 ab 29.31 ± 1.49 ab 54.06 ± 1.97 ab 104.79 ± 3.44 c 138.87 ± 5.53 c 0.82 ± 0.02 b 11 ~ 15 46.47 ± 1.24 b 24.54 ± 1.17 b 50.61 ± 1.26 b 130.39 ± 5.02 b 173.94 ± 5.79 b 0.86 ± 0.01 b 16 ~ 30 53.10 ± 1.47 a 31.12 ± 1.53 a 57.36 ± 1.55 a 165.27 ± 4.13 a 209.59 ± 6.15 a 0.96 ± 0.02 a 注:同列数据后不同小写字母表示同一指标不同种植年限的土壤在0.05水平上差异显著。 -
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