不同覆膜方式對旱地麥田土壤微生物量碳氮磷的影響

加武斌，謝英荷，李廷亮，文德澤，賀麗燕，高慧洲

（山西農業大學資源環境學院，山西太谷030801）

不同覆膜方式對旱地麥田土壤微生物量碳氮磷的影響

加武斌，謝英荷，李廷亮，文德澤，賀麗燕，高慧洲

（山西農業大學資源環境學院，山西太谷030801）

通過大田試驗研究不同覆膜方式對旱地麥田土壤中微生物生物量的影響。結果表明，土壤微生物量碳從小麥拔節期到收獲期呈逐漸下降趨勢，而土壤微生物量氮和磷則隨著生育期的延長呈上升趨勢；土壤微生物量碳和微生物量磷均為覆膜處理顯著高于不覆膜處理，且以全膜穴播效果最為顯著，分別比相同施肥量的測控施肥處理高64.52%～130.54%和25.81%～58.98%，而土壤微生物量氮則為覆膜處理顯著低于不覆膜處理，并且全膜穴播處理的降低幅度更明顯?？梢?，覆膜可以改善土壤水熱條件，提高土壤微生物量碳和磷，進而提高土壤肥力，是適合晉南地區旱作農業可持續發展的重要措施之一。

壟膜溝播；全膜穴播；微生物量碳；微生物量氮；微生物量磷

土壤微生物是土壤有機物質的降解者和植物營養物質的活性庫，土壤是微生物生活的良好場所，而微生物在土壤養分轉化與腐殖質形成過程中起著重要作用[1]。土壤微生物是農田地下生物系統的主體，它不僅是土壤形成過程的關鍵調控者，而且其本身也是土壤養分的重要組成部分，是農田土壤肥力的重要指標之一[2-4]。土壤微生物活性的高低在一定程度上決定了土壤養分循環的好壞和轉換速率的高低[5]。地膜覆蓋栽培自1978年引入我國以來，在我國旱作區得到大面積推廣[6]。地膜覆蓋是農業生產中的一項有效增產措施，其提供了特殊的土壤生態環境，使土壤物理、化學性質和生物學性狀發生了一定的變化，如土壤結構和空氣狀況，土壤的水、熱狀況[7-8]等。有研究表明，地膜覆蓋后可以顯著增加土壤表層微生物數量[9]和土壤微生物量碳[10]。溫曉霞等[11]研究認為，旱作麥田地膜覆蓋處理可以提高土壤微生物數量。

覆膜可以改善土壤水熱條件，增強土壤微生物活性，進而增加微生物生物量，增強土壤肥力，使作物增產。

本試驗研究不同覆膜方式對冬小麥不同生育期微生物量碳、氮、磷含量的影響，旨在提高土壤生物學肥力，為探求旱地小麥的高產種植模式提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2013年9月至2014年6月在山西省洪洞縣劉家垣鎮東梁村旱地小麥種植區進行。該地屬于溫帶季風性氣候，年均氣溫12℃左右，年降雨量450～500 mm，≥10℃的年總積溫3 326.9℃，無霜期195 d左右。供試土壤類型為石灰性褐土，質地為中壤土，其基本理化性質列于表1。

表1 播前耕層土壤基本理化性質

1.2 試驗材料

供試小麥品種為當地多選用的抗旱品種長8744。

1.3 試驗設計

試驗共設4個處理：處理1為農戶常規，是當地農民習慣施肥量和常規平作種植；處理2為測控施肥，是當地測土配方施肥量，根據近年來的試驗結果提供的肥料用量和常規平作種植；處理3為壟膜溝播（生育期覆膜），是在處理2肥料用量的基礎上采用壟膜溝播種植；處理4為全膜穴播（生育期覆膜），是在處理2肥料用量的基礎上采用全膜覆蓋、膜上覆土穴播種植技術（表2）。

每個處理重復4次，小區面積210～520 m2，采用隨機區組排列。試驗中施用的氮肥為尿素（含N 46%），磷肥為過磷酸鈣（含P2O511%），鉀肥為氯化鉀（含K2O 60%），均作底肥均勻施入土壤，翻入耕層后耙平。播種時間為2013年10月1日，收獲時間為2014年6月6日，播量均為150 kg/hm2。冬小麥在整個生育期不灌溉，夏閑期（6—9月）降雨量為464.7 mm，小麥整個生育期的降雨量為186.6 mm。

表2 試驗設計方案

1.4 樣品采集

分別于冬小麥拔節期（4月14日）、揚花期（5月8日）、成熟期（6月8日）3個生育期在各小區采集0～20 cm耕層多點混合土樣，用于微生物量碳、氮、磷的測定。

1.5 測定項目及方法

1.5.1 土壤微生物量碳、氮的測定[12]其采用氯仿熏蒸0.5 mol/L K2SO4浸提法測定。取過2 mm篩的新鮮土壤，用氯仿熏蒸24 h后，用0.5 mol/L K2SO4溶液浸提,提取液中的微生物量C采用K2Cr2O7和濃H2SO4加熱氧化法，然后用分光光度計在585 nm處比色測定；微生物量氮是直接將浸提液用紫外分光光度計在280 nm處比色測定。分別以不熏蒸作為對照。

1.5.2 土壤微生物量磷的測定[12]稱取過2 mm篩新鮮土樣5 g，氯仿熏蒸24 h，用0.5 mol/L NaHCO3浸提，浸提液用分光光度計在882 nm處比色測定。以不熏蒸作為對照。

1.6 數據處理

運用Excel 2003和DPS v7.05軟件進行試驗數據處理和統計分析，用Duncan新復極差法（α＝0.05）進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同覆膜方式對旱地麥田土壤微生物量碳（SMB-C）的影響

土壤微生物量碳僅占土壤有機碳庫的1%～4%，但確實是土壤有效養分重要的供給源和庫存，是土壤養分轉化和循環的重要參數，在一定程度上反映了土壤的肥力狀況[13]。

從圖1可以看出，從拔節期到成熟期，各處理耕層土壤的微生物量碳均呈遞減趨勢，除成熟期外，測控施肥處理土壤微生物量碳顯著高于農戶常規處理，說明適量合理施肥可以在一定程度上提高土壤微生物量碳。不同覆膜方式間以全膜穴播處理的微生物量碳含量最高，較農戶常規、測控施肥和壟膜溝播處理分別提高了64.73%～273.93%，64.52%～130.54%，33.79%～93.49%，且差異均達到顯著水平；壟膜溝播處理較相同施肥量的測控施肥處理也有增加的趨勢，可見，覆膜種植有利于促進耕層土壤微生物量碳的提高，且全膜穴播效果更明顯，主要原因是因為覆膜種植具有良好的土壤水熱狀況，可以促進土壤有機質的分解，有利于微生物量碳的增加，這與薛菁芳等[14]的研究結果一致。

2.2 不同種植模式對旱地麥田土壤微生物量氮（SMB-N）的影響

微生物活動在很大程度上可以調節土壤養分，尤其是土壤氮的內循環[15]。從圖2可以看出，從小麥拔節期到成熟期，各處理耕層土壤微生物量氮均呈遞增趨勢，主要原因可能是由于隨著小麥生育期的進行，水分和溫度逐漸升高，土壤微生物活動增強，微生物量氮含量也相應升高。除楊花期外，測控施肥與農戶常規處理間無顯著差異，說明適量增加施氮量對土壤微生物量氮的影響較小。覆膜種植的微生物量氮明顯低于不覆膜種植，全膜穴播較農戶常規和測控施肥分別降低 34.91%～38.53%，28.98%～37.51%，壟膜溝播較不覆膜的農戶常規和測控施肥分別降低 11.74%～28.93%，9.43%～27.41%，差異均達到顯著水平?？梢姡材しN植明顯降低了耕層土壤微生物量氮，這與林英杰等[16]的研究結果基本一致，這可能是因為在覆膜條件下，氮素養分的礦化程度大于固定速度，也有可能是因為覆膜條件下，氮素的揮發減少而使土壤中的有效氮增加，這在一定程度上會抑制土壤微生物的活動，引起微生物量氮的減少。

2.3 不同種植模式對旱地麥田土壤微生物量磷（SMB-P）的影響

微生物量P是土壤有機磷最為活躍的部分[17]，通過生物量P釋放的P對作物生長起著很重要的作用。從圖3可以看出，小麥從拔節期到成熟期，各處理耕層土壤微生物量磷均呈遞增趨勢，測控施肥顯著高于農戶常規處理，說明適量增加施肥量有助于土壤微生物量磷的提高。不同種植模式間以全膜穴播處理的微生物量磷最高，較測控施肥、農戶常規和壟膜溝播處理分別提高25.81%～58.98%，68.02%～80.84%，1.09%～11.33%，差異均達顯著水平。壟膜溝播處理的微生物生物量磷較高，較不覆膜的測控施肥和農戶常規的分別提高13.01%～43.63%，57.86%～66.28%，且差異均達顯著水平?？梢?，壟膜溝播和全膜穴播的覆膜種植明顯提高了耕層土壤微生物量磷，且全膜穴播效果更明顯，主要原因是由于覆膜種植良好的土壤水熱條件有利于表層土壤微生物的繁殖，將部分有機磷和礦化了的無機磷同化為微生物磷，從而提高其含量，這與侯慧芝等[18]和王曄青等[19]的研究結果一致。

3 結論

本研究結果表明，隨著冬小麥生育期的進行，土壤微生物量碳呈現降低趨勢，收獲期達到最低。各個時期，不同處理微生物量碳含量高低順序為：全膜穴播＞壟膜溝播＞測控施肥＞農戶常規。覆膜可以提高土壤微生物量碳含量，且以全膜穴播效果最明顯，較農戶常規、測控施肥和壟膜溝播處理分別提高64.73%～273.93%，64.52%～130.54%，33.79%～93.49%。

隨著生育期的延長，土壤微生物量氮呈上升趨勢，覆膜會降低微生物量氮含量，且全膜穴播效果最為明顯。全膜穴播處理較農戶常規和測控施肥處理分別降低34.91%～38.53%，28.98%～37.51%；壟膜溝播處理較農戶常規和測控施肥處理分別降低11.74%～28.93%，9.43%～27.41%，除成熟期壟膜溝播處理外，均達到顯著水平。

土壤微生物量磷從拔節期到成熟期呈逐漸上升趨勢，覆膜可以顯著增加其含量，且以全膜穴播效果最為顯著，較測控施肥、農戶常規和壟膜溝播處理分別提高25.81%～58.98%，68.02%～80.84%，1.09%～11.33%，除成熟期壟膜溝播外，差異均達顯著水平。

覆膜可以改善土壤水熱條件，使得土壤微生物活性增強，進而增加微生物生物量，增強土壤肥力，使得旱地作物產量增加。因此，全膜穴播和壟膜溝播是適合晉南地區旱作農業可持續發展的有效模式之一。

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Effects of Different Mulching Methods on Soil Microbial Biomass C，N and P in Dryland Wheat

JIAWubin，XIE Yinghe，LI Tingliang，WENDeze，HE Liyan，GAOHuizhou

（College ofResources&Environment，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

The effects of different mulching methods on soil microbial biomass in dryland wheat field were studied by field experiment.The results showed that soil microbial biomass C decreased gradually from jointing stage to harvest stage of wheat,while soil microbial biomass N and P showed an increasing trend with the extension of growth period.Soil microbial biomass C and microbial biomass P were significantly higher than those without plastic film mulching treatment,and the whole film mulch treatment was the most significant,compared with the same measurement-control treatment with the same fertilization level the whole film mulch treatment increased 64.52%-130.54%and 25.81%-58.98%,respectively,while the soil microbial biomass N was significantly lower than that without plastic film mulching,and the whole film mulch treatment decreased more obviously.The results showed that mulching could improve the soil water and thermal conditions,increase the soil microbial biomass C and microbial biomass P,and improve the soil fertility,is one ofthe important measures for the sustainable development ofagriculture in the area ofdryland.

ridge furrowsowing;the whole film sowing;microbial biomass C;microbial biomass N;microbial biomass P

S154.3

A

1002-2481（2017）03-0420-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.03.25

2016-12-01

國家公益性行業（農業）科研專項（201503124；201303104）

加武斌（1990-），男，山西臨汾人，在讀碩士，研究方向：土壤與環境。謝英荷為通信作者。