焚燒秸稈對不同類型土壤理化性質、微生物及脲酶活性的影響

張建峰　苗天瑤　吉麗　孟凡娟　張潔婧

摘要：以秸稈焚燒后覆蓋的黑鈣土和棕壤為對象，研究秸稈焚燒對土壤理化性質、微生物數量、脲酶活性的影響，并探討脲酶活性與土壤理化性質及微生物間的相關性。結果表明，焚燒秸稈后，細菌和放線菌數量有一定程度的減少，真菌數量、電導率、脲酶活性有一定程度的增加；0～5 cm耕層土壤堿解氮含量幾乎沒有變化，5～10 cm耕層土壤堿解氮含量平均降低18.86%；黑鈣土有機質含量平均下降6.37%，棕壤有機質含量平均增加5.98%。相關分析表明，細菌與脲酶活性呈負的相關性，真菌、電導率與脲酶活性呈正的相關性。研究結果表明，焚燒秸稈對土壤肥力的改善并未起到促進作用，同時焚燒秸稈使細菌、放線菌數量降低，真菌數量增加，增加土傳病害的發病率，不利于作物生長，還降低作物產量。

關鍵詞：焚燒秸稈；土壤理化性質；微生物；脲酶

中圖分類號： S154文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）11-0215-03[HS）][HT9.SS]

作物秸稈是當今世界較為重要的生物質能源之一[1-2]，據統計，2010年我國秸稈理論產量為8.4億t，可收集的秸稈量為7億t左右[3]。吉林省是我國玉米生產的主要省份，到2013年，吉林省的玉米播種面積為350萬hm2，占全國玉米播種面積的9.6%，玉米總產量為2 775. 7萬t，占全國玉米產量的7.6%[4]，隨著玉米的播種面積和總產量的不斷提高，秸稈的產量也隨之增加。但隨著人們生活水平的不斷提高，昔日作為薪材的秸稈只能被農民付之一炬，這不僅造成了資源的浪費，還對環境造成了巨大的威脅，也一定程度上影響了土壤生態系統。據報道，焚燒秸稈可降低土壤有機質含量，抑制根際微生物生長[5-7]。本試驗以種植玉米的黑鈣土和棕壤土為研究對象，對比火燒前后土壤微生物數量、理化性質、脲酶活性的變化，并探討脲酶活性與土壤理化性質及微生物間的相關性，以期為全面認識焚燒秸稈對土壤性質的影響提供參考。

1材料與方法

1.1研究區概況

研究地位于吉林省四平市梨樹縣（123°45″～124°53″E，42°49″～43°46″N），地勢東南高，西北低，南部低山丘陵，中部波狀平原，北部為東遼河沖積平原，北溫帶半濕潤大陸季風性氣候，四季分明，雨熱同季，年均氣溫6.1 ℃，年均降水量 550 mm，受地質條件和土質影響，縣域土壤類型較多，有棕壤、黑土、黑鈣土、草甸土、鹽土、堿土等17種類型。

1.2土樣采集

2014年4月于梨樹縣的榆樹臺鎮（黑鈣土）、三合村泉眼嶺鄉（黑鈣土）、十家堡鎮（棕壤）、泉眼溝基地（棕壤）等4個試驗區將收地后的玉米秸稈全部點燃。焚燒秸稈前1周和后1周進行土壤取樣，采集深度0～5、5～10 cm，重復3次，每1個樣品移去表面的秸稈及凋落物后用土鉆采集土樣3份混合，然后采用四分法取出約250 g土壤，分成2部分：一部分保存在4 ℃冰箱中，測定其微生物的數量，另一部分風干后用于土壤理化指標及脲酶活性的測定。

1.3分析方法

土壤微生物數量采用梯度稀釋平板法測定，細菌用LB培養基，真菌用PDA培養基，放線菌用改良高氏一號培養基[8]。土壤pH值采用電位法測定，全鹽含量采用電導法，有機質含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法，堿解氮含量采用堿解擴散法[9-10]，脲酶活性采用靛藍比色法測定[11]。

1.4數據處理

試驗數據采用Excel、SPSS 19.0等軟件進行統計分析。

2結果與分析

2.1土壤微生物的數量

土壤微生物的多少是反映土壤肥力大小的一個重要指標[12]，它的變化會直接導致土壤養分的變化[13]。由表1可以看出，焚燒秸稈后，0～5 cm耕層黑鈣土細菌、放線菌數量分別平均減少66.09%、24.90%，真菌數量平均增加1484%；5～10 cm 細菌、放線菌數量分別平均減少67.83%、34.99%，真菌數量平均增加46.80%，可見焚燒秸稈對耕層 5～10 cm黑鈣土微生物的影響大于耕層0～5 cm。0～5 cm耕層棕壤細菌、放線菌數量分別平均減少67.43%、45.31%，真菌數量平均增加2928%；5～10 cm細菌、放線菌數量分2.2土壤理化性質

土壤有機質是土壤微生物必不可少的碳源和氮源，同時也是土壤肥力高低的重要指標[14-16]。由表2可以看出，秸稈焚燒后，黑鈣土壤有機質含量出現不同程度的下降，其中0～5、5～10 cm耕層土壤有機質含量分別平均降低11.60%、113%；而棕壤有機質含量則出現不同程度的升高，0～5、5～10 cm耕層土壤有機質含量分別平均增加8.43%、3.53%。說明焚燒秸稈對0～5 cm耕層土壤有機質含量的影響大于 5～10 cm的耕層土壤。

土壤pH值、電導率的變化將直接或間接反映土壤物理、化學和生物性質的變化，如土壤中的水分、溫度、有機質含量的變化都將導致土壤電導率和pH值的變化[17-18]。秸稈焚燒后，0～5 cm耕層土壤pH值總體呈上升趨勢，5～10 cm耕層土壤pH值呈下降趨勢。土壤電導率總體呈上升趨勢，增幅在7.89%～69.14%。

焚燒秸稈后，0～5 cm耕層土壤堿解氮含量幾乎沒有變化，但5～10 cm耕層土壤堿解氮含量不同程度降低了，黑鈣土、棕壤堿解氮含量分別平均減少9.30%、28.50%，這說明焚燒秸稈對耕層土壤的影響為5～10 cm>0～5 cm，對土壤類型的影響為棕壤>黑鈣土。[FL）]

2.3土壤脲酶活性

土壤脲酶是由動植物、微生物活體分泌及由動植物遺骸、殘體分解釋放于土壤中的一類具有催化脲素分解的的生物活性物質，是土壤的組成成分之一，其活性越高，越不利于氮肥的保存。由表3可以看出，焚燒秸稈引起土壤脲酶活性不同程度升高，其中黑鈣土脲酶活性的增幅在29.81%～8447%，棕壤脲酶活性的增幅在0～51.77%。0～5 cm耕層土壤脲酶活性的增幅在25.54%～84.47%之間，5～10 cm耕層土壤脲酶活性的增幅在0～59.35%之間。這說明焚燒秸稈對土壤類型的影響為黑鈣土>棕壤，對耕層土壤的影響為0～5 cm>5～10 cm。

[HTK]2.4脲酶活性與土壤理化性質及微生物間的相關性[HT]

由表4可以看出，細菌與脲酶活性呈負相關，真菌、電導率與脲酶活性呈正相關，這說明微生物的數量可以直接或間接影響酶的活性。0～5 cm耕層土壤有機質與脲酶活性呈現很[CM且均達到顯著水平，這說明不同土壤類型酶的活性受土壤有機質含量的影響并不一致。

3結論與討論

秸稈焚燒后，土壤細菌、放線菌數量明顯降低，真菌數量、電導率、脲酶活性明顯升高。焚燒秸稈后，秸稈中的N素在土壤表層積累，使土壤表層堿解氮含量變化不明顯，這與陳亮等的研究結果[19-21]基本一致。這表明焚燒秸稈產生的熱量可以殺死大部分微生物，但由于火燒強度等因素的不確定性，使真菌數量反而增加，加大土壤病蟲害的發生機率。不同類型[CM（25]土壤有機質的含量變化并不一致，這可能是由于黑鈣土自[CM）]

身有機質的積累量大于分解量，秸稈焚燒后使黑鈣土壤有機質大量減少，而短短數月不足以使有機質含量恢復到火燒前；由于土壤溫度在一定范圍內可使有機質通過蒸餾作用發生分解，這些經過蒸餾降解所形成的較為細小的有機質成分易于隨著水分向下位移，從而增加土壤有機質含量。這可能造成棕壤有機質含量增加，從而導致不同類型土壤有機質的變化規律不盡相同。

焚燒秸稈對土壤肥力的改善并未起到促進作用，同時焚燒秸稈使細菌、放線菌數量降低、真菌數量增加，這將增加土傳病害的發病率，不利于作物生長，降低作物產量，同時，脲酶的增加可能造成氮肥的流失。

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