旱田改水田對土壤電導率及幾種微生物的影響

摘要：選取旱田改水田的黑土為研究對象，以相鄰的旱田為對照，通過五點采樣法取樣，對其電導率及幾種轉化氮素的微生物進行研究。結果表明，旱田改水田后土壤電導率（EC）顯著升高；旱田改水田后反硝化細菌數量顯著減少，不利于反硝化細菌的積累；而其他幾種轉化氮素的微生物中，氨化細菌與好氧自生固氮菌顯著增加；硝化細菌與亞硝化細菌雖有增加，但不顯著。

關鍵詞：旱田；水田；電導率；土壤微生物

中圖分類號：S344.1+7；S153；S154.38 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）09-2087-03

黑土是自然肥力比較高的農用土壤之一[1]，黑土區是我國最大的商品糧生產基地，是著名的玉米帶和大豆主產區，在國家糧食安全體系中起著舉足輕重的作用[2]，但是由于種植水稻的產量及經濟收益高，從根本上促進了“旱改水”工程整體的推進[3]。近年來，黑龍江地區旱田改水田種植面積越來越大，許多黑土土壤由旱田被改作水田用于水稻生產，旱田改水田勢必會使黑土土壤微生物群落結構發生相應變化。土壤微生物生物學性狀可以反映土壤質量、土壤肥力的演變，并可用作評價土壤健康的生物指標[4-10]。關于土壤微生物研究已有很多成果[11-15]，但關于黑土旱改水后對轉化氮素的微生物影響的研究還鮮有報道，以此入手進行了相關研究，以期為黑土的可持續利用提供重要的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

樣品采集于黑龍江省巴彥縣西集鎮靠山屯（水田：46°10'31.22″N，127°15'26.94″E；旱田：46°10'33.94″N，127°15'37.64″E）。利用5點采樣法，每個樣點取土深度分別為0～5 cm、5～10 cm和10～20 cm 3個土層，各土樣去除秸稈、落葉后，單獨裝袋帶回實驗室備用。

1.2 分析方法

將土樣按土∶水=1∶5浸提，然后用DDS-11A型數顯電導率儀（上海雷磁新瀅儀器有限公司）測定土壤電導率（EC）。

稱取10 g土樣，放入90 mL無菌水中，倒入裝有15～20個已滅菌小玻璃珠的三角瓶中，振蕩20 min，使土壤樣品被充分打散，即得10-1土壤稀釋液，然后按十倍稀釋法稀釋，將供試土樣制成10-1～10-5的土壤稀釋液。將適宜濃度土壤稀釋液涂布于培養基上，進行微生物培養，每個土壤樣品做3個次重復。適宜溫度下培養3～5 d后觀察計數。

硝酸化細菌、亞硝化細菌、好氧自生固氮菌、氨化細菌、反硝化細菌的培養基均按常規方法配制[16]。

1.3 計數及統計

各種菌的數量均采用平板菌落計數法進行統計，并計算出每克干土所具有的菌落數。其計算公式為：每克干土中所含菌落數（CFU/g干土）=（同一稀釋度平板上菌落平均數×稀釋倍數）/原菌樣品體積（mL）×（1-含水率）。所有數據均采用Excel和SPSS軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 旱田改水田對土壤電導率的影響

土壤電導率是衡量土壤肥力的一個綜合性參考指標，它能夠反映土壤的基本理化性質[17]，對現代農業生產有至關重要的作用。由圖1可以看出，隨著土壤深度的增加，土壤的電導率并無顯著變化（P>0.05），但是水田的電導率明顯（P<0.05）高于旱地的電導率。這可能是由于在水田利用方式下，每年歸還給土壤的有機物質的量較多，而且淹水期間有機物質的分解速率較低、腐殖化系數較高；而在旱地利用方式下，化肥施用量大，有機物質的歸還量較少，導致土壤水田土壤中有機質含量與有機碳含量均顯著高于旱地[18]，而土壤有機質與電導率呈顯著正相關，有機質含量越高，吸附交換性離子的能力越強，從而提高了土壤的電導率[19]。

2.2 旱田與水田土壤中硝化細菌、好氧自生固氮菌生長情況

硝化作用是自然界氮素循環中微生物作用的重要環節之一[20]；好氧自生固氮菌通過對氮素的固定可以減少氮素的損失，提高氮素的利用率，對土壤氮素的平衡起重要調節作用[21]。從表1可以看出，隨著土壤深度的增加，無論旱田還是水田，硝酸化細菌數量顯著減少；亞硝化細菌數量先減少后增加，其中旱田中顯著增加（P<0.05），而水田中增加不顯著（P>0.05）；好氧自生固氮菌先增加后減少，具有顯著差異（P<0.05）。

2.3 旱田與水田土壤中氨化細菌、反硝化細菌生長情況

氨化細菌類群參與土壤中有機態氮轉化為氨的過程，是氮素轉化過程不可缺少的一步，氨化細菌的多少可直接影響到土壤內的氨化強度，進而影響土壤質量，而氨化作用強弱直接影響土壤氨揮發損失氮的高低[22]；土壤的反硝化作用是指土壤中的硝態氮在反硝化細菌的作用下轉化為氣態氮的過程，反硝化細菌的數量與活性影響著土壤反硝化作用的強度，反硝化細菌的群落多樣性及其功能的研究可為氮素循環中的反硝化作用提供依據，將有助于稻田氮肥利用率提高和溫室氣體減排的研究[23]，對農業生產影響很大。從圖2可以看出，隨著土壤深度的增加，旱田與水田的氨化細菌與反硝化細菌數量都在下降，水田的氨化細菌數量稍高于旱田，而且二者的數量都是先緩慢降低后顯著降低（P<0.05）；而旱田的反硝化細菌數量高于水田，旱田反硝化細菌的數量與氨化細菌類似，先緩慢降低后顯著降低（P<0.05），而水田反硝化細菌的數量則顯著降低。總之，旱田改水田對氨化細菌的影響不顯著，氨化細菌稍有增加，而反硝化細菌的數量卻顯著降低。

2.4 旱田改水田幾種微生物數量比較

氮是植物生長和發育所需的大量營養元素之一，也是植物從土壤中吸收量最大的礦質元素[24]，而與氮素有關的微生物關系到土壤中有關氮的化合物的合成與分解，這些微生物數量的多少直接關系到土壤的質量，進而影響到植物的生長與發育。如表2所示，旱田改水田后，除反硝化細菌的數量是旱田顯著高于水田以外（P<0.05），其他各種細菌的數量都是水田高于旱田，而且氨化細菌與好氧自生固氮菌顯著增加（P<0.05）。這可能是由于長期淹水條件下有利于土壤有機質的積累，水田土壤中有機碳含量較高，腐殖質含量較高[25]，有充分的營養源，有利于土壤微生物的生長與繁殖，進而使表層的土壤微生物數量較高[26]；同時，不同的水肥條件也可能對土壤的微生物有影響[27，28]。總之，旱田改水田不利于反硝化細菌的積累，而有利于其他幾種有關氮素循環的微生物的積累。

3 結論

通過對旱田改水田土壤的電導率以及土壤微生物的變化的研究可以的到如下結論：

1）旱田改水田后土壤電導率顯著升高；

2）旱田改水田不利于反硝化細菌的積累，而有利于其他幾種有關氮素循環的微生物（硝化細菌、氨化細菌、好氧自生固氮菌、亞硝化細菌）的積累；

3）隨著土壤深度的增加，無論是旱田與水田，土壤中硝酸化細菌數量、氨化細菌、反硝化細菌數量減少，亞硝化細菌數量先減少后增加，好氧自生固氮菌先增加后減少。其中，旱田改水田后氨化細菌與好氧自生固氮菌顯著增加，反硝化細菌顯著減少；對硝化細菌與亞硝化細菌影響不顯著。

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