加武斌，謝英荷，李廷亮，文德澤，賀麗燕，高慧洲

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，山西太谷030801）

不同覆膜方式對(duì)旱地麥田土壤微生物量碳氮磷的影響

加武斌，謝英荷，李廷亮，文德澤，賀麗燕，高慧洲

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，山西太谷030801）

通過(guò)大田試驗(yàn)研究不同覆膜方式對(duì)旱地麥田土壤中微生物生物量的影響。結(jié)果表明，土壤微生物量碳從小麥拔節(jié)期到收獲期呈逐漸下降趨勢(shì)，而土壤微生物量氮和磷則隨著生育期的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)；土壤微生物量碳和微生物量磷均為覆膜處理顯著高于不覆膜處理，且以全膜穴播效果最為顯著，分別比相同施肥量的測(cè)控施肥處理高64.52%～130.54%和25.81%～58.98%，而土壤微生物量氮?jiǎng)t為覆膜處理顯著低于不覆膜處理，并且全膜穴播處理的降低幅度更明顯?？梢?jiàn)，覆膜可以改善土壤水熱條件，提高土壤微生物量碳和磷，進(jìn)而提高土壤肥力，是適合晉南地區(qū)旱作農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要措施之一。

壟膜溝播；全膜穴播；微生物量碳；微生物量氮；微生物量磷

土壤微生物是土壤有機(jī)物質(zhì)的降解者和植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的活性庫(kù)，土壤是微生物生活的良好場(chǎng)所，而微生物在土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化與腐殖質(zhì)形成過(guò)程中起著重要作用[1]。土壤微生物是農(nóng)田地下生物系統(tǒng)的主體，它不僅是土壤形成過(guò)程的關(guān)鍵調(diào)控者，而且其本身也是土壤養(yǎng)分的重要組成部分，是農(nóng)田土壤肥力的重要指標(biāo)之一[2-4]。土壤微生物活性的高低在一定程度上決定了土壤養(yǎng)分循環(huán)的好壞和轉(zhuǎn)換速率的高低[5]。地膜覆蓋栽培自1978年引入我國(guó)以來(lái)，在我國(guó)旱作區(qū)得到大面積推廣[6]。地膜覆蓋是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一項(xiàng)有效增產(chǎn)措施，其提供了特殊的土壤生態(tài)環(huán)境，使土壤物理、化學(xué)性質(zhì)和生物學(xué)性狀發(fā)生了一定的變化，如土壤結(jié)構(gòu)和空氣狀況，土壤的水、熱狀況[7-8]等。有研究表明，地膜覆蓋后可以顯著增加土壤表層微生物數(shù)量[9]和土壤微生物量碳[10]。溫曉霞等[11]研究認(rèn)為，旱作麥田地膜覆蓋處理可以提高土壤微生物數(shù)量。

覆膜可以改善土壤水熱條件，增強(qiáng)土壤微生物活性，進(jìn)而增加微生物生物量，增強(qiáng)土壤肥力，使作物增產(chǎn)。

本試驗(yàn)研究不同覆膜方式對(duì)冬小麥不同生育期微生物量碳、氮、磷含量的影響，旨在提高土壤生物學(xué)肥力，為探求旱地小麥的高產(chǎn)種植模式提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2013年9月至2014年6月在山西省洪洞縣劉家垣鎮(zhèn)東梁村旱地小麥種植區(qū)進(jìn)行。該地屬于溫帶季風(fēng)性氣候，年均氣溫12℃左右，年降雨量450～500 mm，≥10℃的年總積溫3 326.9℃，無(wú)霜期195 d左右。供試土壤類(lèi)型為石灰性褐土，質(zhì)地為中壤土，其基本理化性質(zhì)列于表1。

表1 播前耕層土壤基本理化性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)材料

供試小麥品種為當(dāng)?shù)囟噙x用的抗旱品種長(zhǎng)8744。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理：處理1為農(nóng)戶(hù)常規(guī)，是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施肥量和常規(guī)平作種植；處理2為測(cè)控施肥，是當(dāng)?shù)販y(cè)土配方施肥量，根據(jù)近年來(lái)的試驗(yàn)結(jié)果提供的肥料用量和常規(guī)平作種植；處理3為壟膜溝播（生育期覆膜），是在處理2肥料用量的基礎(chǔ)上采用壟膜溝播種植；處理4為全膜穴播（生育期覆膜），是在處理2肥料用量的基礎(chǔ)上采用全膜覆蓋、膜上覆土穴播種植技術(shù)（表2）。

每個(gè)處理重復(fù)4次，小區(qū)面積210～520 m2，采用隨機(jī)區(qū)組排列。試驗(yàn)中施用的氮肥為尿素（含N 46%），磷肥為過(guò)磷酸鈣（含P2O511%），鉀肥為氯化鉀（含K2O 60%），均作底肥均勻施入土壤，翻入耕層后耙平。播種時(shí)間為2013年10月1日，收獲時(shí)間為2014年6月6日，播量均為150 kg/hm2。冬小麥在整個(gè)生育期不灌溉，夏閑期（6—9月）降雨量為464.7 mm，小麥整個(gè)生育期的降雨量為186.6 mm。

表2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

1.4 樣品采集

分別于冬小麥拔節(jié)期（4月14日）、揚(yáng)花期（5月8日）、成熟期（6月8日）3個(gè)生育期在各小區(qū)采集0～20 cm耕層多點(diǎn)混合土樣，用于微生物量碳、氮、磷的測(cè)定。

1.5 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.5.1 土壤微生物量碳、氮的測(cè)定[12]其采用氯仿熏蒸0.5 mol/L K2SO4浸提法測(cè)定。取過(guò)2 mm篩的新鮮土壤，用氯仿熏蒸24 h后，用0.5 mol/L K2SO4溶液浸提,提取液中的微生物量C采用K2Cr2O7和濃H2SO4加熱氧化法，然后用分光光度計(jì)在585 nm處比色測(cè)定；微生物量氮是直接將浸提液用紫外分光光度計(jì)在280 nm處比色測(cè)定。分別以不熏蒸作為對(duì)照。

1.5.2 土壤微生物量磷的測(cè)定[12]稱(chēng)取過(guò)2 mm篩新鮮土樣5 g，氯仿熏蒸24 h，用0.5 mol/L NaHCO3浸提，浸提液用分光光度計(jì)在882 nm處比色測(cè)定。以不熏蒸作為對(duì)照。

1.6 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel 2003和DPS v7.05軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，用Duncan新復(fù)極差法（α＝0.05）進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆膜方式對(duì)旱地麥田土壤微生物量碳（SMB-C）的影響

土壤微生物量碳僅占土壤有機(jī)碳庫(kù)的1%～4%，但確實(shí)是土壤有效養(yǎng)分重要的供給源和庫(kù)存，是土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)的重要參數(shù)，在一定程度上反映了土壤的肥力狀況[13]。

從圖1可以看出，從拔節(jié)期到成熟期，各處理耕層土壤的微生物量碳均呈遞減趨勢(shì)，除成熟期外，測(cè)控施肥處理土壤微生物量碳顯著高于農(nóng)戶(hù)常規(guī)處理，說(shuō)明適量合理施肥可以在一定程度上提高土壤微生物量碳。不同覆膜方式間以全膜穴播處理的微生物量碳含量最高，較農(nóng)戶(hù)常規(guī)、測(cè)控施肥和壟膜溝播處理分別提高了64.73%～273.93%，64.52%～130.54%，33.79%～93.49%，且差異均達(dá)到顯著水平；壟膜溝播處理較相同施肥量的測(cè)控施肥處理也有增加的趨勢(shì)，可見(jiàn)，覆膜種植有利于促進(jìn)耕層土壤微生物量碳的提高，且全膜穴播效果更明顯，主要原因是因?yàn)楦材しN植具有良好的土壤水熱狀況，可以促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的分解，有利于微生物量碳的增加，這與薛菁芳等[14]的研究結(jié)果一致。

2.2 不同種植模式對(duì)旱地麥田土壤微生物量氮（SMB-N）的影響

微生物活動(dòng)在很大程度上可以調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分，尤其是土壤氮的內(nèi)循環(huán)[15]。從圖2可以看出，從小麥拔節(jié)期到成熟期，各處理耕層土壤微生物量氮均呈遞增趨勢(shì)，主要原因可能是由于隨著小麥生育期的進(jìn)行，水分和溫度逐漸升高，土壤微生物活動(dòng)增強(qiáng)，微生物量氮含量也相應(yīng)升高。除楊花期外，測(cè)控施肥與農(nóng)戶(hù)常規(guī)處理間無(wú)顯著差異，說(shuō)明適量增加施氮量對(duì)土壤微生物量氮的影響較小。覆膜種植的微生物量氮明顯低于不覆膜種植，全膜穴播較農(nóng)戶(hù)常規(guī)和測(cè)控施肥分別降低 34.91%～38.53%，28.98%～37.51%，壟膜溝播較不覆膜的農(nóng)戶(hù)常規(guī)和測(cè)控施肥分別降低 11.74%～28.93%，9.43%～27.41%，差異均達(dá)到顯著水平?？梢?jiàn)，覆膜種植明顯降低了耕層土壤微生物量氮，這與林英杰等[16]的研究結(jié)果基本一致，這可能是因?yàn)樵诟材l件下，氮素養(yǎng)分的礦化程度大于固定速度，也有可能是因?yàn)楦材l件下，氮素的揮發(fā)減少而使土壤中的有效氮增加，這在一定程度上會(huì)抑制土壤微生物的活動(dòng)，引起微生物量氮的減少。

2.3 不同種植模式對(duì)旱地麥田土壤微生物量磷（SMB-P）的影響

微生物量P是土壤有機(jī)磷最為活躍的部分[17]，通過(guò)生物量P釋放的P對(duì)作物生長(zhǎng)起著很重要的作用。從圖3可以看出，小麥從拔節(jié)期到成熟期，各處理耕層土壤微生物量磷均呈遞增趨勢(shì)，測(cè)控施肥顯著高于農(nóng)戶(hù)常規(guī)處理，說(shuō)明適量增加施肥量有助于土壤微生物量磷的提高。不同種植模式間以全膜穴播處理的微生物量磷最高，較測(cè)控施肥、農(nóng)戶(hù)常規(guī)和壟膜溝播處理分別提高25.81%～58.98%，68.02%～80.84%，1.09%～11.33%，差異均達(dá)顯著水平。壟膜溝播處理的微生物生物量磷較高，較不覆膜的測(cè)控施肥和農(nóng)戶(hù)常規(guī)的分別提高13.01%～43.63%，57.86%～66.28%，且差異均達(dá)顯著水平?？梢?jiàn)，壟膜溝播和全膜穴播的覆膜種植明顯提高了耕層土壤微生物量磷，且全膜穴播效果更明顯，主要原因是由于覆膜種植良好的土壤水熱條件有利于表層土壤微生物的繁殖，將部分有機(jī)磷和礦化了的無(wú)機(jī)磷同化為微生物磷，從而提高其含量，這與侯慧芝等[18]和王曄青等[19]的研究結(jié)果一致。

3 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，隨著冬小麥生育期的進(jìn)行，土壤微生物量碳呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，收獲期達(dá)到最低。各個(gè)時(shí)期，不同處理微生物量碳含量高低順序?yàn)椋喝ぱúィ緣拍喜ィ緶y(cè)控施肥＞農(nóng)戶(hù)常規(guī)。覆膜可以提高土壤微生物量碳含量，且以全膜穴播效果最明顯，較農(nóng)戶(hù)常規(guī)、測(cè)控施肥和壟膜溝播處理分別提高64.73%～273.93%，64.52%～130.54%，33.79%～93.49%。

隨著生育期的延長(zhǎng)，土壤微生物量氮呈上升趨勢(shì)，覆膜會(huì)降低微生物量氮含量，且全膜穴播效果最為明顯。全膜穴播處理較農(nóng)戶(hù)常規(guī)和測(cè)控施肥處理分別降低34.91%～38.53%，28.98%～37.51%；壟膜溝播處理較農(nóng)戶(hù)常規(guī)和測(cè)控施肥處理分別降低11.74%～28.93%，9.43%～27.41%，除成熟期壟膜溝播處理外，均達(dá)到顯著水平。

土壤微生物量磷從拔節(jié)期到成熟期呈逐漸上升趨勢(shì)，覆膜可以顯著增加其含量，且以全膜穴播效果最為顯著，較測(cè)控施肥、農(nóng)戶(hù)常規(guī)和壟膜溝播處理分別提高25.81%～58.98%，68.02%～80.84%，1.09%～11.33%，除成熟期壟膜溝播外，差異均達(dá)顯著水平。

覆膜可以改善土壤水熱條件，使得土壤微生物活性增強(qiáng)，進(jìn)而增加微生物生物量，增強(qiáng)土壤肥力，使得旱地作物產(chǎn)量增加。因此，全膜穴播和壟膜溝播是適合晉南地區(qū)旱作農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效模式之一。

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Effects of Different Mulching Methods on Soil Microbial Biomass C，N and P in Dryland Wheat

JIAWubin，XIE Yinghe，LI Tingliang，WENDeze，HE Liyan，GAOHuizhou

（College ofResources&Environment，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

The effects of different mulching methods on soil microbial biomass in dryland wheat field were studied by field experiment.The results showed that soil microbial biomass C decreased gradually from jointing stage to harvest stage of wheat,while soil microbial biomass N and P showed an increasing trend with the extension of growth period.Soil microbial biomass C and microbial biomass P were significantly higher than those without plastic film mulching treatment,and the whole film mulch treatment was the most significant,compared with the same measurement-control treatment with the same fertilization level the whole film mulch treatment increased 64.52%-130.54%and 25.81%-58.98%,respectively,while the soil microbial biomass N was significantly lower than that without plastic film mulching,and the whole film mulch treatment decreased more obviously.The results showed that mulching could improve the soil water and thermal conditions,increase the soil microbial biomass C and microbial biomass P,and improve the soil fertility,is one ofthe important measures for the sustainable development ofagriculture in the area ofdryland.

ridge furrowsowing;the whole film sowing;microbial biomass C;microbial biomass N;microbial biomass P

S154.3

A

1002-2481（2017）03-0420-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.03.25

2016-12-01

國(guó)家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專(zhuān)項(xiàng)（201503124；201303104）

加武斌（1990-），男，山西臨汾人，在讀碩士，研究方向：土壤與環(huán)境。謝英荷為通信作者。