免耕條件下不同有機(jī)物料還田對(duì)土壤有機(jī)碳及微生物量碳含量的影響

董博，周歡，蔡立群，董青松

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究所，甘肅蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅蘭州 730070；3.甘肅省智慧農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，甘肅蘭州 730000）

免耕條件下不同有機(jī)物料還田對(duì)土壤有機(jī)碳及微生物量碳含量的影響

董博1，2，周歡1，2，蔡立群2，董青松3

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究所，甘肅蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅蘭州 730070；3.甘肅省智慧農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，甘肅蘭州 730000）

在定西市黃土高原半干旱丘陵溝壑區(qū)，采用尼龍網(wǎng)袋埋袋法，在免耕條件下將玉米秸稈、豬糞、堆肥3種有機(jī)物料以高、中、低量還田，研究對(duì)土壤有機(jī)碳及微生物量碳含量的影響。結(jié)果表明，3種有機(jī)物料均可提高土壤有機(jī)碳含量、微生物量碳，其中在加入有機(jī)物料高量條件下，有機(jī)碳含量由高到低變化依次為秸稈、堆肥、豬糞；中、低量水平下由高到低依次為堆肥、秸稈、豬糞。土壤微生物量碳含量在加入有機(jī)物料高、中量水平下增加趨勢(shì)表現(xiàn)為堆肥、秸稈、豬糞，低量水平表現(xiàn)為堆肥、豬糞、秸稈。

土壤有機(jī)碳；微生物量碳；免耕；影響

施用有機(jī)肥料是補(bǔ)給和更新土壤有機(jī)質(zhì)的重要手段，對(duì)植物養(yǎng)分供應(yīng)和土壤微生物生命活動(dòng)至關(guān)重要［1］。國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究結(jié)果均表明，有機(jī)肥和化肥配施，以及單施有機(jī)肥對(duì)提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤有機(jī)碳庫(kù)儲(chǔ)量有顯著作用［2～4］。施用有機(jī)肥可以帶入大量的微生物進(jìn)入土壤，土壤微生物活動(dòng)有了充足的養(yǎng)分和酶促基質(zhì)，土壤酶活性得到提高，改善了土壤肥力狀況［5］。隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及小城鎮(zhèn)建設(shè)，原有農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物更多地被直接或間接用作土壤培肥的原料，但現(xiàn)有有機(jī)物料投入技術(shù)未能達(dá)到其在增加土壤有機(jī)碳庫(kù)儲(chǔ)量、改善土壤肥力等方面的預(yù)期效果。因此，探索不同有機(jī)物料類(lèi)型、還田量、還田方式等在調(diào)控土壤有機(jī)碳累積、礦化過(guò)程及平衡點(diǎn)方面的效果，具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)設(shè)在黃土高原半干旱丘陵溝壑區(qū)的定西市安定區(qū)李家堡鎮(zhèn)麻子川村東川臺(tái)地上，為小麥免耕地塊。屬中溫帶半干旱區(qū)，海拔為1 971 m，多年平均降水398.4 mm，年蒸發(fā)量1 531 mm，是典型的一年一熟雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。土壤類(lèi)型為黃綿土。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)有機(jī)物料秸稈、豬糞、堆肥設(shè)高、中、低3個(gè)水平，豬糞、堆肥根據(jù)玉米秸稈的等碳量添加，供試有機(jī)物料的有機(jī)碳總含量見(jiàn)表1，有機(jī)物料用量及方案見(jiàn)表2。2013年3月采用尼龍網(wǎng)袋埋袋法，按試驗(yàn)設(shè)計(jì)將玉米秸稈、豬糞、堆肥與風(fēng)干樣土混合均勻后裝入尼龍網(wǎng)袋，3次重復(fù)，隨機(jī)埋入地下15～20 cm，加少量水濕潤(rùn)后覆土5 cm。分別于90、180、270 d后取樣，每次取樣約100 g，測(cè)定土壤有機(jī)碳及微生物量碳的含量。

表1 供試有機(jī)物料有機(jī)碳含量g/kg

表2 試驗(yàn)方案

1.3 測(cè)定分析方法

土壤有機(jī)碳（SOC）采用外加熱重鉻酸鉀氧化法［6～7］。微生物量碳（SMB-C）采用氯仿熏蒸-0.5 MK2SO4浸提法測(cè)定，熏蒸提取采用Vance等人的步驟［8］。數(shù)據(jù)采用Excel 2003 和SPSS 13.0數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)土壤有機(jī)碳含量的影響

如圖1所示，在免耕條件下，加入玉米秸稈、豬糞、堆肥3種有機(jī)物料后，土壤中有機(jī)碳含量均較CK有顯著提高。其中玉米秸稈高、中、低量水平的土壤有機(jī)碳含量較CK分別增加207.5%、108.8%、93.2%；豬糞高、中、低量水平土壤有機(jī)碳含量較CK分別增加了61.7%、53.8%、47.9%；堆肥高、中、低量水平土壤有機(jī)碳含量較CK分別增加了181.2%、128.9%、104.3%，差異均達(dá)顯著水平。土壤有機(jī)碳含量在加入有機(jī)物料高量水平下，由高到低變化依次為玉米秸稈、堆肥、豬糞，中、低量水平下依次為堆肥、玉米秸稈、豬糞。由此可以看出，有機(jī)物料在低量和中量水平下表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)，且以堆肥的效果較好，可能是由堆肥中含有的微生物引起的有機(jī)物質(zhì)劇烈分解所致。

處理圖1 免耕還田方式下有機(jī)物料對(duì)土壤有機(jī)碳含量的影響

2.2 對(duì)土壤微生物量碳的影響

免耕條件下，加入玉米秸稈、豬糞、堆肥3種有機(jī)物料均可提高土壤微生物量碳，與CK相比，玉米秸稈、豬糞、堆肥不同添加量的平均土壤微生物量碳分別增加了144.45%、89.45%、171.67%，表現(xiàn)為堆肥高于玉米秸稈和豬糞，但差異未達(dá)到顯著水平。其中玉米秸稈和堆肥僅在高量水平下土壤微生物量碳與CK的差異達(dá)顯著水平，豬糞高、中、低量水平與CK差異均未達(dá)到顯著水平。加入有機(jī)物料高、中量水平下，土壤中微生物量碳含量增加幅度由大到小為堆肥、玉米秸稈、豬糞；低量水平表現(xiàn)為堆肥、豬糞、玉米秸稈。

圖2 免耕還田方式下有機(jī)物料對(duì)土壤微生物量碳的影響

3 小結(jié)與結(jié)論

在免耕還田方式下土壤中加入不同有機(jī)物料均可提高土壤中有機(jī)碳、微生物量碳含量。其中在加入有機(jī)物料高量水平下，土壤有機(jī)碳含量由高到低變化依次為為玉米秸稈、堆肥、豬糞；中、低量水平下由高到低依次為堆肥、玉米秸稈、豬糞。土壤微生物量碳含量在加入有機(jī)物料高、中量水平下的增加趨勢(shì)由大到小表現(xiàn)為堆肥、玉米秸稈、豬糞，低量水平表現(xiàn)為堆肥、豬糞、玉米秸稈。這與遲鳳琴、卜洪震等人的研究結(jié)果相一致［9～10］。不同有機(jī)物料施用下，玉米秸稈、豬糞的效果差異不大，但均與堆肥的效果略有差異，可能是因?yàn)槎逊实幕A(chǔ)物料或微生物活性不同所致。

［1］沈宏，曹志洪.長(zhǎng)期施肥對(duì)不同農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤有效碳庫(kù)及碳素有效率的影響［J］.熱帶亞熱帶土壤科學(xué)，1998，7（1）：1-5.

［2］李娟，趙秉強(qiáng)，李秀英，等.長(zhǎng)期有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配施對(duì)土壤微生物學(xué)特性及土壤肥力的影響［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，41（1）：144-152.

［3］王晶，張仁陟，李?lèi)?ài)宗.耕作方式對(duì)土壤活性有機(jī)碳和碳庫(kù)管理指數(shù)的影響［J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2008，26（6）：8-12.

［4］蔡立群，齊鵬，張仁陟，等.不同保護(hù)性耕作措施對(duì)麥-豆輪作土壤有機(jī)碳庫(kù)的影響［J］.中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，17（1）：1-6.

［5］董博，張東偉，郭天文.長(zhǎng)期定位施肥對(duì)土壤有機(jī)碳和微生物量碳的影響［J］.土壤通報(bào)，2012，43（6）：1 467-1 472.

［6］魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，1999，99.

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［9］遲風(fēng)琴.黑土中有機(jī)物料分解規(guī)律研究［J］.黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2003（5）：6-8.

［10］洪震，王麗宏，尤金成，等.長(zhǎng)期施肥管理對(duì)紅壤稻田土壤微生物量碳和微生物多樣性的影響［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，43（16）：3 340-3 347.

（本文責(zé)編：陳偉）

Effects of Organic Fertilization Returning on Organic Carbon and Activated Carbon Components under Conservation Tillage

DONG Bo1，2，ZHOU Huan1，2，CAI Li-qun2，DONG Qing-song3
（1. Institute of Dryland Agriculture，Gansu Academy of Agricultural Science，Lanzhou Gansu 730070，China；2. College of Resource and Environment，Gansu Agriculture University，Lanzhou Gansu 730070，China；3. Research Center for Zhihui Agriculture Engineering and Technology of Gansu Province，Lanzhou Gansu 730070，China）

The field experiment took nylon bag technique and provided with corn stalks，manure，compost and other organic materials in different quantities to research soil organic carbon and microbial biomass carbon content in Dingxi city . The result shows that the three kinds of organic material can improve the content of soil organic carbon，microbial biomass carbon with no tillage，under the condition of high organic carbon content changes from high to low in turn for straw，manure，pig manure；Under middle and low levels from high to low in turn to compost，straw，pig manure . Soil microbial biomass carbon content in organic material，high volume levels increase trend in the form of compost，straw，manure，low levels of manure，pig manure and straw .

Soil organic carbon；Microbial biomass carbon；Conservation tillage；Effects

S153.6

A

1001-1463（2015）01-0012-03

10.3969/j.issn.1001-1463.2015.01.005

2014-10-17

甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新專(zhuān)項(xiàng)（2012GAAS15-22-3）部分內(nèi)容

董博（1981—），男，山東聊城人，助理研究員，主要從事數(shù)字農(nóng)業(yè)工程及旱作農(nóng)田水肥調(diào)控方面的研究。E-mail：dongbobby@163.com

蔡立群（1976—），男，甘肅永昌人，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)。E-mail：cailq@gsau.edu.cn