邵微 徐國益 于會(huì)麗 謝寧 高登濤 司鵬 吳國良

摘要：【目的】從梨土壤養(yǎng)分與微生物群落方面，探究紅寶石梨樹土壤養(yǎng)分與微生物群落應(yīng)對(duì)低分子有機(jī)酸的變化規(guī)律，并分析梨樹土壤微生物群落與養(yǎng)分吸收及果實(shí)品質(zhì)之間的關(guān)系。【方法】以施用氮磷鉀肥為對(duì)照，設(shè)置5%與10%的蘋果酸（LM與HM）、檸檬酸（LC與HC）、草酸（LO與HO）與氮磷鉀肥配施為處理，測(cè)定梨樹土壤養(yǎng)分與微生物群落功能多樣性等指標(biāo)?！窘Y(jié)果】與對(duì)照相比，低分子有機(jī)酸處理降低了梨園土壤EC值，檸檬酸與草酸顯著降低了梨園土壤pH，而檸檬酸與LO處理顯著降低了有機(jī)質(zhì)含量。LC顯著降低了土壤硝態(tài)氮含量，而LO則顯著升高了土壤銨態(tài)氮含量。與對(duì)照相比，低分子有機(jī)酸顯著降低了0～20 cm土層土壤有效P含量，而LM顯著升高＞20～40 cm土層速效K含量。另外，低分子有機(jī)酸顯著改變了梨樹土壤微生物群落多樣性指數(shù)與碳源利用特征，其中HM顯著升高0～20 cm土層多樣性指數(shù)，而LO則顯著降低了羧酸類與氨基酸類的利用強(qiáng)度。相關(guān)分析表明，0～20 cm土層微生物群落與果實(shí)維生素C含量、果實(shí)氮磷鉀含量、產(chǎn)量等呈負(fù)顯著相關(guān)，而＞20～40 cm土層微生物群落與單果質(zhì)量、果實(shí)色澤、果實(shí)鉀含量以及葉片氮含量呈正顯著相關(guān)?！窘Y(jié)論】蘋果酸、檸檬酸及草酸與氮磷鉀配施改變了梨園土壤養(yǎng)分含量與微生物群落碳特征，與0～20 cm土層相比，＞20～40 cm土層微生物群落在梨樹養(yǎng)分吸收與果實(shí)品質(zhì)提升方面發(fā)揮著更為重要的作用。

關(guān)鍵詞：梨樹；低分子有機(jī)酸；土壤養(yǎng)分；土壤微生物功能多樣性；相關(guān)分析

中圖分類號(hào)：S661.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009-9980（2023）03-0481-13

梨樹作為我國第三大水果樹種，產(chǎn)量與品質(zhì)已成為影響梨產(chǎn)區(qū)農(nóng)戶收入的重要因素[1-2]。而長期不合理施肥導(dǎo)致梨園土壤板結(jié)、酸化及鹽漬化等問題加劇，進(jìn)而降低肥料利用率[2-4]，引發(fā)樹體養(yǎng)分失調(diào)、產(chǎn)量與品質(zhì)的下降[5]。土壤健康與果樹植株健康是果業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)[6]，其中土壤健康參與維持水果生產(chǎn)與提供生態(tài)系統(tǒng)等服務(wù)功能，影響果樹養(yǎng)分吸收與果實(shí)品質(zhì)的提升[7]。因此，在守護(hù)土壤健康的前提下，改善梨園土壤環(huán)境與微生物群落結(jié)構(gòu)是提升梨樹養(yǎng)分利用率與果實(shí)品質(zhì)的有效途徑。

低分子有機(jī)酸（Low molecular weight organicacid， LMWOAs）作為根際常見分泌物[8]，通過直接影響根系微環(huán)境以驅(qū)動(dòng)根際微生物群落的改變，促進(jìn)某些難溶性礦質(zhì)養(yǎng)分的溶解，進(jìn)而提高其在根際養(yǎng)分有效態(tài)含量[9- 10]。LMWOAs 具有較強(qiáng)的螯合力，易與多種金屬離子形成復(fù)合物進(jìn)而促進(jìn)植物對(duì)金屬離子的吸收[10]。另外，LMWOAs作為微生物碳源，能夠吸引中性和有益微生物趨向根際，并促進(jìn)益生菌在根際的定殖與增殖，以避免病原菌的入侵[11]：有益微生物參與固氮、溶解及螯合礦質(zhì)元素，分解與轉(zhuǎn)化有機(jī)物等以改善根際養(yǎng)分環(huán)境[12-14]；此外，有益微生物產(chǎn)生抗生素、水解酶及揮發(fā)性物質(zhì)，直接抑制病原體生長與毒力[15]，并通過營養(yǎng)與空間競爭間接抑制病原體[16]；有益菌能夠在根部誘導(dǎo)植物系統(tǒng)抗性，從而增強(qiáng)植物對(duì)干旱、溫度、鹽及重金屬等的耐受力[17]。因此，LMWOAs具有提升土壤養(yǎng)分環(huán)境與改善土壤微生物群落的潛能，目前其在果樹上應(yīng)用較少[18]，而對(duì)梨園土壤質(zhì)量的改良等方面的研究暫未有報(bào)道。

本研究在紅寶石梨樹栽培條件下，研究不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)蘋果酸、檸檬酸及草酸對(duì)梨樹土壤微生物群落及養(yǎng)分的影響，探討LMWOAs 對(duì)梨樹土壤微生物群落及養(yǎng)分的作用效果及其與梨果實(shí)品質(zhì)之間的關(guān)系，從土壤方向解析LMWOAs 對(duì)梨果實(shí)品質(zhì)的作用機(jī)制，為新型果樹專用水溶肥的研發(fā)以及果業(yè)綠色高效發(fā)展提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所國家園藝種質(zhì)資源庫梨分庫（34°42′47″N，113°41′49″E）進(jìn)行。該地區(qū)屬于黃河流域，年平均降水量約為542.15 mm。

1.2 供試材料

供試土壤：表層土壤pH 為7.16，有機(jī)質(zhì)含量（w，后同）0.93%，有效磷含量131.80 mg· kg-1，有效鉀含量241.02 mg· kg-1，銨態(tài)氮含量10.25 mg· kg-1，硝態(tài)氮含量14.85 mg·kg-1。

供試低分子有機(jī)酸：蘋果酸、檸檬酸及草酸的純度≥ 98.0%，購于阿法埃莎（Alfa Aesar）化學(xué)有限公司。

供試肥料：施用氮磷鉀肥由尿素、硝酸鉀及磷酸二氫鉀組成，依據(jù)梨樹產(chǎn)量設(shè)定全年施肥量（kg·hm-2）為N（367.5）-P2O5 （247.5）-K2O（315）。

供試作物：5 年生紅寶石[Bayuehong （hybrid cultivar）×Suli（Pyrus bretschneideri）]梨樹。

1.3 試驗(yàn)處理

2019 年選取長勢(shì)一致供試?yán)鏄洌? m×1 m）為試驗(yàn)材料。試驗(yàn)設(shè)置7 個(gè)處理（如表1），包括對(duì)照（氮磷鉀肥）、LM（氮磷鉀肥+蘋果酸5%）、HM（氮磷鉀肥+蘋果酸10%）、LC（氮磷鉀肥+檸檬酸5%）、HC（氮磷鉀肥+檸檬酸10%）、LO（氮磷鉀肥+草酸5%）和HO（氮磷鉀肥+草酸10%）。其中，5%與10%是指LMWOAs質(zhì)量占LMWOAs與全年施肥量總質(zhì)量的比值（LMWOAs與氮磷鉀肥直接混合稱樣），用量分別為84.72、178.86 kg·hm-2。每個(gè)處理設(shè)置4 個(gè)重復(fù)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)4 株樹，小區(qū)之間間隔2 株梨樹，各小區(qū)完全隨機(jī)排列。按照梨樹需肥規(guī)律，分別在萌芽期（4 月11 日）、第1 次膨大期（5 月5 日）、第2 次膨大期（6 月14 日）及采摘前20 d（8 月2 日）4 個(gè)時(shí)期施肥，以施肥槍施入樹冠2/3 深度20 cm 處，其他栽培與病蟲害等相關(guān)田間管理均保持一致。2019 年9 月4 日每個(gè)重復(fù)小區(qū)隨機(jī)選擇3 株梨樹，避開施肥區(qū)域采用五點(diǎn)采樣法采集每株樹冠投影2/3 處0～20 cm土層與＞20～40 cm 土層土壤，各層土壤樣品混合。

每個(gè)小區(qū)土壤混成1 個(gè)樣，因此每個(gè)處理相同土層有4 個(gè)重復(fù)土樣。所采集土壤冰上保存送至實(shí)驗(yàn)室，一部分土壤樣品自然風(fēng)干用于測(cè)定土壤養(yǎng)分指標(biāo)，另一部分存于-80 ℃用于微生物功能多樣性的測(cè)定。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 土壤養(yǎng)分、pH 及EC 指標(biāo)的測(cè)定 用CleverChem 380（德國）間斷化學(xué)分析儀進(jìn)行土壤硝態(tài)氮與銨態(tài)氮的測(cè)定[19]；以中性NH4OAc浸提土壤溶液后上原子吸收測(cè)定土壤速效鉀含量[19]；以0.5 mol · L- 1NaHCO3 （pH 8.5）浸提土壤溶液，并用分光光度法測(cè)定有效磷含量[19]；采用水土比例為2.5∶1 的水浸提-電位法測(cè)定土壤pH[20]；土壤與超純水1∶5 混合后，用電導(dǎo)率儀測(cè)定土壤EC 值[20]。用碳氮分析儀（Primacs100，Skalar，Breda，Netherlands）測(cè)定土壤中的總碳（TC）與無機(jī)碳（IC）含量。土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）=1.724×（TC?IC）。

1.4.2 微生物功能多樣性指數(shù)的測(cè)定與計(jì)算 將相當(dāng)于1 g 風(fēng)干土的新鮮土樣以土水質(zhì)量比1∶100用0.85%滅菌NaCl 溶液稀釋，28 ℃ 200 r · min-1 振蕩20 min，4 ℃靜置30 min，每孔取上清液150 μL加入Bio-Eco 微孔板中。25 ℃培養(yǎng)168 h，每24 h用Biolog 自動(dòng)讀取儀1 次，并計(jì)算微生物功能多樣性指數(shù)[21-23]。平均吸光度AWCD值、McIntosh 指數(shù)（U）、Shannon-Wiener 指數(shù)（H）、Simpson 指數(shù)（D）、Pielou 指數(shù)（E）及豐富度指數(shù)S 分別表示微生物群落的利用碳源整體能力、均一性、多樣性、優(yōu)勢(shì)度、均勻度以及利用的碳源的總數(shù)。選取72 h 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析微生物功能多樣性指數(shù)與碳源利用強(qiáng)度。根據(jù)31 種碳源化學(xué)性質(zhì)的不同，分為聚合物、碳水化合物、酚類、羧酸、氨基酸及胺類6 類碳源，分別計(jì)算每一類碳源的平均吸光度，用于表示微生物對(duì)于六大碳源的利用強(qiáng)度，以評(píng)估不同處理特異性代謝碳源活性[24-25]。

1.4.3 果實(shí)品質(zhì)與養(yǎng)分含量的測(cè)定 可溶性固形物含量采用手持式數(shù)字折光儀（PR-101；ATAGO）測(cè)定；可溶性糖含量使用蒽酮法測(cè)定[26]；維生素C（Vc）含量采用2，6-二氯酚靛酚法測(cè)定[27]；可滴定酸（TitratableAcid，TA）含量采用NaOH滴定法測(cè)定[20]。L、a、b、C與h°值均采用便捷式色差儀（CR-400，Konica Minolta，日本）測(cè)定。葉片與果實(shí)氮磷鉀含量采用H2SO4-H2O2消煮[20]。葉片與果實(shí)氮含量采用全自動(dòng)間斷化學(xué)分析儀（Clever Chem 380，德國）測(cè)定；葉片與果實(shí)中的磷含量采用鉬藍(lán)比色法測(cè)定；葉片與果實(shí)鉀含量采用原子吸收（AAS ZEEnit 700P，Jena，德國）測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；SPSS22.0 進(jìn)行單因素方差分析，以p＜0.05 作為顯著性的標(biāo)準(zhǔn)；主成分分析法（principal component analysis，PCA）采用Canoco 4.5 分析與作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同LMWOAs對(duì)梨土壤pH、EC的影響

不同LMWOAs處理下梨樹土壤pH、EC及有機(jī)質(zhì)含量列于圖1。LMWOAs處理降低了梨樹0～20 cm土壤pH，其中HM、檸檬酸（LC與HC）與草酸（LO與HO）處理較對(duì)照顯著降低，而LM則與對(duì)照無顯著差異。而在＞20～40 cm土壤中：檸檬酸與草酸較對(duì)照顯著降低，而蘋果酸處理（LM與HM）與對(duì)照之間無顯著差異，其中HM較對(duì)照升高。LMWOAs處理降低了土壤EC 值，其中HM、檸檬酸與草酸較對(duì)照顯著降低，而LM與對(duì)照之間無顯著差異。比較不同LMWOAs低濃度與高濃度處理對(duì)土壤EC的影響可知，檸檬酸與草酸的高濃度處理土壤EC值較低濃度有所提升，而LM較HM升高了土壤EC值。與對(duì)照相比，LMWOAs處理均降低了0～20 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量，蘋果酸、檸檬酸以及LO較對(duì)照顯著降低，其中蘋果酸處理（LM與HM）較對(duì)照下降幅度最大，分別降低49.44%與36.52%。在＞20～40 cm 土層：檸檬酸與LO 處理土壤有機(jī)質(zhì)含量較對(duì)照顯著下降，而蘋果酸與HO處理較對(duì)照升高，其中HM與HO較對(duì)照顯著升高35.90%與34.62%。

2.2 不同LMWOAs對(duì)梨土壤養(yǎng)分含量的影響

不同LMWOAs處理梨樹土壤養(yǎng)分變化列于圖2。檸檬酸處理較對(duì)照降低了0～20 cm 土壤硝態(tài)氮含量，其中LC較對(duì)照顯著降低34.28%，而蘋果酸與草酸低濃度處理（LM與LO）高于高濃度處理（HM與HO）。HM與LC 顯著降低了＞20～40 cm 土壤硝態(tài)氮含量，較對(duì)照降低54.46%與44.22%，HC顯著低于LM，而HC與HO顯著高于LC 及LO。與對(duì)照相比，LMWOAs處理均提高了土壤銨態(tài)氮含量，其中0～20 cm 草酸處理（LO 與HO）較對(duì)照顯著提高49.37%與54.54%，而＞20～40 cm 土層LO 較對(duì)照顯著升高51.84%。與對(duì)照相比，LMWOAs顯著降低了0～20 cm土層土壤有效P 含量，其中檸檬酸處理（LC與HC）較對(duì)照減低44.26%與41.93%。LM與HO較對(duì)照顯著提高＞20～40 cm 土層土壤有效P，分別升高31.31%與25.18%，而檸檬酸較對(duì)照降低，其中HC較對(duì)照顯著降低31.67%。與對(duì)照相比，LMWOAs顯著降低了0～20 cm 土層土壤速效K 含量，其中HM、檸檬酸及草酸較對(duì)照顯著降低。蘋果酸較對(duì)照提高了＞20～40 cm 土壤速效K含量，其中LM較對(duì)照顯著升高37.23%。而檸檬酸與草酸較對(duì)照降低了＞20～40 cm 土壤速效K 含量，其中HC、LO 及HO較對(duì)照顯著降低35.60%、38.28%及43.61%。與低濃度LMWOAs相比，高濃度LMWOAs降低了0～40 cm土壤速效K含量。

2.3 不同LMWOAs對(duì)梨土壤微生物群落的影響

各LMWOAs處理梨樹土壤微生物功能多樣性指數(shù)列于表1。檸檬酸處理（LC 與HC）與LO 較對(duì)照提高了土壤均勻度指數(shù)E，其中在0～20 cm 土層HC較對(duì)照顯著提高。HM、檸檬酸以及草酸較對(duì)照提高了0～20 cm 土層土壤微生物優(yōu)勢(shì)度指數(shù)D值，其中HM、LC、草酸較對(duì)照顯著升高。在＞20～40 cm土層：LO較對(duì)照顯著降低了D值，而其他處理與對(duì)照之間無顯著差異。與對(duì)照相比，LMWOAs升高了0～20 cm 土壤微生物多樣性指數(shù)H值，其中HM、檸檬酸及HO較對(duì)照顯著升高，而LMWOAs降低了＞20～40 cm 土壤微生物多樣性指數(shù)H值，其中草酸處理（LO 與HO）較對(duì)照顯著下降。在0～20 cm，LMWOAs處理與對(duì)照的土壤微生物群落均一指數(shù)U無顯著差異，其中HC與LO較LM顯著升高。在＞20～40 cm，檸檬酸與草酸較對(duì)照降低，其中LC、HC及LO較對(duì)照顯著升高，而蘋果酸與對(duì)照之間無顯著差異。HM較對(duì)照顯著升高了0～20 cm 土壤微生物豐富度指數(shù)S，而其他處理與對(duì)照無顯著差異。LO較對(duì)照顯著降低了＞20～40 cm土壤豐富度指數(shù)S 值，而其他處理與對(duì)照無顯著差異。

不同LMWOAs處理下梨樹土壤微生物群落碳源利用呈現(xiàn)多樣性，選取第一主成分與第二主成分進(jìn)行作圖（圖3），PC1 與PC2 分別為57.8%與8.9%。相同土層土樣成簇，土層差異主要表現(xiàn)在PC1 上，其中0～20 cm土層土樣分布在第2、3 象限，而＞20～40 cm土層土樣分布在第1、3及4象限。LM與對(duì)照處理微生物群落碳源代謝相似，因此，在0～20 cm 與＞20～40 cm土層中2 個(gè)處理均為相近。LMWOAs添加量的差異主要表現(xiàn)在PC2 上，其中檸檬酸與草酸低濃度處理在PC2 上的得分高于高濃度。

不同LMWOAs處理對(duì)微生物群落碳源利用強(qiáng)度的情況列于圖4。0～20 cm土層中：HM處理下微生物群落對(duì)聚合物的利用強(qiáng)度最高，顯著高于LM與HO，其中LM較對(duì)照顯著降低。HC處理下微生物群落對(duì)碳水化合物的利用強(qiáng)度最高，且顯著高于對(duì)照、LM及LC。LMWOAs處理土壤微生物群落對(duì)酚類的利用與對(duì)照之間無顯著差異，而LO 顯著高于其他LMWOAs 處理。各LMWOAs 處理（除LM外）升高了氨基酸類利用率，其中HM、LO較對(duì)照顯著升高。HC 較對(duì)照顯著升高了胺類的利用率，而LM顯著降低了對(duì)胺類的利用率。＞20～40 cm土層中：各處理之間在聚合物的利用強(qiáng)度上無顯著性差異，其中草酸處理較對(duì)照降低。HM較對(duì)照顯著升高了碳水化合物的利用強(qiáng)度，而LC較對(duì)照顯著降低了碳水化合物的利用強(qiáng)度。LMWOAs處理與對(duì)照在酚類的利用強(qiáng)度上無顯著性差異，而HM較LO顯著升高。與對(duì)照相比，LMWOAs處理顯著降低了土壤微生物群落對(duì)羧酸類物質(zhì)的利用率，其中LO 最低。與對(duì)照相比，草酸降低了土壤微生物對(duì)氨基酸的利用強(qiáng)度，其中LO 較對(duì)照顯著降低。各處理對(duì)胺類的利用率無顯著差異。

2.4 LMWOAs處理下微生物群落與土壤養(yǎng)分、微生物群落之間的關(guān)系

梨樹土壤微生物群落與土壤養(yǎng)分之間的相關(guān)性分析列于表2。0～20 cm 土層的微生物群落與土壤養(yǎng)分含量均呈顯著負(fù)相關(guān)，而＞20～40 cm土層微生物群落（除E 外）與有機(jī)質(zhì)、速效K含量呈顯著正相關(guān)，與銨態(tài)氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)。

0～20 cm：pH 與碳水化合物的利用強(qiáng)度呈顯著負(fù)相關(guān)，系數(shù)為-0.52。EC 與氨基酸的利用強(qiáng)度、awcd 呈顯著負(fù)相關(guān)，而與指數(shù)D 呈極顯著負(fù)相關(guān)（r = -0.60），硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量分別與指數(shù)D 及聚合物利用強(qiáng)度呈顯著負(fù)相關(guān)，系數(shù)分別為-0.47與-0.48。速效K含量與碳水化合物及氨基酸類利用強(qiáng)度呈顯著負(fù)相關(guān)，與指數(shù)D及H呈極顯著負(fù)相關(guān)（r = -0.73 與-0.66）。

＞20～40 cm：pH 與碳水化合物、酚類利用強(qiáng)度呈顯著正相關(guān)（r = 0.69 與0.49），與微生物指數(shù)U、S及awcd 呈顯著正相關(guān)，與E呈顯著負(fù)相關(guān)。有機(jī)質(zhì)含量與碳水化合物、羧酸類及氨基酸類的利用強(qiáng)度呈顯著正相關(guān)，與微生物指數(shù)（除E 外）呈顯著正相關(guān)。銨態(tài)氮含量與聚合物、羧酸類及氨基酸類利用強(qiáng)度呈顯著負(fù)相關(guān)，與指數(shù)D、H及S 呈顯著負(fù)相關(guān)（系數(shù)分別為-0.58、-0.59 及-0.51）。速效K含量與六大碳源（除胺類外）均呈顯著正相關(guān)，其中與聚合物、酚類及氨基酸類呈極顯著正相關(guān)，系數(shù)分別為0.59、0.62 及0.59。速效K 含量與微生物群落指數(shù)（除E外）呈顯著正相關(guān)。

比較不同土層土壤養(yǎng)分含量與微生物群落之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，＞20～40 cm土層微生物群落與養(yǎng)分的關(guān)系更為緊密，而速效鉀含量與0～20 cm 土層微生物群落指數(shù)的關(guān)系均為顯著負(fù)相關(guān)，與＞20～40 cm土層微生物群落的關(guān)系呈顯著正相關(guān)。

梨樹0～20 cm 土層微生物群落與果實(shí)品質(zhì)及養(yǎng)分含量之間的關(guān)系如表3 所示。聚合物利用強(qiáng)度與Vc 含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（r = -0.61），與果皮著色L 與b 呈顯著正相關(guān)。碳水化合物利用強(qiáng)度與可溶性糖含量、果實(shí)N含量、果實(shí)K含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與可滴定酸含量呈極顯著正關(guān)。酚類利用強(qiáng)度與果實(shí)N含量呈顯著負(fù)相關(guān)。氨基酸利用強(qiáng)度與Vc 含量及果實(shí)氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)，系數(shù)分別為-0.46 與-0.58。胺類利用強(qiáng)度與可溶性固形物、Vc、果實(shí)K、果實(shí)P 含量以及公頃產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)，與可滴定酸含量呈顯著正相關(guān)。微生物指數(shù)E與果品著色a、葉片P 含量呈顯著正相關(guān)，與果皮著色H°呈顯著負(fù)相關(guān)。指數(shù)U與可溶性糖、Vc、果實(shí)N、果實(shí)K 含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與可滴定酸含量呈顯著正相關(guān)。指數(shù)S 與葉片P 含量呈顯著負(fù)相關(guān)。awcd 與可溶性糖、Vc、果實(shí)N、果實(shí)K 含量呈顯著負(fù)相關(guān)。

梨樹＞20～40 cm 土層微生物群落與果實(shí)品質(zhì)及養(yǎng)分含量之間的關(guān)系如表4 所示。聚合物利用強(qiáng)度與單果質(zhì)量呈顯著正相關(guān)，系數(shù)分別為0.49 與0.45。碳水化合物與葉片N含量呈顯著正相關(guān)。羧酸類利用強(qiáng)度與果實(shí)著色指數(shù)H°、L 及b 呈顯著正相關(guān)，系數(shù)分別為0.54、0.51 及0.56。果實(shí)K含量與微生物群落呈顯著正相關(guān)，其中與聚合物、氨基酸類利用強(qiáng)度的相關(guān)系數(shù)分別為0.45 與0.65，與微生物群落指數(shù)D、H、U、S 及awcd 呈顯著正相關(guān)，系數(shù)分別為0.65、0.46、0.51、0.49、0.48 及0.53。

3 討論

3.1 LMWOAs改變梨園土壤養(yǎng)分吸收

LMWOAs作為植物根際常見的分泌物，與植物養(yǎng)分的吸收密切相關(guān)，原因是改變根系周圍pH，提升某些難溶性養(yǎng)分的溶解度[9-10]，通過其較強(qiáng)的螯合力，與多種金屬離子形成復(fù)合物進(jìn)而促進(jìn)植物對(duì)金屬離子的吸收[10]。

pH 作為影響土壤礦質(zhì)元素有效態(tài)的因素之一，作用于植物養(yǎng)分吸收與利用[28]。筆者在本研究中發(fā)現(xiàn)，草酸與檸檬酸顯著降低了梨樹土壤pH，而蘋果酸對(duì)土壤pH 的影響與土層深度及添加量有關(guān)。有機(jī)物添加后，土壤氮循環(huán)涉及的硝化作用會(huì)導(dǎo)致土壤pH值的下降，這與本研究結(jié)果保持一致，即HO顯著降低了土壤pH，而HO在＞20～40 cm 土壤中硝態(tài)氮含量高于對(duì)照[29-30]。另外，蘋果酸與氮磷鉀復(fù)配降低了葡萄根際土壤pH[31]。而諸多文獻(xiàn)表明，有機(jī)酸的添加提高了土壤pH，可能是由于有機(jī)酸添加后土壤微生物群落在降解羧酸的同時(shí)，消耗了H+并釋放出OH-與CO2[32-34]。土壤電導(dǎo)率EC為評(píng)價(jià)土壤鹽漬化的重要指標(biāo)[35]，而LMWOAs 則降低了梨園土壤EC 值，其中5%檸檬酸與草酸處理EC值顯著降低。而蘋果酸則升高了葡萄根際土壤EC 值，其中5%蘋果酸處理顯著高于對(duì)照與10%蘋果酸處理[31]。

LMWOAs作為碳氮代謝偶聯(lián)的樞紐，與植物氮素代謝相關(guān)。蘋果酸作為固氮菌呼吸的重要能量來源，為氮固定提供了大量的碳骨架[36-38]。氮礦化受土壤中有機(jī)質(zhì)降解控制[39]，而根際有機(jī)酸為微生物群落提供了大量能量，以生產(chǎn)催化有機(jī)物分解的胞外酶[40]。另外，有機(jī)酸的累積有助于土壤有機(jī)質(zhì)從礦化物中的釋放，進(jìn)而進(jìn)一步加速了氮素礦化[41]。因此蘋果酸、檸檬酸及草酸提高了土壤銨態(tài)氮的含量，同時(shí)5%蘋果酸提高了土壤硝態(tài)氮的含量。

速效磷含量影響著植物對(duì)磷的攝取[42]，Wang等[43]發(fā)現(xiàn)低分子質(zhì)量有機(jī)酸能夠同時(shí)增強(qiáng)無機(jī)磷（Pi）與有機(jī)磷（Po）釋放到土壤中。根際產(chǎn)生蘋果酸、檸檬酸以及草酸等，用于溶解微溶性磷酸巖中的磷元素，而比較各有機(jī)酸的溶磷效率發(fā)現(xiàn)，草酸＞檸檬酸＞蘋果酸[44]。因此，10%草酸處理顯著提高了＞20～40 cm 土層速效磷含量。植物根際分泌的蘋果酸與土壤中磷含量密切相關(guān)，土壤磷缺乏時(shí)構(gòu)樹、桑樹、諸葛菜以及歐洲油菜根際蘋果酸分泌量較低磷與磷含量豐富狀態(tài)下顯著升高[45]。因此，5%蘋果酸處理下梨樹土壤有效磷含量較對(duì)照顯著升高。

5%蘋果酸促進(jìn)了梨樹對(duì)鉀元素的吸收，而檸檬酸與草酸阻礙了梨樹對(duì)鉀的吸收。在葡萄上的研究也發(fā)現(xiàn)了蘋果酸與氮磷鉀復(fù)配有助于葡萄對(duì)于鉀的吸收[31]。而高濃度草酸易與土壤中金屬離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成草酸鈣等沉淀[46]，降低了金屬離子的移動(dòng)性，進(jìn)而造成土壤板結(jié)等現(xiàn)象，最終抑制植物對(duì)于鉀元素的吸收。

3.2 LMWOAs改變梨園土壤微生物群落

LMWOAs作為植物根際常見的一類根際分泌物，對(duì)根際微生物群落有篩選作用[11，17，47-49]，而LMWOAs與氮磷鉀復(fù)配顯著改變了梨樹土壤微生物群落特征。而5%草酸與氮磷鉀復(fù)配降低了梨樹土壤微生物群落的多樣性指數(shù)與豐富度。Li 等[50]在研究草酸對(duì)富多環(huán)芳烴土壤微生物群落的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，草酸處理降低了土壤細(xì)菌群落的多樣性指數(shù)。Ma等[51]發(fā)現(xiàn)10 mmol·kg-1草酸與蘋果酸均能顯著升高富鉻土壤微生物群落多樣性指數(shù)。

3.3 LMWOAs處理下微生物群落與土壤養(yǎng)分、微生物群落之間的關(guān)系

筆者在本研究中發(fā)現(xiàn)梨樹＞20～40 cm 土層微生物群落與土壤養(yǎng)分及果實(shí)品質(zhì)密切相關(guān)。這可能與梨樹根的分布相關(guān)，在研究梨樹施肥與其根系發(fā)育時(shí)，發(fā)現(xiàn)梨樹根系在土壤中扎根較深，更易于吸收深層土壤的養(yǎng)分[52]。李宏等[53]在研究庫爾勒香梨時(shí)發(fā)現(xiàn)，與0～20 cm土層相比，＞20～40 cm土層吸收根與疏導(dǎo)根的根長密度明顯增加。伍從成等[54]研究發(fā)現(xiàn)，梨樹根尖數(shù)量隨著土壤的垂直深度的增加呈先增加后減少的趨勢(shì)，其中30～60 cm土層深度的根尖分布最多。因此，在本研究中＞20～40 cm土層土壤與梨果實(shí)品質(zhì)之間關(guān)系更為密切。

鉀肥與根際微生物群落的多樣性密切相關(guān)，Wei 等[55]發(fā)現(xiàn)葡萄根際土壤的速效鉀含量作用于細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，與Chloroflexi、Rokubacteria 及Nitrospirae等呈顯著負(fù)相關(guān)。筆者在研究蘋果酸與葡萄果實(shí)品質(zhì)關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)[31]，蘋果酸處理下根際微生物群落的差異擁有提升葡萄果實(shí)品質(zhì)的潛質(zhì)，即葡萄根際Woeseiaceae、Bacillaceae 含量與果實(shí)鉀及可溶性糖含量呈顯著正相關(guān)。

4 結(jié)論

LMWOAs與氮磷鉀復(fù)配顯著影響紅寶石梨園土壤有效態(tài)養(yǎng)分含量與微生物群落，其中5%蘋果酸與氮磷鉀肥復(fù)配明顯改善了梨樹土壤養(yǎng)分環(huán)境。另外，LMWOAs與氮磷鉀肥配施下梨園土壤微生物群落與梨養(yǎng)分含量及果實(shí)品質(zhì)之間密切相關(guān)。與0～20 cm 土層相比，＞20～40 cm 土層梨園土壤微生物群落在梨樹養(yǎng)分吸收與果實(shí)品質(zhì)提升方面發(fā)揮更為重要的作用。

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