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种植年限对京郊温室土壤生态环境的影响

周哲哲 张磊 王甲辰 张毅功 王学霞 陈延华 曹兵

周哲哲, 张 磊, 王甲辰, 张毅功, 王学霞, 陈延华, 曹 兵. 种植年限对京郊温室土壤生态环境的影响[J]. 土壤通报, 2021, 52(1): 177 − 184 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020022701
引用本文: 周哲哲, 张 磊, 王甲辰, 张毅功, 王学霞, 陈延华, 曹 兵. 种植年限对京郊温室土壤生态环境的影响[J]. 土壤通报, 2021, 52(1): 177 − 184 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020022701
ZHOU Zhe-zhe, ZHANG Lei, WANG Jia-chen, ZHANG Yi-gong, WANG Xue-xia, CHEN Yan-hua, CAO Bing. Effects of Planting Years on Soil Ecological Environment of Greenhouse in a Suburb of Beijing[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2021, 52(1): 177 − 184 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020022701
Citation: ZHOU Zhe-zhe, ZHANG Lei, WANG Jia-chen, ZHANG Yi-gong, WANG Xue-xia, CHEN Yan-hua, CAO Bing. Effects of Planting Years on Soil Ecological Environment of Greenhouse in a Suburb of Beijing[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2021, 52(1): 177 − 184 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020022701

种植年限对京郊温室土壤生态环境的影响

doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020022701
基金项目: 北京市农林科学院院创新能力建设(KJCX 20180426, KJCX 20190401, KJCX20200411)和北京市农林科学院所长基金(YZJ201901)资助
详细信息
    作者简介:

    周哲哲(1995−),女,河北邢台人,硕士研究生,主要从事土壤养分资源与利用。E-mail: 1947077920@qq.com

    通讯作者:

    E-mail: 13021121195@163.com

  • 中图分类号: S158.3

Effects of Planting Years on Soil Ecological Environment of Greenhouse in a Suburb of Beijing

  • 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。
  • 图  1  不同种植年限对16s rRNA和18s rRNA基因数量的影响

    注:柱体上不同小写字母表示不同种植年限土壤间在0.05水平上差异显著。

    Figure  1.  Effects of different planting years on the number of 16s rRNA genes and 18s rRNA genes

    图  2  不同种植年限与16s rRNA和18s rRNA基因数量的回归分析

    Figure  2.  Regression analysis between the numbers of 16s rRNA and 18s rRNA genes and planting years

    图  3  不同种植年限与土壤α-葡糖苷酶、β-葡糖苷酶和磷酸酶活性的回归方程

    Figure  3.  Regression equations between the activities of α-glucosidase, β-D-glucosidase and phosphatase and planting years

    图  4  土壤化学性质与土壤微生物数量和酶活性的RDA分析

    注:Ap-有效磷;Ak-速效钾;SOM-有机质;EC-电导率;pH-酸碱度;AG-α葡萄糖苷酶;BG-β葡糖苷酶;AP-磷酸酶;NAG-N乙酰基氨基葡糖苷酶;βX-β木糖苷酶;16s rRNA-细菌数量;18s rRNA-真菌数量;盐离子-K+、Na+、Mg2+、Ca2+、NH4+、NO3-、HCO3-、SO42-、Cl-

    Figure  4.  RDA analysis between soil chemical properties and soil microbial quantity and enzyme activities

    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)
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    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
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    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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出版历程
  • 收稿日期:  2020-02-27
  • 修回日期:  2020-11-03
  • 刊出日期:  2021-03-05

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