免耕與覆蓋對土壤微生物生理類群的影響_圖文

1、免耕與覆蓋對土壤微生物生理類群的影響曹文亮,張麗華,王靜(甘肅農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院,甘肅蘭州730070摘要:通過設(shè)置在甘肅省定西市李家堡鎮(zhèn)的長期田間定位試驗,采用微生物常規(guī)分析法測定土壤中固氮菌、氨化細菌和纖維素分解菌的數(shù)量,研究不同輪作次序、不同耕作方式與覆蓋條件對土壤微生物生理類群的影響.試驗結(jié)果表明:輪作次序?qū)ν寥牢⑸锷眍惾河绊懖淮?免耕耕作方式下,微生物量增加主要表現(xiàn)在土壤表層中.免耕配合秸稈覆蓋與傳統(tǒng)耕作相比,耕層固氮菌、氨化細菌、纖維素分解菌分別增加了24.8%、10.1%、65.4%,說明免耕與覆蓋對土壤生理類群數(shù)量的影響顯著.關(guān)鍵詞:免耕;覆蓋;固氮菌;氨化細菌;纖維素

2、分解菌中圖分類號:S152.4+5文獻標識碼:A文章編號: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、、氨化菌與纖維素分解菌,作為微生物生理類群的三大組分,在土壤中具有十分重要的作用.固氮菌是將土壤中植物殘體含氮的物質(zhì),分解轉(zhuǎn)化成作物可以直接吸收的氮素,從而達到固定土壤中氮素的一類細菌;氨化細菌可以參加氨化作用,將土壤中有機氨化合物轉(zhuǎn)化為氨化氮;而纖維素分解菌作者簡介:曹文亮(19822,男,甘肅敦煌人,在讀碩士.研究方向為營養(yǎng)生態(tài).通訊作者:張麗華,女,副教授,主要從事微生物的教學與研究工作.資助基金:中澳合作項目ACIAR“提高甘肅黃土高原西部雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的生產(chǎn)力及其可持續(xù)性”(L WR2/1999/094.收稿日期:2007206225可以將土壤中的纖維素分解成部分糖類物質(zhì)、半纖維素及果

7、膠等物質(zhì),是土壤中纖維素降解的主要微生物1,這三種微生物在土壤中的作用既相輔相成,而又相互獨立.2008年12月第6期123126甘肅農(nóng)業(yè)大學學報J OURNAL OF GANSU A GRICUL TU RAL UN IV ERSIT Y第43卷雙月刊作,傳統(tǒng)耕作和免耕體系下經(jīng)未覆蓋、秸稈覆蓋2種處理后土壤微生物數(shù)量變化的比較,旨在探測不同利用方式對土壤微生物生理類群的影響,以便更好地利用土壤中的自然資源,促進土壤培肥,對發(fā)展持續(xù)農(nóng)業(yè)和保護土壤生態(tài)環(huán)境具有重要意義.1材料與方法1.1研究區(qū)的自然概況試驗設(shè)在隴中黃土高原半干旱丘陵溝壑區(qū)的甘肅省定西縣李家堡鄉(xiāng)麻子川村.試區(qū)屬中溫帶半干旱區(qū),平均

8、海拔為2000m,年均太陽輻射為141.6 kJ/cm2,年日照時數(shù)2476.6h,年均氣溫6.4,0積溫2933.5,10積溫2239.1,無霜期140d.年平均降水390.9mm,年蒸發(fā)量1531 mm,干燥度2.53,80%,為典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū).土壤為典型的黃綿土,質(zhì)地均勻,貯水性能良好.1.2試驗處理試驗共設(shè)4個處理,4次重復,小區(qū)面積4m×20m,隨機區(qū)組排列.實行春小麥豌豆雙序列輪作制度,春小麥各處理施純氮105kg/hm2,純P2O5 105kg/hm2.豌豆各處理均施純氮20kg/hm2,純P2O5105kg/hm2.所有肥料都作為基肥在播種時同時施入,并施化學除草劑

9、進行土壤處理8,9.本次試驗采樣時間為2006年3月16日,即作物播種前,采樣深度依次為05cm,510cm,1030cm,多點(56個取樣混合均勻,保存在4冰箱中待測.1.3分析方法1.3.1固氮菌采用改良的阿須貝氏(Ashby無氮培養(yǎng)基培養(yǎng),稀釋平板法測數(shù).1.3.2氨化細菌采用蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基,稀釋法測數(shù).1.3.3纖維素分解菌采用赫奇遜氏(Hutchin2 son培養(yǎng)基,稀釋平板法測數(shù)10.2結(jié)果與分析2.1輪作次序?qū)ν寥牢⑸锷眍惾旱挠绊懹杀?可以看出,不同輪作次序?qū)痰?氨化細菌、纖維素分解菌的數(shù)量影響不大.在小麥2豌豆輪作(W/P/W/P、豌豆2小麥輪作(P/W/P/W序列,

10、固氮菌,氨化細菌、纖維素分解菌數(shù)量在05 cm、510cm、1030cm的各處理間差異不顯著,這說明輪作次序?qū)Ω鞣绞郊案采w方式條件下土壤微生物數(shù)量及生理類群無明顯的影響.氨化菌與纖維素分解菌的數(shù)量隨土層的加深不斷減少,而固氮菌在亞表層510cm中的數(shù)量要高于05 cm和1030cm,主要是由于作物根際大部分處于此層,根系對土壤中各營養(yǎng)元素吸收與轉(zhuǎn)化,對固氮菌數(shù)量的影響較大11.表1不同輪作次序中固氮菌、氨化菌、纖維素分解菌的數(shù)量Tab.1The number of nitrogen2fixing bacteria,ammonifying bacteria and cellulose deco

11、mposing microorganismsin different rotation sequences菌數(shù)/克干土處理固氮菌/×10305cm510cm1030cm氨化菌/×10605cm510cm1030cm纖維素分解菌/×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:豎向不同小寫字母間表示差異達0.05顯著水平.2.2

12、耕作方式與覆蓋秸稈對土壤微生物生理類群的影響2.2.1耕作方式與覆蓋秸稈對土壤固氮菌數(shù)量的影響由圖1可以看出,不同的耕作方式下,覆蓋秸稈的各處理中的固氮菌在不同層次土壤中表現(xiàn)不一.土壤中固氮菌數(shù)量在05cm表層:N TS>TS >N T>T,在510cm亞表層:N TS>N T>TS> T,在第三層1030cm:TS>N T>N TS>T.在表層土壤和亞表層土壤中,傳統(tǒng)耕作結(jié)合秸稈還田、免耕及免耕秸稈還田,三者之間土壤固氮菌含量差異不顯著.在1030cm土層中,固氮菌數(shù)量在各處理中,傳統(tǒng)耕作配合秸稈還田與免耕秸稈還田均高于其他兩處理.免耕結(jié)

13、合秸稈還田與傳統(tǒng)耕作相比在耕層土壤中固氮菌數(shù)增加了24.8%,產(chǎn)生這種差異的原因在于大量的C/N比高的有機質(zhì)秸稈還田時為固氮菌提供了基本的碳源和能源,有利于其數(shù)量的增加;而免耕處理由于表面不受機械的擾動,長時間會形成一層05cm厚度的半腐熟殘落物質(zhì),同421甘肅農(nóng)業(yè)大學學報2008年樣為固氮菌的生長提供能源物質(zhì)12.而土壤里的纖維素分解過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物(有機酸、糖類等能促進固氮菌的增殖 .圖1耕作方式與覆蓋對固氮菌數(shù)量的影響Fig.1The amount of nitrogen 2fixing bacteria in differentfarming methods and cultiva

14、tion2.2.2耕作方式與覆蓋秸稈對土壤氨化細菌數(shù)量的影響從圖2中可以看出,不同的耕作方式下覆蓋秸稈各處理中氨化菌在不同層次表現(xiàn)為:05cm 表層中N T >N TS >TS >T ,510cm 亞表層中T >N T >TS >N TS ,在1030cm 土層中T >N TS >TS >N T.在表層中TS 、N TS 與N T 之間差異不顯著,TS 、N TS 與N T 較T 有顯著性差異.亞表層中T 與N T 較TS 與N TS 有顯著性差異,第三層土壤中各處理間差異均不顯著.免耕結(jié)合秸稈還田相比傳統(tǒng)耕作在耕層土壤中氨化菌數(shù)量增加了1

15、0.1%.此差異主要在于氨化細菌對秸稈和免耕表層豐富的植物殘體的分解,形成維生素和異生長素等5.固氮菌除能固氮之外,還能刺激農(nóng)作物生長發(fā)育,提高產(chǎn)量,改善土壤結(jié)構(gòu),加強其他根際微生物的生命活動,促進土壤有機物質(zhì)的礦化作用13 .圖2耕作方式與覆蓋對氨化細菌數(shù)量的影響Fig.2The amount of ammonifying bacteria in differentfarming methods and cultivation2.2.3耕作方式與覆蓋秸稈對土壤纖維素分解菌數(shù)量的影響由圖3可以看出,不同耕作方式與覆蓋秸稈各處理中纖維素分解菌在05cm 表層中N TS >TS >N

16、T >T ,在510cm 亞表層中N TS >N T >TS >T ,第三層1030cm 土壤中N TS >TS >N T >T.在表層05cm 土壤中,纖維素分解菌稈還田相比傳統(tǒng)耕作在耕層土壤中纖維素分解菌數(shù)量增加了65.4%.產(chǎn)生這種差異性的主要原因是由纖維素分解菌自身的性質(zhì)所決定.纖維素分解菌是土壤有機殘體分解的中心環(huán)節(jié),其數(shù)量和分解強度反映了土壤微生物對有機殘體分解的速度和程度,直接關(guān)系著土壤有機質(zhì)的形成與積累14.因此,秸稈還田的處理為纖維素分解菌的繁殖提供了有利的環(huán)境,此外免耕土壤表層的半腐熟物質(zhì)也是纖維素分解菌增多的原因之一 .圖3耕作方

17、式與覆蓋對纖維素分解菌數(shù)量的影響Fig.3The amount of cellulose decomposing microorganismsin different farming methods and cultivation3討論與結(jié)論1不同輪作次序?qū)Σ煌鞣绞郊安煌采w條件下土壤微生物生理類群影響不大.各輪作次序不同土層的固氮菌、氨化細菌、纖維素分解菌數(shù)量差異不顯著,原因有待于以后繼續(xù)研究.2免耕結(jié)合秸稈還田較傳統(tǒng)耕作對土壤微生物生理類群的影響較大.在耕層中固氮菌、氨化細菌、纖維素分解菌分別增加了24.8%,10.1%和65.4%,原因主要是大量的C/N 比高的有機質(zhì)秸稈還田,長時間

18、會形成一層05cm 厚度的半腐熟殘落物質(zhì),同時為微生物提供了基本的碳源和能源,這與徐陽春等15人的研究結(jié)果一致.3免耕與覆蓋對土壤微生物生理類群的作521第6期曹文亮等:免耕與覆蓋對土壤微生物生理類群的影響用,直接影響到土壤中各種土壤微生物的數(shù)量進而改善土壤肥力狀況,促進土壤培肥,同時對自然肥力的恢復速度與程度也產(chǎn)生一定影響,因此,免耕與覆蓋可提高土壤農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平.參考文獻學研究M.北京:科學出版社,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價中的意義J.土壤,1997,(2:61269and activitv of microorganisms introduced into soil mi2 crobiologyJ.Microbid Md

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