不同耕作方式對土壤微生物數量的影響

摘要：為了研究冀北壩上半干旱區不同耕作方式對土壤微生物數量的影響，以小麥和燕麥為例，試驗共設免耕、傳統、年年深松、年年淺松、淺旋和隔年深松６個不同耕作方式處理，研究土壤微生物數量與不同耕作方式之間的關系。結果表明，土壤微生物數量在不同耕作方式下隨著土層深度的增加而明顯降低；與傳統耕作方式相比，保護性耕作模式均可提升細菌、真菌、放線菌數量。

關鍵詞：半干旱區；耕作方式；土壤微生物數量

中圖分類號：Ｓ１５４．３ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０12）17－3713-02

Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Dｉｆｆｅｒｅｎｔ Tｉｌｌａｇｅ Mｅｔｈｏｄｓ ｏｎ Sｏｉｌ Mｉｃｒｏｂｉａｌ Qｕａｎｔｉｔｙ

ＬＩ Ｇｕｉ－ｘｉ１，ＤＯＮＧ Ｃｕｎ－ｙｕａｎ２，ＣＨＥＮ Ｘｉ－ｙｕａｎ２，ＹＵＥ Ｙａｎ－ｊｕｎ２

（１．Ｐｅｏｐｌｅ＇ｓ Ｌｉｂｅｒａｔｉｏｎ Ａｒｍｙ Ｎｏ．２５１ Ｈｏｓｐｉｔａｌ， Ｚｈａｎｇｊｉａｋｏｕ ０７５０００， Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ；

２． Ｚｈａｎｇｊｉａｋｏｕ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｚｈａｎｇｊｉａｋｏｕ ０７５０００， Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｉｌｌａｇｅ ｍｏｄｅs ｏｎ ｓｏｉｌ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｉｎ ｓｅｍｉａｒｉｄ ａｒｅａ ｏｆ Ｂａｓｈａｎｇ ｉｎ Ｎｏｒｔｈ Ｈｅｂｅｉ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｕｓｉｎｇ ｗｈｅａｔ ａｎｄ ｏａｔｓ ａｓ ｍａｔｅｒｉａｌ． ６ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｎｏ－ｔｉｌｌａｇｅ， ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ， ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ ｓｕｂｓｏｉｌｉｎｇ， ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｉｌｌａｇｅ， ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｔａｒｙ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｉｌｌａｇｅ ｅｖｅｒｙ ｔｗｏ ｙｅａｒｓ ｗｅｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｏｉｌ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｂｉｏｍａｓｓ ａｎｄ ｔｉｌｌａｇｅ ｍｏｄｅｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｓｏｉｌ microbial ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｓｏｉｌ ｄｅｐｔｈ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｉｌｌａｇｅ ｍｏｄｅｓ． Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｔｉｌｌａｇｅ， ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｔｉｌｌａｇｅ ｃｏｕｌｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｓｏｉｌ ｂａｃｔｅｒｉａ， ｆｕｎｇｕｓ， ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｅｍｉ－ａｒｉｄ ｒｅｇｉｏｎ； ｔｉｌｌａｇｅ； soil ｍｉｃｒｏｂｉａｌ quantity

土壤微生物是土壤肥力狀況的重要指標［１］。不同的耕作方式會形成不同的土壤微生物特征［２，３］。當前土壤學領域的研究重點之一便是分析各種田間耕作與管理方式對微生物性狀所造成的影響。冀北地區自然氣候條件惡劣，土地瘠薄。當地農戶在耕作方式的選擇上，大都選擇連年旋耕的耕作管理模式，由此導致了當地不少區域耕地的保水能力和保肥能力不足［４，５］。本研究以小麥和燕麥為例，研究土壤微生物數量與不同耕作方式之間的關系，旨在探討適合冀北壩上半干旱區改良土壤理化性質的耕作方式，為該地區的農業發展模式提供科學依據。

１ 材料與方法

１．１ 試驗地情況

試驗在河北北方學院農業研究所張北縣油簍溝鄉繁育基地進行，該地區屬于典型的中溫帶大陸性季風氣候，年均降水量２８０～３２０ ｍｍ，年均溫度２．６ ℃，年均日照時間達２ ８８９ ｈ，年均無霜期為１００ ｄ。

１．２ 試驗方案

本研究于２０１０～２０１１年進行，供試作物為寧春４號小麥與甘引１號燕麥。結合冀北地區耕作習慣進行秋整地。試驗設６個處理，分別是①免耕（ＭＧ）、②傳統耕作方式（ＣＴ，耕作深度為２０ ｃｍ）、③年年深松（ＮＳ，耕作深度為３０～４０ ｃｍ）、④年年淺松（ＮＱ，耕作深度為１２～１８ ｃｍ）、⑤淺旋（ＱＸ，耕作深度小于１０ ｃｍ）、⑥隔年深松（ＧＳ）。小區面積為１２０ ｍ２，每個處理設置３種除草劑：２，４－二氯苯氧乙酸丁酯（７２％）、闊葉凈（１０％）以及農達（４１％）。小麥和燕麥田間管理按冀北壩上地區常規方式進行。

１．３ 測定指標與方法

選用“五點取樣法”，分別選取土壤深度為０～２０、２０～４０、４０～６０ ｃｍ的樣品，低溫保存，以培養基進行培養，通過稀釋法分別對細菌、放線菌、真菌進行計數。

２ 結果與分析

２．１ 不同耕作方式土壤中細菌數量的變化

表１所示為不同耕作方式細菌數量變化，由表１可知，０～２０ ｃｍ的土壤是細菌最為集中的區域，細菌數量隨著土壤深度的增加而明顯降低。各耕作方式的細菌數量在０～２０ ｃｍ土壤中的順序是ＧＳ＞ＮＳ＞ＭＧ＞ＱＸ＞ＮＱ＞ＣＴ，與傳統耕作方式相比，其他處理模式均可提升細菌數量，隔年深松提升率為５６．０％，年年深松提升率為５１．８％，免耕提升率為５０．９％，年年淺松提升率為７．４％，淺旋提升率為１０．７％；２０～４０ ｃｍ的土壤，年年深松、隔年深松與免耕細菌數量較高；而４０～６０ ｃｍ的土壤，年年深松與隔年深松細菌數量較高，其他耕作方式差異較小。

從整個土層來看，細菌數量由多到少：ＮＳ＞ＧＳ＞ＭＧ＞ＱＸ＞ＮＱ＞ＣＴ，主要原因是采用保護性耕作的模式有利于土壤保墑，土壤中的細菌在腐爛秸稈腐殖質中能夠較好地生存，土壤表層尤為明顯。

２．２ 不同耕作方式土壤中的真菌數量變化

表２所示為不同耕作方式的真菌數量變化，由表２可知，０～２０ ｃｍ的土壤是真菌最為集中的區域，真菌數量隨著土壤深度的增加而降低。真菌數量在０～２０ ｃｍ作物耕層順序是ＮＱ＞ＭＧ＞ＮＳ＞ＧＳ＞ＱＸ＞ＣＴ，與表２細菌數量的分布有所不同，主要原因是真菌在表層土壤年年淺松耕作模式之下更有利于大量繁殖。從整體來看，０～２０ ｃｍ的土壤真菌數量平均為２０～４０ ｃｍ的2．1倍、４０～６０ ｃｍ的2．7倍。

２．３ 不同耕作方式土壤中放線菌數量的變化

表３所示為不同耕作方式的放線菌數量變化，由表３可知，０～２０ ｃｍ的土壤是放線菌最為集中的區域，放線菌數量隨著土壤深度的增加而明顯降低。各耕作方式的放線菌數量在０～２０ ｃｍ的土壤的順序是ＮＳ＞ＭＧ＞ＮＱ＞ＧＳ＞ＣＴ＞ＱＸ，與傳統耕作相比，除淺旋外，其他耕作模式均可提升放線菌數量； ２０～４０ ｃｍ土壤中，與傳統耕作相比較，隔年深松提升７５．２％，年年深松提升６４．３％，年年淺松提升３１．０％，免耕提升１．０％，淺旋下降１５．７％；４０～６０ ｃｍ的土壤中，各耕作方式的放線菌數量無明顯差別。整體來看，０～２０ ｃｍ的土壤中放線菌數量平均為２０～４０ ｃｍ的１．７倍、４０～６０ ｃｍ的３．1倍。

３ 小結與討論

０～２０ ｃｍ的土壤是微生物最為集中的區域，微生物數量隨著土壤深度的增加而明顯降低。不同耕作方式的細菌數量在整個土壤中的順序是ＧＳ＞ＮＳ＞ＭＧ＞ＱＸ＞ＮＱ＞ＣＴ；不同耕作方式的真菌數量在 ０～２０ ｃｍ土壤中的順序是ＮＱ＞ＭＧ＞ＮＳ＞ＧＳ＞ＱＸ＞ＣＴ；不同耕作方式的放線菌數量在 ０～２０ ｃｍ土壤中的順序是ＮＳ＞ＭＧ＞ＮＱ＞ＧＳ＞ＣＴ＞ＱＸ。

本研究的結果表明，與傳統耕作方式相比，保護性耕作模式均可提升細菌、真菌和放線菌數量。主要原因是細菌、真菌和放線菌在保護性耕作土壤模式之下，留茬覆蓋以及作物遺留部分的腐爛產生了更充足的腐殖質，在土壤通氣性能良好、肥料和水分充足的環境中，更有利于大量繁殖。本研究的結果有利于為改良冀北壩上地區土壤性質，對促進農業發展提供比較有價值的依據。隸屬于壩上地區的農田，土壤生態環境比較脆弱，地力低下，免耕留茬覆蓋及免耕留茬耕作方式有效地提高了土壤肥力，增加了作物的生物量，保持了生態環境，應更深入、廣泛地研究和推廣。

參考文獻：

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［５］ ＧＩＡＮＦＲＥＤＡ Ｌ， ＳＡＮＮＩＮＯ Ｆ， ＯＲＴＥＧＡ Ｎ， ｅｔ ａｌ． Ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｆｒｅｅ ａｎｄ ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ ｕｒｅａｓｅ ｉｎ ｓｏｉｌ： ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓ ［Ｊ］． Ｓｏｉｌ Ｂｉｏｌｏｇｙ ＆ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２００４，２６：７７７－７８４．