起壟溝播種植對(duì)濱海鹽堿地土壤微生物區(qū)系的影響

張寧 郭洪海 王梅 王學(xué)君 王振

摘要：土壤微生物區(qū)系是研究土壤的重要生物指標(biāo)。針對(duì)起壟、堆肥、綠肥對(duì)濱海鹽堿地微生物的影響，采用平作、起壟、起壟+堆肥、起壟+綠肥、起壟+堆肥+綠肥5個(gè)處理展開(kāi)試驗(yàn)，研究其對(duì)微生物區(qū)系的影響。結(jié)果表明，5種處理對(duì)細(xì)菌、真菌、放線菌影響效果基本相似，均表現(xiàn)為：起壟+堆肥+綠肥>起壟+堆肥>起壟+綠肥>起壟>平作，且5種處理中細(xì)菌的增幅最大，其次是放線菌，真菌的增幅相對(duì)較??；相關(guān)性分析結(jié)果表明，土壤細(xì)菌、真菌、放線菌的數(shù)量及總菌數(shù)與土壤鹽分含量呈負(fù)相關(guān)，與有機(jī)質(zhì)、水分呈顯著或極顯著正相關(guān)，與pH值無(wú)顯著正關(guān)系。本研究為今后濱海鹽堿地改良提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：濱海鹽堿地；起壟溝播；堆肥；綠肥；改良；微生物區(qū)系

中圖分類號(hào)：S154.37+S156.4+2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2016）06-0062-04

土壤微生物是構(gòu)成土壤微生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。分析土壤微生物區(qū)系的目的在于了解不同地區(qū)的土壤微生物生態(tài)系的特點(diǎn)及土壤內(nèi)部生態(tài)環(huán)境的變化對(duì)土壤微生物的生長(zhǎng)活動(dòng)規(guī)律的影響，為采取合理的農(nóng)業(yè)措施提供土壤微生物學(xué)方面的理論依據(jù)[1]。國(guó)外對(duì)鹽堿地土壤微生物的研究主要集中在耐鹽堿微生物的分離純化及極端鹽堿微生物的生態(tài)特征等方面，國(guó)內(nèi)研究主要包括鹽脅迫、不同改良措施及植被對(duì)鹽堿地土壤微生物的影響等[2]。在鹽堿地改良措施中，客土法在短期內(nèi)能改善土壤微生物各項(xiàng)指標(biāo)，其次是排水法、生物法，排水法對(duì)土壤微生物不利，生物法改善土壤微生物生態(tài)狀況的速度相對(duì)較慢，但因其克服了客土法、排水法的缺點(diǎn)，因而有更好的應(yīng)用前景[3]。受鹽分和pH值的脅迫，鹽堿地微生物區(qū)系和肥沃的糧田菜田土壤微生物區(qū)系有很大不同，其微生物總量一般在10-5～10-7cfu.g-1，比正常土壤的數(shù)量級(jí)低很多[4，5]，而且研究表明，高鹽度會(huì)降低微生物數(shù)量，尤其是放線菌數(shù)量。因此，土壤微生物對(duì)鹽脅迫極為敏感，可以作為土壤鹽脅迫過(guò)程中的重要指標(biāo)[6]。鹽堿地起壟提高壟溝的表層土壤含水量，降低壟溝的土壤電導(dǎo)率，壟臺(tái)土壤EC升高，土壤表面出現(xiàn)積鹽現(xiàn)象，壟溝、壟臺(tái)的土壤物理狀況得到改善，增加了地表植被生物量和植被蓋度[7]?；诖?，本試驗(yàn)在起壟溝播小麥、玉米兩個(gè)輪作季的基礎(chǔ)上，研究了微生物數(shù)量區(qū)系與土壤其他理化性狀的相關(guān)性，為起壟改良鹽堿地提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

實(shí)驗(yàn)基地位于東營(yíng)渤海農(nóng)場(chǎng)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)118°07′～119°10′，北緯36°55′～38°12′；地處暖溫帶，四季溫差明顯，年平均氣溫11.7～12.6℃，年平均降水量530～630 mm，地下水埋深2～3 m，地下水礦化度10～40 g/L，受高礦化度地下水的影響，土壤極易返鹽退化[8，9]。試驗(yàn)前土壤pH值8.4，全鹽3.8 g/kg，有機(jī)質(zhì)11.38 g/kg，全氮0.43 g/kg，全磷0.562 g/kg，全鉀17.9 g/kg，速效氮19 mg/kg，速效磷8.3 mg/kg，速效鉀112 mg/kg。土壤質(zhì)地砂質(zhì)中壤，前茬種植棉花。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)與布局

試驗(yàn)設(shè)計(jì)：①CK（平作）；②QL（起壟）；③DF（起壟+堆肥）；④LF（起壟+綠肥）；⑤DL（起壟+堆肥+綠肥）。

起壟工程標(biāo)準(zhǔn)：壟溝寬60 cm，壟背為梯形，底寬40 cm，頂寬10 cm，高20 cm。

小區(qū)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)30 m2，東西寬5 m（5壟），南北長(zhǎng)6 m。重復(fù)3次，每個(gè)重復(fù)單元設(shè)置1.5 m的保護(hù)行路。

在試驗(yàn)布設(shè)前，進(jìn)行一次深翻、平整土地。堆肥選擇牛糞充分露天發(fā)酵，綠肥選擇鼠茅草、三葉草。

1.3測(cè)定指標(biāo)及方法

分離計(jì)數(shù)培養(yǎng)基：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、馬丁氏孟加拉紅瓊脂培養(yǎng)基和高氏一號(hào)培養(yǎng)基，分別用于細(xì)菌、真菌和放線菌的分離與計(jì)數(shù)。

方法：稱取10 g鮮土樣置于已滅菌的裝有玻璃珠的三角瓶中，加入90 mL無(wú)菌水，振蕩 30 min使土樣分散成為均勻的土壤懸液，進(jìn)行梯度稀釋，取合適的稀釋度涂平板，一般稀釋度好氧異養(yǎng)細(xì)菌采用 10-5～10-3，放線菌采用10-4～10-2，真菌采用10-3～10-1。將涂布均勻的平板倒置于30℃培養(yǎng)一定時(shí)間（細(xì)菌1～5 d，放線菌5～14 d，真菌3～6 d），進(jìn)行 CFU（Colony Forming Unit）計(jì)數(shù)。

計(jì)算結(jié)果以每克烘干土中的微生物數(shù)量表示，計(jì)算公式為：每克干土中菌數(shù)=菌落平均數(shù)×稀釋倍數(shù)/干土質(zhì)量。

2結(jié)果與分析

2.1不同改良措施對(duì)鹽堿地土壤微生物區(qū)系的影響

從整體來(lái)看（圖1），細(xì)菌在6月數(shù)量達(dá)到最多；隨著季節(jié)的變化，8、10月數(shù)量明顯下降；等到來(lái)年春季4、5月數(shù)量慢慢回升。

與對(duì)照（平作）相比，起壟能夠顯著增加土壤細(xì)菌數(shù)量，增幅在4、5、6、8、10月分別為50.81%、35.62%、31.30%、64.29%、45.27%，起壟+堆肥處理同期增幅分別為104.76%、63.21%、38.39%、116.64%、84.89%，起壟+綠肥處理同期增幅分別為63.48%、48.28%、31.30%、73.79%、54.67%，起壟+堆肥+綠肥分別為128.57%、77.00%、72.73%、135.71%、99.94%?？梢?jiàn)，不同改良措施對(duì)土壤細(xì)菌數(shù)量的影響：起壟+堆肥+綠肥>起壟+堆肥>起壟+綠肥>起壟>平作。

2.2不同處理微生物區(qū)系差異

由表1可知，各處理對(duì)細(xì)菌、放線菌和總菌數(shù)的影響效果基本相似，對(duì)真菌的影響有所不同。各處理細(xì)菌、放線菌數(shù)量和總菌數(shù)為起壟+堆肥+綠肥>起壟+堆肥>起壟+綠肥>起壟>平作，4個(gè)起壟處理之間均差異不顯著，但均顯著高于對(duì)照（平作），各處理真菌數(shù)量亦為起壟+堆肥+綠肥>起壟+堆肥>起壟+綠肥>起壟>平作，其中起壟+堆肥+綠肥、起壟+堆肥與對(duì)照差異顯著。

2.3土壤微生物區(qū)系與微生物多樣性、土壤理化性質(zhì)之間的相關(guān)關(guān)系

由表2可知，土壤細(xì)菌、真菌、放線菌的數(shù)量及總菌數(shù)與土壤鹽分含量之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與有機(jī)質(zhì)、水分之間呈顯著或極顯著相關(guān)關(guān)系，與pH值無(wú)顯著關(guān)系[15]。這表明鹽堿地鹽分、有機(jī)質(zhì)、水分是土壤微生物區(qū)系最直接的影響因子，而且其中有機(jī)質(zhì)影響作用比較顯著。

3討論與結(jié)論

鹽堿地微生物數(shù)量一般要少于普通農(nóng)用土壤，一般認(rèn)為是鹽度導(dǎo)致的微生物生存適宜環(huán)境改變的結(jié)果[16]。土壤微生物群落是一個(gè)組成復(fù)雜的群體，不同微生物種類所要求的營(yíng)養(yǎng)元素不盡相同[17，18]。施用有機(jī)肥能夠顯著增加土壤細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量，說(shuō)明施用有機(jī)肥為土壤微生物提供了較多的能源與養(yǎng)分，特別是有機(jī)碳源為微生物生命活動(dòng)提供所需能量，且有機(jī)肥本身也含有大量活的微生物，促進(jìn)了土壤微生物大量繁殖，使土壤微生物的新陳代謝加快，施有機(jī)肥更有利于提高土壤微生物活性以及維持土壤營(yíng)養(yǎng)元素的良好循環(huán)，這與陳梅生等研究的長(zhǎng)期施有機(jī)肥與缺素施肥對(duì)潮土微生物活性的影響結(jié)果一致[19]；孫文彥等[20]研究綠肥與苗木間種改良苗圃鹽堿地，認(rèn)為種植翻壓耐鹽綠肥作物（毛葉苕子和二月蘭）可提高鹽漬土細(xì)菌、放線菌、真菌數(shù)量，改善鹽堿地土壤質(zhì)量狀況。

本研究結(jié)果表明：起壟和堆肥、綠肥相結(jié)合的各種處理對(duì)提高鹽堿地細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量有良好的影響效果，5種處理對(duì)細(xì)菌、真菌、放線菌影響效果基本相似，均表現(xiàn)為：起壟+堆肥+綠肥>起壟+堆肥>起壟+綠肥>起壟>平作。從各種菌類增幅看，5種處理對(duì)細(xì)菌的增幅最大，其次是放線菌，對(duì)真菌的增幅相對(duì)來(lái)說(shuō)較少。說(shuō)明起壟溝播種植和地力提升技術(shù)（堆肥、綠肥）相結(jié)合具有良好的鹽堿地土壤改良作用，可以減緩由于鹽堿導(dǎo)致的土壤肥力損失，增加土壤微生物多樣性。

同時(shí)各種土壤理化性質(zhì)與微生物區(qū)系也存在相關(guān)關(guān)系。鹽堿地土壤鹽分含量及水含量限制了土壤微生物活動(dòng)[10]，尤其對(duì)細(xì)菌的生長(zhǎng)活動(dòng)有重要影響[11]。有研究表明，土壤含水率的變化對(duì)土壤細(xì)菌多樣性影響不顯著，而對(duì)真菌多樣性影響差異顯著。此外，土壤含水率與鹽分的交互作用對(duì)細(xì)菌多樣性不顯著，對(duì)真菌多樣性的影響顯著。而有機(jī)質(zhì)也是微生物最主要的影響因子，已有研究結(jié)果表明，土壤有機(jī)質(zhì)含量是影響土壤微生物量的一個(gè)重要因素[12，13]。土壤有機(jī)碳對(duì)土壤微生物量起關(guān)鍵作用，有機(jī)碳控制著土壤中能量和營(yíng)養(yǎng)物的循環(huán)，是微生物群落穩(wěn)定的能量和營(yíng)養(yǎng)物的來(lái)源，有機(jī)碳越高，土壤微生物量就越大[14]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，微生物量與土壤鹽分含量之間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，這與郭永忠等研究不同改良措施對(duì)銀川平原鹽堿地土壤微生物區(qū)系的影響結(jié)果一致[21]，與有機(jī)質(zhì)、水分之間呈極顯著或顯著相關(guān)關(guān)系，與pH值沒(méi)有顯著關(guān)系。

參考文獻(xiàn)：

[1]王梅，江麗華，劉兆輝，等.石油污染物對(duì)山東省三種類型土壤微生物種群及土壤酶活性的影響[J].土壤學(xué)報(bào)，2010，47（2）：341-346.

[2]李鳳霞，郭永忠，許興.鹽堿地土壤微生物生態(tài)特征研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（23）：14065-14067，14174.

[3]康貽軍，楊小蘭，沈敏，等.鹽堿土壤微生物對(duì)不同改良方法的響應(yīng)[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，25（3）：564-567.

[4]康貽軍，胡健.灘涂鹽堿土壤微生物生態(tài)特征的研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26（增刊）：181-183.

[5]孫佳杰.天津?yàn)I海鹽堿土壤微生物生態(tài)特征的研究[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，34（3）：57-60.

[6]周玲玲，孟亞利，王友華，等.鹽脅迫對(duì)棉田土壤微生物數(shù)量與酶活性的影響[J].水土保持學(xué)報(bào)，2010，24（2）：241-246.

[7]關(guān)法春，苗彥軍，Tianfang Bernie Fang，等.起壟措施對(duì)重度鹽堿化草地土壤水鹽和植被狀況的影響[J].草地學(xué)報(bào)，2010，18（6）：763-767

[8]劉岳燕，姚槐應(yīng)，黃昌勇.水分條件對(duì)水稻土微生物群落多樣性及活性的影響[J].土壤學(xué)報(bào)， 2006， 43 （5）： 828-834.

[9]李東坡，武志杰，陳利軍.有機(jī)農(nóng)業(yè)施肥方式對(duì)土壤微生物活性的影響研究[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2005，13（2）：99-101.

[10]林學(xué)政，陳靠山，何培青，等.種植鹽地堿蓬改良濱海鹽漬土對(duì)土壤微生物區(qū)系的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，26（3）：801-807.

[11]趙勇，李武，周志華，等.秸稈還田后土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變化的初步研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2005，24（6），1114-1118.

[12]Powlson D S， Boroks P C， Christensen B T. Measurement of soil microbial biomass provides an indication of changes in total soil organize matter due to straw incorporation[J]. Soil Biology and Biochemistry， 1987， 19： 159-164.

[13]Lovell R J S， Bardgett R. Soil microbial biomass and activity in long-term grassland： effects of management changes[J]. Soil Biology and Biochemistry， 1995， 27： 969-975.

[14]劉秉儒.賀蘭山東坡典型植物群落土壤微生物量碳、氮沿海拔梯度的變化特征[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)， 2010， 19（4）：883-888.

[15]王世強(qiáng)，胡長(zhǎng)玉，程?hào)|華，等.調(diào)節(jié)茶園土壤pH對(duì)其土著微生物區(qū)系及生理群的影響[J].土壤， 2011， 43（1）： 76-80.

[16]張瑜斌，林鵬，魏小勇，等.鹽度對(duì)稀釋平板法研究紅樹(shù)林區(qū)土壤微生物數(shù)量的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)， 2008， 28（3）：1288-1296.

[17]鄭華，歐陽(yáng)志云，方治國(guó)，等.BIOLOG在土壤微生物群落功能多樣性研究中的應(yīng)用[J].土壤學(xué)報(bào)，2004，41（3）：456-461.

[18]時(shí)亞南.不同施肥處理對(duì)水稻土微生物生態(tài)特性的影響[D].杭州：浙江大學(xué)，2007：37-41.

[19]陳梅生，尹睿，林先貴，等.長(zhǎng)期施有機(jī)肥與缺素施肥對(duì)潮土微生物活性的影響[J].土壤，2009，41（6）：957-961.

[20]孫文彥，孫敬海，尹紅娟，等.綠肥與苗木間種改良苗圃鹽堿地的研究[J].土壤通報(bào)，2015，46（5）：1222-1225.

[21]郭永忠，李鳳霞，王學(xué)琴，等.不同改良措施對(duì)銀川平原鹽堿地土壤微生物區(qū)系的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，41（11）：58-63.