稻田保護性耕作對土壤微生物量碳的影響

謝卓霖 文靜 李蕓

摘要 通過對不同秸稈還田量以及還田后不同時期下土壤微生物量碳變化的研究結果表明，實施稻田保護性耕作，土壤微生物量碳含量與傳統(tǒng)耕作相比有明顯增加。在秸稈還田直播小麥和直播油菜處理下，秸稈中的碳將會在田中積累，隨著時間推移土壤中含碳量不斷上升，根據(jù)秸稈還田量的不同，土壤微生物量碳的變化為秸稈全量還田>秸稈半量還田>常規(guī)耕作。

關鍵詞 稻田；保護性耕作；秸稈；微生物量碳；土壤有機碳

中圖分類號 S153.6 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）09-0201-02

Abstract After returning to the different amount of straw returned and at different times，the researches on the change of soil microbial biomass carbon were conducted. The results showed that，compared with conventional tillage，soil microbial biomass carbon content increased significantly of conservation tillage in paddy field. Under straw return field broadcast directly wheat and directly rape，soil microbial carbon gradually rising trend over time，and under the different amount of straw returned，the change trend of soil microbial biomass carbon is straw returning full amount>straw returning half amount>conventional tillage.

Key words paddy field；conservation tillage；straw；microbial biomass carbon；soil organic carbon

稻田保護性耕作（conservation tillage in paddy field）是指水稻、小麥或油菜兩季種植不間斷地進行免耕栽培，稻、麥、油菜收獲后及時將秸稈均勻覆蓋還田，水稻采用拋栽，小麥、油菜實施撒播。對農(nóng)業(yè)肥料減施、節(jié)本增效和農(nóng)田生態(tài)環(huán)境保護具有積極意義[1-2]。

微生物量碳（MBC）是土壤碳素養(yǎng)分在轉化和循環(huán)研究過程中的重要參數(shù)，它可以很清楚地反映土壤微生物和土壤肥力狀況，其含量可以作為研究不同耕作方法引起土壤生物學性質變化的一個指標[3-5]。近20年來，人們在重視研究耕作方式對土壤物理與化學性質影響的同時，也不斷加強了耕作方式對土壤微生物學特性影響的研究[6-10]。但對于川中丘陵區(qū)稻田保護性耕作制度下土壤微生物量碳的變化還研究很少。因此，本文以簡陽市為例，研究川中丘陵區(qū)稻田保護性耕作制度下土壤微生物量碳的變化，以期為該地區(qū)稻田保護性耕作提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于川中丘陵區(qū)偏西部的簡陽市，屬中亞熱帶濕潤氣候區(qū)，土壤類型為水稻土，肥力中等，呈微酸性。

1.2 試驗設計

試驗設6個處理：水稻—小麥秸稈全量還田（7 500 kg/hm2），免耕，撒播小麥（A）；水稻—小麥秸稈半量還田（3 750 kg/hm2），免耕，撒播小麥（B）；常規(guī)耕作，直播小麥（C）；水稻—油菜秸稈全量還田（7 500 kg/hm2），免耕，撒播油菜（D）；水稻—油菜秸稈半量還田（3 750 kg/hm2），免耕，撒播油菜（E）；常規(guī)耕作，移栽油菜（F）。小區(qū)面積共105 m2（7 m×15 m）。

1.3 取樣方法

對稻田保護性耕作小麥、油菜栽種不同時期土壤中微生物量碳變化情況進行研究，根據(jù)作物生長周期和氣候變化特點，采樣時間共分4次，分別為2012年9月、2013年3月、2013年4月、2013年5月；采取土樣時，考慮到保護性耕作對土層的破壞較小、秸稈腐熟后殘留物主要在表層土壤中的情況，采集0～5 cm土層為供試土壤，采用“S”形隨機取樣的方法，并對采集的土樣用四分法進行處理。

1.4 測定內容與方法

1.4.1 前處理。采用氯仿熏蒸浸提法[8]。采集后的土樣在室溫下培養(yǎng)71 d，稱取相當于烘干土重20 g濕土，放人100 mL的小燒杯中，連同盛有60 mL不含酒精氯仿的小燒杯放入真空干燥器中熏蒸培養(yǎng)24 h，取出、去除殘留在土壤的氯仿，再加入0.5 mol/L K2SO4（土水比1∶2）浸提液，振蕩30 min（25 ℃，200 r/min）后迅速用中速濾紙過濾。同時，另取等量土樣，直接用0.5 mol/L K2SO4浸提，處理做空白。

1.4.2 微生物量碳和土壤有機碳的測定。取浸提液10 mL于消煮管中，并加入10 mL 0.018 mol/L K2Cr2O7·H2SO4溶液，搖勻后置于（175±1）℃的磷酸浴中煮沸10 min，冷卻后將溶液轉移到150 mL的三角瓶中，總體積約為80 mL，加0.6 mL鄰苯氨基苯甲酸指示劑和5 mL濃硫酸，用0.05 mol/L FeSO4溶液滴定至終點。土壤有機碳的測定采用重鉻酸鉀-外加熱法。計算公式如下：

微生物量碳（mg/kg）=2.64×Ec（1）

式（1）中，Ec為熏蒸與不熏蒸土樣有機碳的差值，2.64為校正系數(shù)[11]。

土壤有機碳量（mg/kg）=0.012/4×106×M（V0-V）×f / w（2）

式（2）中，M—FeSO4溶液濃度，V0—滴定空白所耗FeSO4體積，V—滴定土壤浸提液所耗FeSO4體積，f—稀釋倍數(shù)，w—烘干土重，0.012—碳的毫摩爾質量，106—換算系數(shù)。

2 結果與分析

2.1 微生物量碳的變化

研究結果（圖1、圖2）表明，土壤微生物量碳在不同耕作栽培制度下，隨時間的推移，從2012年9月至2013年5月土壤微生物量碳呈持續(xù)增長的趨勢，在5月達到最大值。在相同的時間下，稻田保護性耕作與常規(guī)耕作相比，微生物量碳呈增大的趨勢，以稻草全量還田直播處理為最高，其趨勢為秸稈全量還田>秸稈半量還田>常規(guī)耕作。

2.2 微生物量碳與有機碳的關系

2.2.1 土壤微生物量碳和土壤有機碳量的變化。結果（表1）表明微生物量碳含量隨時間的增加而不斷增加，在撒播小麥和撒播油菜的處理中，均以常規(guī)耕作的微生物量碳含量最低，其次為稻草半量還田，稻草全量還田微生物量碳含量最高。說明稻田保護性耕作能有效增加土壤微生物量碳的含量，從而增加土壤肥力。

研究發(fā)現(xiàn)，微生物量碳在土壤有機碳量中所占比例也隨著時間的推進不斷增加，并且到2013年5月時，微生物量碳占土壤有機碳的比例為常規(guī)耕作<稻草半量還田<稻草全量還田。

2.2.2 土壤微生物量碳與土壤有機碳量間的相關性。對小麥地土壤有機碳和微生物量碳的相關性進行了分析，結果（圖3）表明，土壤有機碳與微生物量碳的相關性達極顯著水平（r=0.933**）。同時對油菜地土壤有機碳和微生物量碳的相關性進行了分析，結果（圖4）表明，土壤有機碳與微生物量碳的相關性達極顯著水平（r=0.880**）。

3 結論

（1）秸稈施入土壤后，隨著時間的推移，不斷腐熟，供給微生物生長繁殖所需的營養(yǎng)物質增多，土壤微生物碳量與常規(guī)相比有明顯的提高，其規(guī)律為全量還田>半量還田>未還田。

（2）同時本研究的結果表明，土壤微生物量碳與土壤有機碳的變化規(guī)律一致，并經(jīng)過相關性分析的結果表明，土壤有機碳與微生物量碳的相關性達極顯著水平。

4 參考文獻

[1] 姚雄，廖敦秀，唐永群，等.稻田保護性耕作的生態(tài)效應研究進展與發(fā)展建議[J].生態(tài)環(huán)境學報，2011，20（2）：372-378.

[2] 李向東，隋鵬，高旺盛，等.四川盆地稻田保護性耕作制度可持續(xù)性評價研究[J].作物學報，2007，33（6）：942-948.

[3] 張成娥，王栓全.作物秸稈腐解過程土壤微生物量的研究[J].水土保持學報，2000，3（14）：96-99.

[4] 胡誠，曹志平，葉鐘年.不同壤培肥措施對低肥力農(nóng)田土壤微生物生物量碳的影響[J].生態(tài)學報，2006，26（3）：808-814.

[5] 劉恩科，梅旭榮，趙秉強，等.長期不同施肥制度對土壤微生物生物量碳、氮、磷的影響[J].中國農(nóng)業(yè)大學學報，2009，14（3）：63-68.

[6] 陳英，陳蓓，張軍，等.免耕覆蓋對土壤微生物量碳的影響[J].生態(tài)環(huán)境，2007，17（6）：2370-2373.

[7] 陳蓓，張仁陟.免耕與覆蓋對土壤微生物數(shù)量及組成的影[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學學報，2004，39（6）：634-638.

[8] 肖劍英，張磊，謝德體，等.長期免耕稻田的土壤微生物與肥力關系研究[J].西南農(nóng)業(yè)大學學報，2002，24（1）：82-85.

[9] 樊麗琴，南志標，沈禹穎，等.保護性耕作對黃土高原小麥田土壤微生物量碳的影響[J].草原與草坪，2005（4）：51-53.

[10] 張四海，曹志平，張國.保護性耕作對農(nóng)田土壤有機碳庫的影響[J].生態(tài)環(huán)境學報，2012，21（2）：199-205.

[11] 林啟美，吳玉光，劉煥龍.熏蒸法測定土壤微生物量碳的改進[J].生態(tài)學雜志，1999，18（2）：63-68.