李春喜，楊杰瑞，張黛靜，王多多，王真，郭雪妮，陳惠婷

河南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453007

河南省是我國小麥生產(chǎn)的主要基地，但多數(shù)地區(qū)因旋耕、單施化肥等造成土壤肥力偏低、耕層較淺、肥料下移困難等制約小麥高產(chǎn)的技術(shù)問題（周瑞華，2011；劉波，2010）。不同耕作方式及秸稈還田對(duì)土壤微生物的影響的研究不斷得到深入，研究表明，化肥配施秸稈可增加土壤微生物量碳和氮，旋耕與秸稈還田可以顯著提高微生物數(shù)量，秸稈全量還田能調(diào)節(jié)土壤物理環(huán)境，促進(jìn)微生物的代謝活動(dòng)（張四偉，2012；楊文平，2012）。但對(duì)于耕作方式和無機(jī)、有機(jī)肥料配施對(duì)土壤腐殖質(zhì)及土壤微生物區(qū)系的影響報(bào)道很少（張明園，2011；欒曉波，2012）。本研究立足于河南小麥主產(chǎn)區(qū)豫中地區(qū)，研究不同耕作和培肥模式下冬小麥田土壤腐殖質(zhì)及微生物區(qū)系的動(dòng)態(tài)變化，旨在為該地區(qū)農(nóng)田地力提升及小麥高產(chǎn)栽培提理論基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 試驗(yàn)材料及設(shè)計(jì)

供試小麥品種（Triticum aestivum L.）為半冬性周麥22。試驗(yàn)于2011—2012年在許昌縣陳曹鄉(xiāng)史莊村小麥試驗(yàn)田進(jìn)行。土壤基本性質(zhì)為 w(有機(jī)質(zhì))=12.61 g·kg-1，w(全氮)=1.89 g·kg-1，w(全磷)=1.02 g·kg-1，w(速效鉀)=130.23 mg·kg-1。試驗(yàn)采用大區(qū)設(shè)計(jì)，在通施化肥的基礎(chǔ)上設(shè) 4個(gè)處理：1）淺耕增施有機(jī)肥（QF）；2）淺耕（Q）；3）深耕增施有機(jī)肥（SF）；4）深耕（S）。其中淺耕為15~20 cm，深耕為35~40 cm，有機(jī)肥為豬糞，每667m2增施3 m3。玉米秸稈于玉米收獲時(shí)打碎旋耕機(jī)翻入地下，播前均勻?yàn)⑷牖?，化肥選用小麥配方肥（N、P、K≥45%），每667 m2施74.07 kg。大區(qū)面積15 m×30 m=450 m2，于2011年10月16日播種，行距20 cm，小麥種植密度為每667 m216萬株，2012年6月5日收獲，全生育期按高產(chǎn)田模式進(jìn)行管理。

1.2 測(cè)定指標(biāo)及方法

分別在孕穗期、開花期和成熟期，按0~5、5~20和20~40 cm三個(gè)土層取鮮樣，密封包裝。一部分進(jìn)行風(fēng)干處理，進(jìn)行土壤化學(xué)指標(biāo)的測(cè)定；另一部分保存于4 ℃冰箱測(cè)定土壤微生物區(qū)系數(shù)量，3次重復(fù)。

土壤腐殖質(zhì)組分（富里酸、胡敏酸）的測(cè)定采用重鉻酸鉀氧化還原法（鮑士旦，2005）。

胡敏酸和富里酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)(g·kg-1)=

其中：v0：5.00毫升標(biāo)準(zhǔn)重鉻酸鉀溶液空白試驗(yàn)滴定的硫酸亞鐵毫升數(shù)；v1：待測(cè)液滴定用去的硫酸亞鐵毫升數(shù)；w：吸取濾液相當(dāng)?shù)耐翗淤|(zhì)量（g）。

土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量分別采用牛肉膏蛋白胨、馬丁氏和改良高氏 1號(hào)培養(yǎng)基固體平板法測(cè)定（黃紅英，2011；祝宗美，2012）。其中細(xì)菌采用的稀釋度為 10-3~10-5，培養(yǎng)采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基；真菌采用的稀釋度為 10-1~10-3，培養(yǎng)采用馬丁氏培養(yǎng)基；放線菌采用的稀釋度為10-2~10-4，培養(yǎng)采用改良高氏1號(hào)培養(yǎng)基，每一稀釋度重復(fù)2次。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003和SPSS 13.0進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及顯著性差異分析，多重比較采用Duncan法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同耕作和培肥模式對(duì)土壤腐殖質(zhì)的影響

2.1.1 土壤富里酸含量

如圖1所示，富里酸含量隨土壤深度的增加表現(xiàn)為先增后減；隨著生育期的進(jìn)行，先減后增的趨勢(shì)。在0~5 cm土層內(nèi)，成熟期增施有機(jī)肥處理的富里酸含量極顯著高于單施化肥（p<0.01）；在5~20 cm土層內(nèi)，孕穗期SF處理相比其他處理富里酸含量最高（4.61 g·kg-1）且差異極顯著（p<0.01），成熟期 S處理相比其他處理富里酸含量最高（4.93 g·kg-1）且差異顯著（p<0.05）；在 20~40 cm 土層內(nèi)，開花期和孕穗期富里酸含量表現(xiàn)為S處理高于Q處理，但差異不顯著。

2.1.2 土壤胡敏酸含量

胡敏酸含量表現(xiàn)為隨土壤深度的加深而逐漸減少，隨著生育時(shí)期的進(jìn)行逐漸增加的趨勢(shì)。在0~5 cm土層內(nèi)，開花期增施有機(jī)肥處理的胡敏酸含量高于單施化肥且差異顯著（p<0.05）。在5~20 cm土層內(nèi)，孕穗期和成熟期均為QF處理胡敏酸含量最高且差異顯著（p<0.05）。在20~40 cm耕層內(nèi)，成熟期增施有機(jī)肥處理的胡敏算含量極顯著高于單施化肥（p<0.01）；其中，成熟期QF處理胡敏酸含量與開花期相比增幅為 300.00%，成熟期 SF處理胡敏酸含量與開花期相比增幅為253.85%。

圖1 不同耕作和培肥模式對(duì)土壤腐殖質(zhì)的影響Fig.1 The humus content of soil with different ploughing and fertilization

2.2 不同耕作和培肥模式對(duì)土壤微生物區(qū)系的影響

2.2.1 土壤細(xì)菌數(shù)量

隨耕層的加深細(xì)菌數(shù)量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)（圖2）。在0~5 cm土層內(nèi)，細(xì)菌數(shù)量在成熟期達(dá)到最多。在5~20 cm土層內(nèi)，孕穗期與成熟期SF處理與其他處理相比細(xì)菌數(shù)量最多且差異達(dá)極顯著水平（p<0.01）；成熟期SF處理細(xì)菌數(shù)量與開花期相比增幅達(dá)163.35%。在20~40 cm土層內(nèi)，成熟期QF和SF處理細(xì)菌數(shù)量與開花期相比增幅分別達(dá)690.38%和508.75%，其中SF處理與其他3個(gè)處理相比細(xì)菌數(shù)量最多且差異極顯著（p<0.01）。

2.2.2 土壤真菌數(shù)量

隨著生育期的進(jìn)行，由圖2可知，真菌數(shù)量基本呈現(xiàn)為先增加后減少的趨勢(shì)。在0~5 cm土層內(nèi)，QF處理真菌數(shù)量呈遞增的趨勢(shì)，成熟期相比孕穗期增幅達(dá)145.02%；成熟期增施有機(jī)肥處理的真菌數(shù)量高于單施化肥且差異極顯著（p<0.01）；在5~20 cm土層中，孕穗期SF處理真菌數(shù)量高于其它處理且差異極顯著（p<0.01）。在20~40 cm土層內(nèi)成熟期增施有機(jī)肥處理的真菌數(shù)量高于單施化肥且差異極顯著（p<0.01）。

2.2.3 不同耕作和培肥模式對(duì)小麥土壤放線菌數(shù)量的影響

由圖2可得，放線菌數(shù)量隨土壤深度的加深呈先增后減，隨生育期的進(jìn)行呈先減少后增的趨勢(shì)。在0~5 cm土層內(nèi)，成熟期Q處理最低且差異極顯著（p<0.01）；在5~20 cm土層內(nèi)，開花期與成熟期QF處理放線菌數(shù)量最低且差異顯著（p<0.05）；在20~40 cm土層內(nèi)，3個(gè)時(shí)期均表現(xiàn)為SF處理放線菌數(shù)量最高，其中孕穗期與成熟期差異達(dá)顯著水平（P<0.05）。

圖2 不同耕作和培肥模式對(duì)土壤微生物區(qū)系的影響Fig.2 The microorganism of soil with different ploughing and fertilization

2.3 土壤微生物與土壤腐殖質(zhì)之間的相關(guān)分析

由表1可知，在本試驗(yàn)的耕作和培肥模式下，土壤微生物區(qū)系與胡敏酸含量、富里酸含量表現(xiàn)為正相關(guān)，其中細(xì)菌、真菌數(shù)量與胡敏酸含量呈極顯著正相關(guān)，放線菌數(shù)量與胡敏酸含量呈顯著正相關(guān)。細(xì)菌、放線菌數(shù)量與富里酸含量呈顯著正相關(guān)，真菌數(shù)量與富里酸含量呈極顯著正相關(guān)。以上分析可得土壤腐殖質(zhì)組分含量與微生物區(qū)系表現(xiàn)為正相關(guān)，土壤腐殖質(zhì)組分可以為微生物生長提供充足和碳源和氮源，有利于微生物的生長繁殖，從而提高麥田地力水平，為小麥的高產(chǎn)打下基礎(chǔ)。

表1 不同耕作和培肥模式土壤微生物與土壤腐殖質(zhì)含量的相關(guān)分析Table 1 Correlation analysis between soil microorganism and soil humus content under different ploughing and fertilization

3 討論

土壤微生物區(qū)系是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，它既是土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分分解、轉(zhuǎn)化、循環(huán)的驅(qū)動(dòng)力，也對(duì)土壤環(huán)境因子的動(dòng)態(tài)變化極為敏感（鄭祥，2005；樊軍，2003）。土壤中大多數(shù)微生物種類的數(shù)量與養(yǎng)分含量、作物產(chǎn)量具有正相關(guān)關(guān)系（黃紅英，2011）。土壤微生物是維持土壤質(zhì)量的重要組成部分，其活動(dòng)可以加速土壤中有機(jī)物質(zhì)的分解，增加土壤養(yǎng)分的含量，同時(shí)，土壤微生物的分泌物有利于冬小麥的生長發(fā)育，提高土壤微生物數(shù)量和保持其較高的活性則是保持土壤肥力的前提（王巖，1996）。腐殖質(zhì)為微生物活動(dòng)提供了豐富的養(yǎng)分和能量，又能調(diào)節(jié)土壤酸堿性，因而有利微生物活動(dòng)，促進(jìn)土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化（竇森，2011；區(qū)惠平，2010）。長期施用有機(jī)肥對(duì)土壤腐殖質(zhì)的提高具有顯著作用（依洪濤，2012）。適宜的耕作方式和培肥模式是提高小麥單產(chǎn)和品質(zhì)的關(guān)鍵措施，也是小麥健康管理的重要手段。

本研究發(fā)現(xiàn)，深耕增施有機(jī)肥處理能夠顯著增加耕層土壤胡敏酸和富里酸含量，淺耕不利于改善土壤深層理化性質(zhì)。耕作方式對(duì)微生物的數(shù)量和活性具有重要影響（戴亮，2012）。施用有機(jī)肥能使耕層土壤微生物含量增加，促進(jìn)了胡敏酸與富里酸的積累，土壤腐殖質(zhì)明顯改善（張翔，1998）。本研究增施有機(jī)肥對(duì)小麥生育后期5~20 cm與20~40 cm耕層土壤的真菌數(shù)量的提高具有顯著的效果。深耕增施有機(jī)肥處理對(duì)于小麥成熟期 5~20與20~40 cm耕層土壤的細(xì)菌數(shù)量的提高具有顯著的效果。放線菌在各耕層土壤中表現(xiàn)為淺耕處理最低，20~40 cm耕層土壤中則表現(xiàn)為深耕增施有機(jī)肥處理放線菌數(shù)量最高。增施豬糞能改善土壤微生物環(huán)境，菌群數(shù)量增加有利于提高土壤微生物活性，進(jìn)而促進(jìn)整個(gè)土壤生態(tài)的平衡穩(wěn)定（Doran，1996；Ibekwe，2002；章家恩，2002）。本研究與上述研究結(jié)論一致。

本研究表明，與傳統(tǒng)耕作耕層較淺的特點(diǎn)相比，深耕可以改善土壤結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)土壤的透氣性，從而提高土壤中的有效養(yǎng)分。深耕的同時(shí)增施有機(jī)肥能夠明顯提高土壤腐殖質(zhì)含量以及土壤微生物數(shù)量。深耕增施有機(jī)肥可實(shí)現(xiàn)深層施肥，有利于逐步熟化下層土壤，增加小麥根系下扎的同時(shí)擴(kuò)大小麥根系吸收營養(yǎng)的范圍，對(duì)地力的提升和小麥的高產(chǎn)大有裨益。

4 結(jié)論

1）增施有機(jī)肥能夠極顯著提高小麥成熟期0~5 cm耕層土壤富里酸含量；深耕增施有機(jī)肥能夠顯著提高小麥生育后期5~20 cm耕層土壤富里酸含量；深耕增施有機(jī)肥能夠顯著提高小麥生育后期0~40 cm耕層土壤胡敏酸含量。

2）深耕增施有機(jī)肥能夠顯著提高小麥孕穗期與成熟期5~20 cm耕層土壤細(xì)菌數(shù)量；增施有機(jī)肥與單施化肥相比能夠顯著提高小麥成熟期20~40 cm耕層土壤細(xì)菌數(shù)量，其中以深耕增施有機(jī)肥最為明顯。

3）增施有機(jī)肥能夠顯著提高小麥成熟期0~5與20~40 cm耕層土壤真菌數(shù)量；深耕增施有機(jī)肥能夠顯著提高小麥孕穗期5~20 cm耕層土壤真菌數(shù)量。

4）淺耕不利于小麥生育后期0~5與5~20 cm耕層土壤放線菌數(shù)量的積累；深耕增施有機(jī)肥能夠顯著提高小麥生育后期20~40 cm耕層土壤放線菌數(shù)量。

5）在本研究的耕作與培肥模式下麥田土壤腐殖質(zhì)組分的含量與微生物區(qū)系的數(shù)量呈正相關(guān)關(guān)系。

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