玉米秸稈還田對土壤中微生物群落的影響

摘要：根據玉米秸稈還田、施肥和根際土的情況，采集了商丘市郊區的8個土壤樣品，通過選擇性培養基對細菌、放線菌、真菌和好氣固氮菌進行平板計數分析。結果表明，秸稈還田、施肥、根際土均可提高土壤微生物群落中細菌的數量和比例，各因素影響程度表現為秸稈還田>施肥>根際效應；各因素對放線菌、真菌和好氣固氮菌的影響較復雜；各因素均能增加土壤微生物總量。

關鍵詞：玉米秸稈還田；土壤微生物；分離；計數

中圖分類號：S141.4；S154.37 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）12-2744-03

Influence of Corn Straw Returning on the Microbial Community Structure in Soil

ZHANG Jin-liang

（College of Life Science，Shangqiu Normal University，Shangqiu 476000，Henan，China）

Abstract： 8 soil samples were collected according to the state of corn straw returning， fertilization and rhizosphere soil in Shangqiu suburbs. The bacterium， actinomycetes， fungi， and aerobe azotobacter were analyzed with plate count method by selective medium. The results showed that the corn straw returning， fertilization and rhizosphere soil all could improve the number and the percent of bacterium in soil， the effect degree were as follows： corn straw returning > fertilization > rhizosphere soil. The effect of each factor on the number and the percent of actinomycetes， fungi， and aerobe azotobacter were complex. The total number of soil microorganism was improved by each factor.

Key words： corn straw returning； soil microorganism； separation； counting

秸稈還田不僅可以改善土壤結構，提高土壤肥力，而且對土壤的生物學特性也具有很重要的影響[1]。有關玉米秸稈還田后對土壤微生物性質的影響和土壤微生物群落結構變化的研究相對較少。為此，采用不同的選擇性培養基對土壤中細菌、真菌、放線菌和好氣固氮菌進行平板計數，進而分析四類菌在土壤中的數量和比例，并就秸稈還田、施肥和根際土三因素對土壤中微生物的數量和比例的影響進行研究，探討不同土壤中微生物種群數量和組成存在的差異，以期為秸稈還田對土壤中有機質的影響研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 樣品 采集河南省商丘市郊區的8個土壤樣品，其秸稈還田、施肥和根際土三者的組合情況如下：1號土樣為非秸稈還田、未施肥、非根際土；2號土樣為非秸稈還田、未施肥、根際土；3號土樣為非秸稈還田、施肥、根際土；4號土樣為非秸稈還田、施肥、非根際土；5號土樣為秸稈還田、未施肥、非根際土；6號土樣為秸稈還田、施肥、非根際土；7號土樣為秸稈還田、未施肥、根際土；8號土樣為秸稈還田、施肥、根際土。采樣點密度為9個點/（666.67 m2），每點采樣深度0～40 cm，采集0.5 kg土樣，-4 ℃下冷藏備用[2]，此次采用的是9點混合樣品。秸稈還田年限均在5年以上，施肥主要是用氮肥和小麥專用復合肥，采集時間為2010年5月。

1.1.2 分離培養基 牛肉膏蛋白胨培養基（細菌）；高氏一號培養基（放線菌）；馬丁氏培養基（真菌）；改良瓦克斯曼77號培養基（好氣固氮菌）。

1.2 方法

1.2.1 樣品分析方法 采用平板稀釋法[3-5]。用孔徑為1 mm的分析篩處理樣品。取10 g樣品放入盛有90 mL無菌水的錐形瓶中，振蕩20 min。靜置3～4 min后的上層土壤懸液用于細菌、真菌的平板計數試驗。細菌于30 ℃恒溫培養箱中恒溫培養1 d，真菌于28 ℃恒溫培養箱中恒溫培養14 d，放線菌于28 ℃恒溫培養箱中恒溫培養7 d[6]。細菌采用10-6、10-7、10-8 3個稀釋度進行計數，每個稀釋度5個重復[試驗結果采用某一稀釋度（菌落生長均勻、分散、計數準確）3個平皿菌落數的平均值]；放線菌稀釋度為10-3～10-5；真菌稀釋度為10-2～10-4。

1.2.2 數據處理 運用SPSS統計分析軟件和鄧肯氏新復極差法進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 供試土壤中微生物群落的數量差異

8個供試土樣微生物群落的數量分析結果顯示，無論秸稈還田、施肥與否，細菌數量均占微生物總數的90%以上，放線菌次之，好氣固氮菌較少，真菌最少。可見細菌在土壤微生物組成中占絕對優勢（表1）。對比可知秸稈還田的細菌數量高于非秸稈還田。這可能與土壤中有機質增多，促進呼吸、纖維分解、氨化及硝化作用的菌增多有關。土壤中微生物群落結構總體表現為細菌數量>放線菌數量>好氣固氮菌數量>真菌數量。

2.2 玉米秸稈還田后土壤中微生物群落差異

將根際土、施肥情況相同的土樣進行對比，分析秸稈還田對土壤微生物群落結構的影響。

細菌：8號土壤（施肥、根際土）與3號土壤（施肥、根際土）相比、6號土壤（施肥、非根際土）與4號土壤（施肥、非根際土）相比、7號土壤（未施肥、根際土）與2號土壤（未施肥、根際土）相比、5號土壤（未施肥、非根際土）與1號土壤（未施肥、非根際土）對比，細菌數量及占土壤微生物數量比例均增加。

放線菌：8號土壤與3號土壤相比、7號土壤與2號土壤相比、5號土壤與1號土壤相比，數量均增加，但占土壤微生物數量的比例均降低；6號土壤與4號土壤相比，放線菌的數量變化不明顯，占土壤微生物數量的比例降低。

真菌：8號土壤與3號土壤相比、5號土壤與1號土壤相比，真菌的數量均增加，占土壤微生物數量的比例均降低；7號土壤與2號土壤相比、6號土壤與4號土壤相比真菌的數量變化不明顯，占土壤微生物數量的比例降低。

好氣固氮菌：8號土壤與3號土壤相比、7號土壤與2號土壤相比、5號土壤與1號土壤相比，好氣固氮菌的數量均增加，占土壤微生物數量的比例均降低；6號土壤與4號土壤相比，好氣固氮菌的數量變化不明顯，占土壤微生物數量的比例降低。

綜上所述，玉米秸稈還田后細菌數量和比例均增加，放線菌、真菌、好氣固氮菌的數量增加或稍有變化，但占土壤微生物數量的比例均降低。這可能是玉米秸稈還田以后，玉米秸稈中的氮、磷、鉀等元素得到還田，增加了土壤有機質，改善了土壤的團粒結構，培肥了地力，提高了土壤的保水保肥性能，刺激了土壤微生物活性，增大了土壤微生物量。另外，秸稈還田不但可以給微生物提供生活的基質，還可以在土壤中腐化分解釋放熱量，提高地溫，進而為土壤中微生物提供熱量，這在寒冷的冬季尤為重要，保證了不同季節中土壤微生物數量的相對穩定。

2.3 玉米秸稈還田、施肥和根際土對土壤微生物群落結構變化的影響

玉米秸稈還田對土壤微生物的影響表現為細菌數量和比例均增加，放線菌、真菌、好氣固氮菌的數量均增加或稍有變化，比例均降低。

將根際土、秸稈還田情況相同的土樣對比，分析施肥對土壤微生物群落結構的影響。由8號土壤與7號土壤（均為秸稈還田、根際土）、6號土壤與5號土壤（均為秸稈還田、非根際土）對比可知，在秸稈還田的土壤中，施肥可以增加土壤微生物中細菌數量和比例，降低放線菌、好氣固氮菌數量和比例，對真菌數量和比例影響較小。由3號土壤與2號土壤（均為非秸稈還田、根際土）、4號土壤與1號土壤（均為非秸稈還田、非根際土）對比可知，在非秸稈還田的土壤中，施肥可增加細菌的數量和比例，降低放線菌、好氣固氮菌的比例，真菌數量變化不大。

將秸稈還田、施肥情況相同的土樣對比，分析根際土對土壤微生物群落結構的影響。通過2號土壤與1號土壤（均為非秸稈還田、未施肥）、3號土壤與4號土壤（均為非秸稈還田、施肥）、7號土壤與5號土壤（均為秸稈還田、未施肥）、8號土壤與6號土壤（均為秸稈還田、施肥）對比可知，根際土壤的微生物數量要多于非根際土壤，其中細菌的數量和比例表現最明顯。

通過2號土壤（非秸稈還田、未施肥、根際土）、3號土壤（非秸稈還田、施肥、非根際土）、5號土壤（秸稈還田、未施肥、非根際土）與1號土壤（非秸稈還田、未施肥、非根際土）土樣對比可知，秸稈還田、施肥、根際土均是保證土壤微生物總量高的因素。在一定范圍內，對細菌和好氣固氮菌的影響程度表現為秸稈還田>施肥>根際土，對放線菌和真菌的影響程度表現為根際土>秸稈還田>施肥，對土壤中微生物總量的影響程度表現為秸稈還田>施肥>根際土。三者的綜合效應較為復雜，有待進一步研究。

3 討論

秸稈還田可增加細菌數量和比例，增加或稍微改變放線菌、真菌、好氣固氮菌的數量，降低放線菌、真菌、好氣固氮菌在土壤微生物中所占的比例。這與秸稈還田使土壤有機質增加、團粒結構改善，肥力、保水保肥性能和土壤微生物活性增強有關，還與秸稈還田可以給微生物提供生活的基質和溫熱環境有關（秸稈在土壤中腐爛分解所釋放的熱量能提高地溫，可以使土壤中的微生物在冬季得以大量存活[7]）。

另外，土壤微生物的群落結構和活性除了受此次研究的3個因素的影響，還受耕作制度、地理位置、土壤層次、植被、土壤肥力、氣候變化及土壤類型等諸多因素的影響，所以，在秸稈還田情況下，土壤中微生物的群落結構也常表現出不同的變化，這一點在試驗結果中也有體現，這也與其他文獻報道相符[2]。在多數土壤中，秸稈還田能明顯增多土壤中微生物總量，提高土壤的肥力[8]。

施肥可增加細菌的數量和比例，降低放線菌、好氣固氮菌的比例，對真菌影響較小。這與秸稈還田時，可能發生的作物與微生物爭奪速效養分，特別是在氮肥上的爭奪有關。土壤微生物分解有機物需要的碳氮比為25～30∶1，而玉米秸稈的碳氮比為65～85∶1，這促使微生物為分解秸稈而與生長作物爭奪土壤中的氮素與水分。因此，施加氮素肥料，可以促進土壤中微生物對有機質的分解。所以，施肥可增加土壤微生物活性，增加微生物數量，即土壤肥力與微生物數量成正比，只是在一定范圍內適用。在一些特殊的條件下（如土壤原有肥力高、施肥量或者時機不適宜等），施肥可造成土壤的酸堿化，從而出現對土壤微生物顯著的負影響。

試驗結果也驗證了根際效應的存在。根際土中微生物總量明顯高于非根際土中微生物總量，其中細菌的數量和比例增加最明顯。這是由于植物根系的細胞組織脫落物和根系分泌物為根際微生物提供了豐富的營養而形成的。根際效應還受到土壤類型和作物生長期等的影響，也會表現出負效應[9]。一般情況下，正向根際效應多于負向根際效應，但也有一些特定的微生物總是表現出負向根際效應。

總之，在一定條件下，玉米秸稈還田、施肥都可以有效提高土壤微生物數量，改善土壤環境。測試樣品表現出正向根際效應，與以往相關研究結果一致[10]。此次試驗樣品來自大田，結果更接近于實際，可為今后實際生產應用提供可靠的支持。

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