旱田改水田對(duì)土壤電導(dǎo)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(duì)象，以相鄰的旱田為對(duì)照，通過(guò)五點(diǎn)采樣法取樣，對(duì)其電導(dǎo)率及幾種轉(zhuǎn)化氮素的微生物進(jìn)行研究。結(jié)果表明，旱田改水田后土壤電導(dǎo)率（EC）顯著升高；旱田改水田后反硝化細(xì)菌數(shù)量顯著減少，不利于反硝化細(xì)菌的積累；而其他幾種轉(zhuǎn)化氮素的微生物中，氨化細(xì)菌與好氧自生固氮菌顯著增加；硝化細(xì)菌與亞硝化細(xì)菌雖有增加，但不顯著。

關(guān)鍵詞：旱田；水田；電導(dǎo)率；土壤微生物

中圖分類號(hào)：S344.1+7；S153；S154.38 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）09-2087-03

黑土是自然肥力比較高的農(nóng)用土壤之一[1]，黑土區(qū)是我國(guó)最大的商品糧生產(chǎn)基地，是著名的玉米帶和大豆主產(chǎn)區(qū)，在國(guó)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(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)收益高，從根本上促進(jìn)了“旱改水”工程整體的推進(jìn)[3]。近年來(lái)，黑龍江地區(qū)旱田改水田種植面積越來(lái)越大，許多黑土土壤由旱田被改作水田用于水稻生產(chǎn)，旱田改水田勢(shì)必會(huì)使黑土土壤微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生相應(yīng)變化。土壤微生物生物學(xué)性狀可以反映土壤質(zhì)量、土壤肥力的演變，并可用作評(píng)價(jià)土壤健康的生物指標(biāo)[4-10]。關(guān)于土壤微生物研究已有很多成果[11-15]，但關(guān)于黑土旱改水后對(duì)轉(zhuǎn)化氮素的微生物影響的研究還鮮有報(bào)道，以此入手進(jìn)行了相關(guān)研究，以期為黑土的可持續(xù)利用提供重要的理論依據(jù)。

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(zhèn)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(diǎn)采樣法，每個(gè)樣點(diǎn)取土深度分別為0～5 cm、5～10 cm和10～20 cm 3個(gè)土層，各土樣去除秸稈、落葉后，單獨(dú)裝袋帶回實(shí)驗(yàn)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(shù)顯電導(dǎo)率儀（上海雷磁新瀅儀器有限公司）測(cè)定土壤電導(dǎo)率（EC）。

稱取10 g土樣，放入90 mL無(wú)菌水中，倒入裝有15～20個(gè)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(yǎng)基上，進(jìn)行微生物培養(yǎng)，每個(gè)土壤樣品做3個(gè)次重復(fù)。適宜溫度下培養(yǎng)3～5 d后觀察計(jì)數(shù)。

硝酸化細(xì)菌、亞硝化細(xì)菌、好氧自生固氮菌、氨化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌的培養(yǎng)基均按常規(guī)方法配制[16]。

1.3 計(jì)數(shù)及統(tǒng)計(jì)

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

2 結(jié)果與分析

2.1 旱田改水田對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響

土壤電導(dǎo)率是衡量土壤肥力的一個(gè)綜合性參考指標(biāo)，它能夠反映土壤的基本理化性質(zhì)[17]，對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有至關(guān)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(dǎo)率并無(wú)顯著變化（P>0.05），但是水田的電導(dǎo)率明顯（P<0.05）高于旱地的電導(dǎo)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(jī)物質(zhì)的量較多，而且淹水期間有機(jī)物質(zhì)的分解速率較低、腐殖化系數(shù)較高；而在旱地利用方式下，化肥施用量大，有機(jī)物質(zhì)的歸還量較少，導(dǎo)致土壤水田土壤中有機(jī)質(zhì)含量與有機(jī)碳含量均顯著高于旱地[18]，而土壤有機(jī)質(zhì)與電導(dǎo)率呈顯著正相關(guān)，有機(jī)質(zhì)含量越高，吸附交換性離子的能力越強(qiáng)，從而提高了土壤的電導(dǎo)率[19]。

2.2 旱田與水田土壤中硝化細(xì)菌、好氧自生固氮菌生長(zhǎng)情況

硝化作用是自然界氮素循環(huán)中微生物作用的重要環(huán)節(jié)之一[20]；好氧自生固氮菌通過(guò)對(duì)氮素的固定可以減少氮素的損失，提高氮素的利用率，對(duì)土壤氮素的平衡起重要調(diào)節(jié)作用[21]。從表1可以看出，隨著土壤深度的增加，無(wú)論旱田還是水田，硝酸化細(xì)菌數(shù)量顯著減少；亞硝化細(xì)菌數(shù)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(xì)菌、反硝化細(xì)菌生長(zhǎng)情況

氨化細(xì)菌類群參與土壤中有機(jī)態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氨的過(guò)程，是氮素轉(zhuǎn)化過(guò)程不可缺少的一步，氨化細(xì)菌的多少可直接影響到土壤內(nèi)的氨化強(qiáng)度，進(jìn)而影響土壤質(zhì)量，而氨化作用強(qiáng)弱直接影響土壤氨揮發(fā)損失氮的高低[22]；土壤的反硝化作用是指土壤中的硝態(tài)氮在反硝化細(xì)菌的作用下轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氮的過(guò)程，反硝化細(xì)菌的數(shù)量與活性影響著土壤反硝化作用的強(qiáng)度，反硝化細(xì)菌的群落多樣性及其功能的研究可為氮素循環(huán)中的反硝化作用提供依據(jù)，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(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(xì)菌與反硝化細(xì)菌數(shù)量都在下降，水田的氨化細(xì)菌數(shù)量稍高于旱田，而且二者的數(shù)量都是先緩慢降低后顯著降低（P<0.05）；而旱田的反硝化細(xì)菌數(shù)量高于水田，旱田反硝化細(xì)菌的數(shù)量與氨化細(xì)菌類似，先緩慢降低后顯著降低（P<0.05），而水田反硝化細(xì)菌的數(shù)量則顯著降低。總之，旱田改水田對(duì)氨化細(xì)菌的影響不顯著，氨化細(xì)菌稍有增加，而反硝化細(xì)菌的數(shù)量卻顯著降低。

2.4 旱田改水田幾種微生物數(shù)量比較

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

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)旱田改水田土壤的電導(dǎo)率以及土壤微生物的變化的研究可以的到如下結(jié)論：

1）旱田改水田后土壤電導(dǎo)率顯著升高；

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

3）隨著土壤深度的增加，無(wú)論是旱田與水田，土壤中硝酸化細(xì)菌數(shù)量、氨化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌數(shù)量減少，亞硝化細(xì)菌數(shù)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(xì)菌與好氧自生固氮菌顯著增加，反硝化細(xì)菌顯著減少；對(duì)硝化細(xì)菌與亞硝化細(xì)菌影響不顯著。

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