基于绿肥根系分泌物特征的新垦耕地土壤微生物代谢功能改善研究

【目的】种植绿肥是增加土壤有机质和提升新造耕地土壤质量的重要措施,但绿肥根系分泌物特征尚不清楚。【方法】本研究以无植物为对照,进行白三叶(Trifolium repens L.)、大豆(Glycine max)、黑麦草(Lolium perenne L.)的盆栽试验,探明不同绿肥根系分泌能力、根系分泌物组成以及对土壤微生物功能的影响。【结果】大豆生物量(平均单株重量9.11g)最大,而根系分泌量(TOC 8.01mg)最小,明显低于白三叶(10.37 mg)和黑麦草(14.78mg);基于单位植物和根干物质重量的根系分泌量为白三叶最高(0.408%和1.249%)、大豆最小(0.088%和0.312%),表明白三叶的根系分泌能力很强。采用乙酸乙酯萃取、GC-MS鉴定根系分泌物成分,分别检出白三叶、黑麦草、大豆29、21、28种化合物,主要为烃、酯、醇等化合物,不同绿肥各大类物质的组成存在差异;丙酸乙酯、乙酸丙酯和磷酸三丁酯等酯类物质,以及杂环类的吡啶均为优势成分,但不同绿肥占比不同。采用Biolog法评估三种绿肥土壤微生物功能特性发现,大豆土壤微生物代谢有机碳能力最强,单一碳源每孔的平均吸光值(AWCD)高低依次为大豆>白三叶>黑麦草>对照;对碳水化合物、氨基酸、羧酸、酚酸、多聚物、胺类等6类碳源的利用能力比较发现,大豆土壤微生物对前3类物质的利用最强,白三叶土壤微生物对酚酸和多聚物利用最强,黑麦草土壤微生物对胺类利用最强。【结论】豆科绿肥对土壤微生物功能的积极作用优于禾本科黑麦草,以改进土壤微生物功能为主要目的的新垦耕地推荐种植豆类绿肥。