深耕并秸秆还田下玉米田土壤微生物类群变化

　　微生物是土壤养分转化和循环的动力，也是土壤有机质中最为活跃的部分[1],直接影响土壤养分的矿化和固定。土壤微生物的数量变化能灵敏反应出农田土壤理化性状的变化[2].研究表明，耕作通过改变土壤物理性状对土壤微生物数量产生影响[3],深耕能够提高农田土壤微生物数量[4],秸秆还田也能够增加土壤微生物数量[5,6],并且土壤微生物数量的变化与秸秆在耕层土壤中的分布状况有关[7].目前，在我国农业生产实践中部分地区已经把深耕并秸秆还田技术作为缓解耕层土壤紧实措施进行推广，但该技术给黄淮海冬小麦 - 夏玉米两熟地区农田土壤微生物类群带来的变化尚缺乏研究。本文拟通过在鹤壁和漯河两个不同生态的土壤上，研究连续深耕并秸秆还田条件下玉米田土壤微生物类群的变化规律，为提升黄淮海地区粮食单产、保障国家粮食安全提供理论和技术支持。

　　1 材料与方法。

　　1. 1 试验地概况。

　　试验于 2009 ~ 2011 年在河南省鹤壁市农业科学院和漯河市农业科学院的试验田同时进行。鹤壁市农业科学院的试验田位于河南省北部（ 35°41'N,114°33'E） ,属暖温带大陆性半湿润季风气候，年平均气温 13. 7℃，全年无霜期平均 221 天，年平均日照时数 2 311 小时，年平均降水量 635. 9毫米，土壤质地为壤土。漯河市农业科学院的试验田位于河南省中南部（ 33°36'N,113°59'E） ,属暖湿性季风气候，年均气温 14. 7℃，全年无霜期平均 220 天，年平均日照时数 2 350 小时，年降水量为 786 毫米，土壤质地为黏土。两试验田 0 ~40 cm 土层土壤的基础物理性质和肥力见表 1,试验期间的气象条件见图 1.

　　漯河市和鹤壁市农业科学院试验田的供试玉米品种分别为当地主栽玉米品种郑单 958 和浚单20,种植密度均为 67 500 株 / hm2; 小麦品种分别为当地的主栽品种温麦 6 号和漯麦 4 号，种植密度均约为 675 万穗/hm2.两地各处理施肥量和施肥方法相同，其中玉米季施纯氮300 kg/hm2、纯磷 150 kg/hm2、纯钾 225 kg/hm2,小麦季施纯氮300 kg / hm2、纯磷 150 kg/hm2、纯钾 150 kg/hm2.氮肥采用后移技术，基肥和追肥分别占总施氮量的 60%和 40%.磷肥和钾肥作为基肥一次性施入。田间其他管理同当地一般生产田。

　　1. 2 试验设计。

　　于 2009 ~ 2011 年，夏玉米免耕播种，夏玉米收获后进行耕作处理，然后播种冬小麦。深耕处理耕作深度 30 cm,常规耕作处理耕作深度 20cm.试验设常规耕作并秸秆还田 （ CT） 、深耕并秸秆还田 （ DT） 、深耕但秸秆不还田（ DNT） 3 个处理。随机区组试验设计，小区面积 6 m ×60 m,重复 3 次。秸秆还田处理： 夏玉米秸秆在耕作之前被秸秆粉碎机切碎，并结合耕作被全部混入耕层土壤中，冬小麦秸秆在夏玉米播种前被切碎全部覆盖还田。秸秆不还田处理： 夏玉米秸秆和冬小麦秸秆全部移出试验田。

　　1. 3 土壤样品采集。

　　2010 年和 2011 年均在夏玉米吐丝期于每小区选取 3 点，用土钻采集 0 ~10、10 ~20、20 ~30、30 ~ 40 cm 土层的样品，于 4℃ 冰箱保存，用于土壤微生物数量测定。

　　1. 4 土壤微生物计数。

　　微生物数量用平板计数法测定。细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基； 真菌采用马丁氏培养基； 放线菌采用高氏 1 号培养基[9].

　　1. 5 数据处理。

　　试验数据采用 SPSS 软件进行统计分析和差异显着性分析，置信水平为 α =0. 05.

　　2 结果与分析。

　　2. 1 不同处理对土壤微生物数量的影响。

　　两地两年数据平均后结果（ 表 2） 表明，DT 处理耕层土壤细菌、真菌、放线菌数量分别比 CT 处理高 10. 8%、23. 9%、31. 0%,分别比 DNT 处理高56. 1% 、85. 3% 、142. 6% .说明深耕和秸秆还田均可增加耕层土壤微生物数量，其中秸秆还田条件下土壤微生物数量的增幅高于深耕处理。

　　2. 2 不同处理对耕层土壤细菌数量的影响。

　　深耕和秸秆还田主要提高 20 ~30 cm 土层土壤细菌的数量。由表 3 可以看出，在鹤壁，2010年 DT 处理 20 ~30 cm 土层土壤细菌数量分别比CT 和 DNT 处理高 84. 7% 和 12. 8% ,2011 年同比分别高 32. 8% 和 57. 1%; 在漯河，2010 年 DT 处理 20 ~ 30 cm 土层土壤细菌数量分别比 CT 和DNT 处理高 55. 9% 和 106. 6% ,2011 年同比分别高 81. 7%和 93. 1%.

　　2. 3 不同处理对耕层土壤真菌数量的影响。

　　深耕和秸秆还田主要提高 20 ~30 cm 土层土壤真菌的数量。由表 4 可以看出，在鹤壁，2010年 DT 处理 20 ~30 cm 土层土壤放线菌数量分别比 CT 和 DNT 处理高60. 4%和54. 0%,2011 年同比分别高 62. 2% 和 43. 1%; 在漯河，2010 年 DT处理 20 ~30 cm 土层土壤真菌数量分别比 CT 和DNT 处理高 433. 3% 和 32. 3% ,2011 年同比分别高 115. 5%和 185. 3%.

　　2. 4 不同处理对耕层土壤放线菌数量的影响。

    深耕和秸秆还田主要提高 20 ~30 cm 土层土壤放线菌的数量。由表 5 可以看出，在鹤壁，2010年 DT 处理 20 ~30 cm 土层土壤放线菌数量分别比 CT 和 DNT 处理高42. 7%和52. 8%,2011 年同比分别高137. 5%和235. 3%; 在漯河，2010 年 DT处理 20 ~30 cm 土层土壤放线菌数量分别比 CT和 DNT 处理高 44. 7%和 277. 0%,2011 年同比分别高 20. 8%和 325. 4%.

　　3 结论与讨论。

　　深耕增加农田土壤微生物数量，主要增加耕层下部土壤微生物数量。本试验两年数据平均后结果表明，深耕处理土壤细菌、真菌和放线菌的数量比 常 规 耕 作 处 理 分 别 高 10. 8%、23. 9%、31. 0% .本试验中，深耕处理的耕作深度为 30cm,常规耕作处理的耕作深度为 20 cm,与常规耕作相比深耕处理主要改善 10 ~30 cm 土层土壤环境[10],从而增加土壤微生物数量。该结果与前人的研究相符，因为土壤的结构、水分状况、通气情况和养分状况9对土壤微生物的生长和繁殖均有重要影响[11].

　　秸秆还田增加整个耕层土壤微生物数量。本试验两年数据平均后结果表明，与深耕秸秆不还田处理相比深耕秸秆还田处理的土壤细菌、真菌和放线菌的数量分别增加了 56. 1%、85. 3%、142. 6% .前人的研究也表明秸秆还田能够提高土壤中微生物数量[1].因为，还田的秸秆能够为土壤微生物生长繁殖提供碳源[13],同时秸秆自身也存在大量活的微生物[14].

　　本研究在 2010 年和 2011 年两年的微生物数量差异较大，2011 年的土壤微生物数量远少于2010 年，这是因为 2011 年 9 月份降雨量较大，同时气温也比较低，均不利于土壤微生物生长繁殖。

　　参 考 文 献：

　　[1] Powlson D S,Jenkinson D S. A comparison of the organic mat-ter,biomass,adenosine triphosphate and mineralizable nitrogencontents of ploughed and direct - drilled soils[J]. J. of Agri-cultural Science,1981,97: 713 - 721.

　　[2] 巨天珍，任海峰，孟凡涛，等。 土壤微生物生物量的研究进展[J]. 广东农业科学，2011（ 16） : 45 -47.

　　[3] Nyamadzawo G,Nyamangara J,Nyamugafata P,et al. Soil mi-crobial biomass and mineralization of aggregate protected carbonin fallow - maize systems under conventional and no - tillage inCentral Zimbabwe [J]. Soil Till. Res. ,2009,102: 151 - 157.

　　[4] 刘红杰，习向银，刘朝科，等。 深翻耕和连作对植烟土壤养分及其生物活性的影响 [J]. 福建农业学报，2011,26（ 2） : 298 -303.