免耕与覆盖对土壤微生物生理类群的影响_图文

1、免耕与覆盖对土壤微生物生理类群的影响曹文亮,张丽华,王静(甘肃农业大学资源与环境学院,甘肃兰州730070摘要:通过设置在甘肃省定西市李家堡镇的长期田间定位试验,采用微生物常规分析法测定土壤中固氮菌、氨化细菌和纤维素分解菌的数量,研究不同轮作次序、不同耕作方式与覆盖条件对土壤微生物生理类群的影响.试验结果表明:轮作次序对土壤微生物生理类群影响不大;免耕耕作方式下,微生物量增加主要表现在土壤表层中.免耕配合秸秆覆盖与传统耕作相比,耕层固氮菌、氨化细菌、纤维素分解菌分别增加了24.8%、10.1%、65.4%,说明免耕与覆盖对土壤生理类群数量的影响显著.关键词:免耕;覆盖;固氮菌;氨化细菌;纤维素

2、分解菌中图分类号:S152.4+5文献标识码:A文章编号:100324315(20080620123204Effect s of no2tillage and cover on t he soil microbial populationsCAO Wen2liang,ZHAN G Li2hua,WAN G Jing(College of Resources and Environmental Sciences,Gansu Agricultural University,Lanzhou730070,ChinaAbstract:The effect s of cover,cultivation a

3、nd rotation system on t he soil microbial pop ulations were st udied in t his paper t hrough t he t rial designed in Lijiabu Town,Anding dist rict,Dingxi County of Gansu Province.The experiment result s showed t hat t he rotation sequence had little effect on t he soil microbial pop ulations in diff

4、erent cover and cultivatio n systems.The number of soil microbial under no2tillage had a higher pop ulation in t he soil surface layer.Co mpared no2tillage wit h st raw cover and conventional tillage, nit rogen2fixing bacteria had increased by24.8%in cultivation,ammonifying bacteria had increased by

5、 10.1%in cultivation,and cellulose decompo sing microorganisms had increased by65.4%in cultivation. No-tillage and cover had significant effect s on t he soil microbial pop ulatio ns.K ey w ords:no2tillage;cover;nit rogen2fixing bacteria;ammonifying bacteria;cellulose decomposing mi2 croorganisms固氮菌

6、、氨化菌与纤维素分解菌,作为微生物生理类群的三大组分,在土壤中具有十分重要的作用.固氮菌是将土壤中植物残体含氮的物质,分解转化成作物可以直接吸收的氮素,从而达到固定土壤中氮素的一类细菌;氨化细菌可以参加氨化作用,将土壤中有机氨化合物转化为氨化氮;而纤维素分解菌作者简介:曹文亮(19822,男,甘肃敦煌人,在读硕士.研究方向为营养生态.通讯作者:张丽华,女,副教授,主要从事微生物的教学与研究工作.资助基金:中澳合作项目ACIAR“提高甘肃黄土高原西部雨养农业系统的生产力及其可持续性”(L WR2/1999/094.收稿日期:2007206225可以将土壤中的纤维素分解成部分糖类物质、半纤维素及果

7、胶等物质,是土壤中纤维素降解的主要微生物1,这三种微生物在土壤中的作用既相辅相成,而又相互独立.2008年12月第6期123126甘肃农业大学学报J OURNAL OF GANSU A GRICUL TU RAL UN IV ERSIT Y第43卷双月刊作,传统耕作和免耕体系下经未覆盖、秸秆覆盖2种处理后土壤微生物数量变化的比较,旨在探测不同利用方式对土壤微生物生理类群的影响,以便更好地利用土壤中的自然资源,促进土壤培肥,对发展持续农业和保护土壤生态环境具有重要意义.1材料与方法1.1研究区的自然概况试验设在陇中黄土高原半干旱丘陵沟壑区的甘肃省定西县李家堡乡麻子川村.试区属中温带半干旱区,平均

8、海拔为2000m,年均太阳辐射为141.6 kJ/cm2,年日照时数2476.6h,年均气温6.4,0积温2933.5,10积温2239.1,无霜期140d.年平均降水390.9mm,年蒸发量1531 mm,干燥度2.53,80%,为典型的雨养农业区.土壤为典型的黄绵土,质地均匀,贮水性能良好.1.2试验处理试验共设4个处理,4次重复,小区面积4m×20m,随机区组排列.实行春小麦豌豆双序列轮作制度,春小麦各处理施纯氮105kg/hm2,纯P2O5 105kg/hm2.豌豆各处理均施纯氮20kg/hm2,纯P2O5105kg/hm2.所有肥料都作为基肥在播种时同时施入,并施化学除草剂

9、进行土壤处理8,9.本次试验采样时间为2006年3月16日,即作物播种前,采样深度依次为05cm,510cm,1030cm,多点(56个取样混合均匀,保存在4冰箱中待测.1.3分析方法1.3.1固氮菌采用改良的阿须贝氏(Ashby无氮培养基培养,稀释平板法测数.1.3.2氨化细菌采用蛋白胨琼脂培养基,稀释法测数.1.3.3纤维素分解菌采用赫奇逊氏(Hutchin2 son培养基,稀释平板法测数10.2结果与分析2.1轮作次序对土壤微生物生理类群的影响由表1可以看出,不同轮作次序对固氮菌,氨化细菌、纤维素分解菌的数量影响不大.在小麦2豌豆轮作(W/P/W/P、豌豆2小麦轮作(P/W/P/W序列,

10、固氮菌,氨化细菌、纤维素分解菌数量在05 cm、510cm、1030cm的各处理间差异不显著,这说明轮作次序对耕作方式及覆盖方式条件下土壤微生物数量及生理类群无明显的影响.氨化菌与纤维素分解菌的数量随土层的加深不断减少,而固氮菌在亚表层510cm中的数量要高于05 cm和1030cm,主要是由于作物根际大部分处于此层,根系对土壤中各营养元素吸收与转化,对固氮菌数量的影响较大11.表1不同轮作次序中固氮菌、氨化菌、纤维素分解菌的数量Tab.1The number of nitrogen2fixing bacteria,ammonifying bacteria and cellulose deco

11、mposing microorganismsin different rotation sequences菌数/克干土处理固氮菌/×10305cm510cm1030cm氨化菌/×10605cm510cm1030cm纤维素分解菌/×10305cm510cm1030cmW/P/W/P25.50a27.68a26.86a 3.91a 3.39a 2.65a 6.14a 5.27a 4.24a P/W/P/W24.10a24.13a23.14a 3.44a 3.33a 2.44a 6.02a 5.21a 3.89a 注:竖向不同小写字母间表示差异达0.05显著水平.2.2

12、耕作方式与覆盖秸秆对土壤微生物生理类群的影响2.2.1耕作方式与覆盖秸秆对土壤固氮菌数量的影响由图1可以看出,不同的耕作方式下,覆盖秸秆的各处理中的固氮菌在不同层次土壤中表现不一.土壤中固氮菌数量在05cm表层:N TS>TS >N T>T,在510cm亚表层:N TS>N T>TS> T,在第三层1030cm:TS>N T>N TS>T.在表层土壤和亚表层土壤中,传统耕作结合秸秆还田、免耕及免耕秸秆还田,三者之间土壤固氮菌含量差异不显著.在1030cm土层中,固氮菌数量在各处理中,传统耕作配合秸秆还田与免耕秸秆还田均高于其他两处理.免耕结

13、合秸秆还田与传统耕作相比在耕层土壤中固氮菌数增加了24.8%,产生这种差异的原因在于大量的C/N比高的有机质秸秆还田时为固氮菌提供了基本的碳源和能源,有利于其数量的增加;而免耕处理由于表面不受机械的扰动,长时间会形成一层05cm厚度的半腐熟残落物质,同421甘肃农业大学学报2008年样为固氮菌的生长提供能源物质12.而土壤里的纤维素分解过程中产生的中间产物(有机酸、糖类等能促进固氮菌的增殖 .图1耕作方式与覆盖对固氮菌数量的影响Fig.1The amount of nitrogen 2fixing bacteria in differentfarming methods and cultiva

14、tion2.2.2耕作方式与覆盖秸秆对土壤氨化细菌数量的影响从图2中可以看出,不同的耕作方式下覆盖秸秆各处理中氨化菌在不同层次表现为:05cm 表层中N T >N TS >TS >T ,510cm 亚表层中T >N T >TS >N TS ,在1030cm 土层中T >N TS >TS >N T.在表层中TS 、N TS 与N T 之间差异不显著,TS 、N TS 与N T 较T 有显著性差异.亚表层中T 与N T 较TS 与N TS 有显著性差异,第三层土壤中各处理间差异均不显著.免耕结合秸秆还田相比传统耕作在耕层土壤中氨化菌数量增加了1

15、0.1%.此差异主要在于氨化细菌对秸秆和免耕表层丰富的植物残体的分解,形成维生素和异生长素等5.固氮菌除能固氮之外,还能刺激农作物生长发育,提高产量,改善土壤结构,加强其他根际微生物的生命活动,促进土壤有机物质的矿化作用13 .图2耕作方式与覆盖对氨化细菌数量的影响Fig.2The amount of ammonifying bacteria in differentfarming methods and cultivation2.2.3耕作方式与覆盖秸秆对土壤纤维素分解菌数量的影响由图3可以看出,不同耕作方式与覆盖秸秆各处理中纤维素分解菌在05cm 表层中N TS >TS >N

16、T >T ,在510cm 亚表层中N TS >N T >TS >T ,第三层1030cm 土壤中N TS >TS >N T >T.在表层05cm 土壤中,纤维素分解菌秆还田相比传统耕作在耕层土壤中纤维素分解菌数量增加了65.4%.产生这种差异性的主要原因是由纤维素分解菌自身的性质所决定.纤维素分解菌是土壤有机残体分解的中心环节,其数量和分解强度反映了土壤微生物对有机残体分解的速度和程度,直接关系着土壤有机质的形成与积累14.因此,秸秆还田的处理为纤维素分解菌的繁殖提供了有利的环境,此外免耕土壤表层的半腐熟物质也是纤维素分解菌增多的原因之一 .图3耕作方

17、式与覆盖对纤维素分解菌数量的影响Fig.3The amount of cellulose decomposing microorganismsin different farming methods and cultivation3讨论与结论1不同轮作次序对不同耕作方式及不同覆盖条件下土壤微生物生理类群影响不大.各轮作次序不同土层的固氮菌、氨化细菌、纤维素分解菌数量差异不显著,原因有待于以后继续研究.2免耕结合秸秆还田较传统耕作对土壤微生物生理类群的影响较大.在耕层中固氮菌、氨化细菌、纤维素分解菌分别增加了24.8%,10.1%和65.4%,原因主要是大量的C/N 比高的有机质秸秆还田,长时间

18、会形成一层05cm 厚度的半腐熟残落物质,同时为微生物提供了基本的碳源和能源,这与徐阳春等15人的研究结果一致.3免耕与覆盖对土壤微生物生理类群的作521第6期曹文亮等:免耕与覆盖对土壤微生物生理类群的影响用,直接影响到土壤中各种土壤微生物的数量进而改善土壤肥力状况,促进土壤培肥,同时对自然肥力的恢复速度与程度也产生一定影响,因此,免耕与覆盖可提高土壤农业生产力水平.参考文献学研究M.北京:科学出版社,1985:23222982Blevins R L,Thomas G W.Change in soil propertiesafter10years continuous non2tillage

19、and conventionaltillageJ.Soil and Tillage Research,1983,(3:13521463Lal R.Notillage effects on soil properties under differ2ent crop s in westen nigeeniaJ.Soil and Tillane Re2 search,1976,(40:7622768价中的意义J.土壤,1997,(2:61269and activitv of microorganisms introduced into soil mi2 crobiologyJ.Microbid Md

20、 Bid Rev,1997,(2:1212 135解强度和纤维素分解菌的影响J.草原与草坪,2007,(1:528的影响J.甘肃农业大学学报,2004,(6:6342638 10许光辉.土壤微生物分析方法手册M.北京:农业出版社,1986:1312192分效应的研究J.甘肃农业大学学报,1996,(1:27231环境因子的研究进展J.生态学杂志,2005,(1:123212613Soil Physical and Chemical Analysis Institute of SoilScience.Chinese Academy of SciencesM.1987 14华中农业大学,南京农业大学.微生物学M.北京:中国农业出版社,1999:1662168壤微生物生物量的影响J.土壤学报,2002,139(1:89295(上接118页性系种群年龄结构动态与遗传后果研究J.应用生态学报,2001,12(3:4372450护区优势种种群结构和动态研究J.西北植物学报,20O5,25(8:6282634合木生长和繁殖的种群间变异与