免耕與覆蓋對(duì)土壤微生物生理類群的影響_圖文

1、免耕與覆蓋對(duì)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(xué)資源與環(huán)境學(xué)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(yàn),采用微生物常規(guī)分析法測定土壤中固氮菌、氨化細(xì)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(duì)土壤微生物生理類群的影響.試驗(yàn)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(xì)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(duì)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(xì)菌;纖維素

2、分解菌中圖分類號(hào):S152.4+5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):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?bào)w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(dá)到固定土壤中氮素的一類細(xì)菌;氨化細(xì)菌可以參加氨化作用,將土壤中有機(jī)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?yàn)闋I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(xué)與研究工作.資助基金:中澳合作項(xiàng)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(dú)立.國內(nèi)外長期研究表明:秸稈覆蓋免耕能有效控制水土流失,增加土壤有效持水量,調(diào)節(jié)地溫,改善生態(tài)環(huán)境.免耕秸稈覆蓋耕作與傳統(tǒng)耕作相比,可促進(jìn)土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化,改善土壤物理性狀,協(xié)調(diào)水、肥、氣、熱和各肥力因素,增產(chǎn)效果明顯227.本試驗(yàn)圍繞提高甘肅黃土高原西部雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)力及其可持續(xù)發(fā)展,針對(duì)設(shè)置在甘肅省定西市李家堡鎮(zhèn)的田間定位試驗(yàn)地土壤進(jìn)行研究.通過小麥2豌豆輪2008年12月第6期123126甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)J OURNAL OF GANSU A GRICUL TU RAL UN IV ERSIT Y第

8、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(duì)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(jìn)土壤培肥,對(duì)發(fā)展持續(xù)農(nóng)業(yè)和保護(hù)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1.2試驗(yàn)處理試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理,4次重復(fù),小區(qū)面積4m20m,隨機(jī)區(qū)組排列.實(shí)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(shí)同時(shí)施入,并施化學(xué)除草劑進(jìn)行土壤處理8,9.本次試驗(yàn)采樣時(shí)間為200

9、6年3月16日,即作物播種前,采樣深度依次為05cm,510cm,1030cm,多點(diǎn)(56個(gè)取樣混合均勻,保存在4冰箱中待測.1.3分析方法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(xì)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,固氮菌,氨化細(xì)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0

10、5 cm和1030cm,主要是由于作物根際大部分處于此層,根系對(duì)土壤中各營養(yǎng)元素吸收與轉(zhuǎn)化,對(duì)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 decomposing 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/10305cm510cm1030cm2

11、.2耕作方式與覆蓋秸稈對(duì)土壤微生物生理類群的影響421甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)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(jī)酸、糖類等能促進(jìn)固氮菌的增殖 .圖1耕作方式與覆蓋對(duì)固氮菌數(shù)量的影響Fig.1The amount of nitrogen 2fixing bacteria in differentfarming methods and cultivation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

12、中T N TS TS N T.在表層中TS 、N TS 與N T 之間差異不層豐富的植物殘?bào)w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(qiáng)其他根際微生物的生命活動(dòng),促進(jìn)土壤有機(jī)物質(zhì)的礦化作用13 .圖2耕作方式與覆蓋對(duì)氨化細(xì)菌數(shù)量的影響Fig.2The amount of ammonifying bacteria in differentfarming methods and cultivation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 T T ,在510cm 亞表層中

13、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,纖維素分解菌數(shù)量,除了TS 與N TS 處理間差異不顯著,其余各處理間差異顯著.亞表層510cm 土壤中,各處理間差異不顯著.第三層1030cm 土壤中,N TS 、N T 、TS 處理與T 處理之間差異顯著.免耕結(jié)合秸稈還田相比傳統(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(jī)殘?bào)w分解的中心環(huán)節(jié),其數(shù)量和分解強(qiáng)度反映了土壤微生物對(duì)有機(jī)殘?bào)w分解的速度和程度,直接關(guān)系著土壤有機(jī)質(zhì)的形成與積累14.因此,秸稈

14、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耕作方式與覆蓋對(duì)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(xì)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(duì)土壤微生物生理類群的影響較大.在耕層中固氮菌、

15、氨化細(xì)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(jī)質(zhì)秸稈還田,長時(shí)間會(huì)形成一層05cm 厚度的半腐熟殘落物質(zhì),同時(shí)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(duì)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(duì)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(jìn)而改善土壤肥力狀況,促進(jìn)土壤培肥,同時(shí)對(duì)自然肥力的恢復(fù)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(xiàn)1中國農(nóng)科院南京土壤研究所微生物組著.土壤微生物學(xué)研究M.北京:科學(xué)出版社,1985:23222982

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18、對(duì)土壤纖維素分解強(qiáng)度和纖維素分解菌的影響J.草原與草坪,2007,(1:5289陳蓓,張仁陟.免耕與覆蓋對(duì)土壤微生物數(shù)量及組成的影響J.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,(6:6342638 10許光輝.土壤微生物分析方法手冊(cè)M.北京:農(nóng)業(yè)出版社,1986:131219211溫隨良,劉軍.隴中旱地少免耕覆蓋對(duì)提高土壤養(yǎng)分效應(yīng)的研究J.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1996,(1:2723112張薇,魏海雷,高洪文,等.土壤微生物多樣性及其環(huán)境因子的研究進(jìn)展J.生態(tài)學(xué)雜志,2005,(1:123212613Soil Physical and Chemical Analysis Institute of SoilS

19、cience.Chinese Academy of SciencesM.1987 14華中農(nóng)業(yè)大學(xué),南京農(nóng)業(yè)大學(xué).微生物學(xué)M.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1999:166216815徐陽春,沈其榮,冉煒.長期免耕與施用有機(jī)肥對(duì)土壤微生物生物量的影響J.土壤學(xué)報(bào),2002,139(1:89295(上接118頁13李根前,黃寶龍,唐德瑞,等.毛烏素沙地中國沙棘無性系種群年齡結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)與遺傳后果研究J.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2001,12(3:437245014李昌龍,馬瑞君,王繼和,等.甘肅民勤連古城自然保護(hù)區(qū)優(yōu)勢種種群結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)研究J.西北植物學(xué)報(bào),20O5,25(8:628263415張?jiān)骑w,楊持,李博,等.鄂爾多斯高原特有種四合木生長和繁殖的種群間變異與瀕危機(jī)制J.生態(tài)學(xué)報(bào),2003,23(3:436244316尉秋實(shí),王繼和,李昌龍,等.不同生境條件下沙冬青種群分布格局與特征的初步研究J.植物生態(tài)學(xué)報(bào),2005,29(4:591259517師尚禮,吳勁鋒,柳小妮.甘肅省極干荒漠區(qū)草地農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀及前景分析J.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2002,37(3:351235518王繼和,馬全林.民勤綠洲人工梭梭林退化現(xiàn)狀、特征與恢復(fù)對(duì)策J.西北植物學(xué)報(bào),2003,23