玉米秸稈造夾層處理對鹽堿地土壤微生物數量的影響

摘 要 為探討農作物秸稈對鹽堿化土壤的改良效果，對山西省太谷縣團場村鹽堿土進行玉米秸稈造夾層處理，在每個內夾層以上取樣，測定土壤三大類群微生物（細菌、放線菌、真菌）和兩種生理功能群微生物（亞硝酸細菌、好氣性纖維素分解菌）的數量，試驗結果表明：玉米秸稈造夾層土層內，細菌、真菌、放線菌的數量顯著高于對照區（未加玉米秸稈造夾層），粉碎玉米秸稈用量為4000 kg/667 m2、填埋深度為10 cm的小區均相應高于其他處理的小區；玉米秸稈造夾層處理的土壤，生理功能群微生物好氣性纖維素分解菌、亞硝酸細菌的數量均顯著高于對照區，用量4000 kg/667 m2、填埋深度為10 cm的小區均相應高于其他處理的小區。本研究表明農作物秸稈夾層能夠很好地增加鹽堿地土壤的微生物數量，對鹽堿地具有較好的改良效果。

關鍵詞 玉米秸稈；夾層；鹽堿地；土壤微生物；土壤改良

中圖分類號：S156.4 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.10.007

知網出版網址：http：//kns.cnki.net/kcms/detail/50.1186.s.20170410.2331.005.html 網絡出版時間：2017-4-10 23：31：00

土地鹽堿化和次生鹽堿化是土地退化的主要形式，已經成為一個世界性的難題，據估計，全球鹽堿地以每年（1.0～1.5）×106 hm2的速度在增長，嚴重制約著灌溉農業的可持續發展[1-2]。技術改良、合理開發和利用鹽堿地土地資源，可緩解由于人口不斷增加導致的人口與土地建設的矛盾，對于我們這樣一個耕地資源日趨減少的人口大國而言，具有十分重要的意義。山西省鹽堿地面積30.13×104 hm2，集中分布在大同、忻州、晉中、運城4 大盆地[3]。土地鹽堿化形成大量中、低產田，導致農作物產量低下和草原退化，一些耕地甚至由于鹽堿化嚴重而成為棄耕地，大面積土壤資源難以充分利用，嚴重制約了農牧業生產發展和人民生活水平的提高[4]。可見，隨著人口的增長、經濟的發展和生態環境的惡化，對鹽堿地進行有效的改善和治理具有重要的現實意義。

國內外學者對鹽堿地改良治理技術進行了較多研究，研究發現了較多的物理改良、化學改良、生物改良和水利改良方法，有效地降低了土壤鹽分和pH值，改善了土壤的理化性狀[5-7]。山西太谷是一個農業縣，利用農村大量過剩的秸稈改良鹽堿地，資源充足而且廉價。玉米秸稈中含有豐富的氮、磷、鉀和微量元素，還有大量的化學能，是土壤微生物生命活動的主要能源[8]。利用玉米秸稈改良鹽堿地，可明顯降低土壤表層各種可溶性離子，降低土壤表層pH值，增加土壤的有機質組成，有效改善鹽堿地土壤的理化特性[9]。結合經濟效益和推廣因素，采用粉碎性玉米秸稈造夾層處理改善鹽堿地具有明顯優勢。

土壤中數量眾多的微生物既是土壤形成過程的產物，也是土壤形成的推動者[10]，它們幾乎參與土壤中一切生物及生化反應，與其他因素一起決定著土壤的本質屬性，在土壤動植物殘體分解、腐殖質合成、養分存儲轉化和土壤演變等過程中，起著十分重要的作用。土壤微生物的數量不僅直接影響土壤的生物化學過程及土壤養分的組成與轉化，進而影響作物的生長，同時還對土壤環境變化敏感，是評價土壤肥力和土壤質量變化的重要指標[11-14]。鹽堿地土壤微生物的數量和分布是在更深層次上揭示鹽堿地土壤生態系統能量流動和物質循環過程的重要環節，研究鹽堿地土壤微生物的數量和分布特征具有重要的意義。

本文以粉碎性玉米秸稈為原料，探討不同粉碎性玉米秸稈用量和不同秸稈造夾層深度在相同水量淋洗條件下對鹽堿地土壤微生物生物量的影響，旨在研究不同秸稈用量和造夾層深度處理對鹽堿地的改良效果，尋求鹽堿地最佳改良措施，為生產應用提供科學依據，從而緩解土地壓力，促進地區可持續發展。

1材料與方法

1.1研究區域概況

試驗地點位于山西農業大學信息學院農場，地處東經112.28°～113.10°、北緯37.12°～37.32°。試驗地點氣候為典型的溫帶大陸性季風氣候，太谷縣內近20年年平均氣溫約10℃，積溫3500～3600℃，無霜期160～190 d，年降水量450 mm，降水主要集中在7—9月。供試的鹽堿土位于太谷縣團場村，試驗地土壤有機質含量為6.08 g/kg，pH值為8.50，堿化度為71.04%。以中熟品種“壩莜1號”燕麥和粉碎性玉米秸稈（來自團場村）為試驗材料。

1.2試驗設計

做30個正方形小區，小區的規格為長1.0 m、寬1.0 m、深50 cm，四周用塑料膜覆蓋，其中底層土壤用鹽堿土，以粉碎性玉米秸稈作為夾層，上層土壤也用鹽堿土。秸稈的掩埋深度設置為10 cm、15 cm和20 cm，分別用D1、D2和D3表示 ，秸稈用量分別為2000， 3000， 4000 kg/667 m2，分別用W1、W2、W3表示，共設計10個處理，每個處理3次重復，并設無秸稈夾層的正常小區（CK）為對照，如表1。

1.3測定項目

分別測定土壤的pH值、有機質含量、細菌數量、真菌數量、放線菌數量，生理功能群如亞硝酸細菌和好氣性纖維素分解菌。

1.4測定方法

培養基配制：①細菌牛肉膏蛋白胨培養基；②真菌馬丁氏培養基；③放線菌高氏I號培養基；④好氣性纖維素分解菌測定用赫奇遜氏培養基；⑤亞硝酸細菌培養基—改良的斯蒂芬遜培養基。分別按培養基成分稱量，配制好后在121～125℃消毒滅菌30 min，冷至50℃，在無菌室倒平板備用[15]。

在每個試驗小區內采用棋盤式取樣法間隔一定的距離隨機取點，分別用內徑4 cm的土鉆取夾層以上土壤，充分混合均勻為一個樣品。每個小區分別采集約1 kg土壤，一部分土壤樣品裝入無菌聚乙烯袋內，帶回實驗室4℃冷藏保鮮，進行土壤微生物指標測定；一部分帶回實驗室用105℃烘干法測定土壤含水量，所有數據均換算成烘干土重來計。

土壤微生物中細菌、真菌、放線菌、纖維素分解菌采用固體平板法計數，亞硝酸細菌采用稀釋法統計[16]。

1.5數據處理與分析

應用Excel處理和SPSS19.0軟件做方差分析，比較分析不同處理微生物細菌、放線菌、真菌、亞硝酸細菌和好氣性纖維素分解菌數量的差異。

2結果與分析

2.1秸稈造夾處理對土壤三大類群微生物數量的影響

由表2可知，各玉米秸稈造夾層處理土層中細菌、放線菌和真菌三大類群微生物的數量均顯著高于對照小區（p<0.01）；處理D1W3試驗小區的土壤中細菌、放線菌和真菌三大類群微生物的數量均顯著高于其他處理小區（p<0.01）。隨著玉米秸稈夾層深度的增加，土壤中三大類群微生物的數量顯著減少（p<0.05）；隨著玉米秸稈夾層粉碎秸稈用量的增加，土壤中三大類群微生物的數量顯著增加（p<0.05）。

2.2秸稈造夾處理對土壤微生物主要生理功能群的影響

2.2.1 對土壤亞硝酸細菌的影響

土壤中硝化細菌數量的測定通常只測定亞硝酸細菌的數量，原因在于土壤中的硝化作用的第一階段和第二階段是連續進行的，一般很少有亞硝酸鹽的累積，所以測定參與第一階段的亞硝酸細菌的數量，就能反映出硝化細菌的多少。由表3可知，不同深度和秸稈用量的處理間亞硝酸細菌數量達到差異顯著水平（p<0.01），其中以處理D1W3小區土壤中亞硝酸細菌數量最多，并遠遠高于未經過秸稈造夾層處理的對照小區。粉碎性秸稈用量相同的處理小區其亞硝酸細菌數量隨秸稈夾層深度的增加，亞硝酸細菌的數量降低，且不同掩埋深度的亞硝酸細菌數量間差異達到顯著水平（p<0.01）。秸稈夾層深度相同的處理小區其亞硝酸細菌數量隨粉碎性秸稈用量的增加而呈增加的趨勢，且不同粉碎性秸稈用量的亞硝酸細菌數量間差異達到顯著水平（p<0.01）。以秸稈夾層深度為10 cm的處理為例，粉碎性秸稈用量為4000 kg/667 m2處理（D1W3）的小區土層的亞硝酸細菌數量高于2000 kg/667 m2和3000 kg/667 m2造夾層處理的小區，亞硝酸細菌數量分別是對照組、2000 kg/667 m2和3000 kg/667 m2處理的3.16倍、1.88倍和1.20倍。

2.2.2 對土壤好氣性纖維素分解菌的影響

纖維素是植物組織的主要組成成分，也是土壤中植物殘體的主要成分，由土壤微生物中好氣性纖維素分解菌分解，因此纖維素分解菌的分布與土壤性狀、土壤肥力有密切關系，測定土壤中好氣性纖維素分解菌是十分必要的。由表3可知，不同秸稈夾層深度和不同粉碎性玉米秸稈用量的處理間好氣性纖維素分解菌數量達到差異顯著水平。其中以10 cm秸稈造夾層以上土層中的好氣性纖維素分解菌數量最高，表現為隨秸稈夾層深度的增加，好氣性纖維素分解菌的數量降低，且當粉碎性玉米秸稈用量相同時，不同夾層深度處理小區間纖維素分解菌數量的差異達到極顯著水平。當秸稈造夾層深度相同時，不同粉碎性玉米秸稈用量處理小區間纖維素分解菌數量達到差異顯著水平（p<0.01），均表現為隨秸稈用量增加，好氣性纖維素分解菌的數量顯著增加。通過分析不同秸稈用量相同造夾層深度間和不同造夾層深度相同秸稈用量間好氣性纖維素分解菌的數量變化發現，粉碎玉米秸稈用量為4000 kg/667 m2、夾層深度為10 cm的小區的好氣性纖維素分解菌的數量高于其他處理小區。

3結論與討論

本試驗結果表明，玉米秸稈造夾層處理不同程度地增加了鹽堿土中微生物的數量，且明顯高于未做秸稈造夾層處理的鹽堿土。細菌、放線菌和真菌的數量，粉碎玉米秸稈用量為4000 kg/667 m2、夾層深度為10 cm處理的小區顯著高于其他處理的小區；好氣性纖維素分解菌、亞硝化細菌數量，粉碎玉米秸稈用量為4000 kg/667 m2、夾層深度為10 cm處理的小區顯著高于其他處理的小區。綜上所述，玉米秸稈造夾層處理對改良鹽堿地具有很好的效果，且以粉碎的玉米秸稈用量為4000 kg/667 m2、夾層深度為10 cm處理的改良效果為好。

經過玉米秸稈造夾層處理不同程度地增加了土壤中微生物的數量，使土壤理化性狀均得到較大的改善，如處理D3W1處理小區土壤的有機質增加了57.9%，pH值下降了1.5個單位。其中以粉碎玉米秸稈用量為4000 kg/667 m2、夾層深度為10 cm處理小區的微生物數量最高，這是由于秸稈腐熟后使得土壤有機質含量顯著增加，為微生物的活動提供大量的碳元素和氮元素，并使得pH降低，土壤結構得到改善。同時，玉米秸稈夾層掩埋深度適宜，保證了空氣的流通，有利于土層中細菌、放線菌和真菌的生長。土壤微生物是土壤中活的有機體，是最活躍的土壤肥力因子之一。本試驗以玉米秸稈造夾層改良鹽堿地，不但能夠很好地改良鹽堿地，增加土壤肥力和改善土壤物理性狀，而且還能減少農村有機物料的焚燒和浪費現象，改善農村環境，有助于實現生態農村的夢想。

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（責任編輯：丁志祥）