起垄沟播种植对滨海盐碱地土壤微生物区系的影响
时间：2020-03-29 05:20:31 来源：千叶帆 本文已影响人
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摘要：土壤微生物区系是研究土壤的重要生物指标。针对起垄、堆肥、绿肥对滨海盐碱地微生物的影响，采用平作、起垄、起垄+堆肥、起垄+绿肥、起垄+堆肥+绿肥5个处理展开试验，研究其对微生物区系的影响。结果表明，5种处理对细菌、真菌、放线菌影响效果基本相似，均表现为：起垄+堆肥+绿肥>起垄+堆肥>起垄+绿肥>起垄>平作，且5种处理中细菌的增幅最大，其次是放线菌，真菌的增幅相对较小；相关性分析结果表明，土壤细菌、真菌、放线菌的数量及总菌数与土壤盐分含量呈负相关，与有机质、水分呈显著或极显著正相关，与pH值无显著正关系。本研究为今后滨海盐碱地改良提供了理论依据。
关键词：滨海盐碱地；起垄沟播；堆肥；绿肥；改良；微生物区系
中图分类号：S154.37+S156.4+2文献标识号：A文章编号：1001-4942（2016）06-0062-04
土壤微生物是构成土壤微生态环境的重要组成部分。分析土壤微生物区系的目的在于了解不同地区的土壤微生物生态系的特点及土壤内部生态环境的变化对土壤微生物的生长活动规律的影响，为采取合理的农业措施提供土壤微生物学方面的理论依据[1]。国外对盐碱地土壤微生物的研究主要集中在耐盐碱微生物的分离纯化及极端盐碱微生物的生态特征等方面，国内研究主要包括盐胁迫、不同改良措施及植被对盐碱地土壤微生物的影响等[2]。在盐碱地改良措施中，客土法在短期内能改善土壤微生物各项指标，其次是排水法、生物法，排水法对土壤微生物不利，生物法改善土壤微生物生态状况的速度相对较慢，但因其克服了客土法、排水法的缺点，因而有更好的应用前景[3]。受盐分和pH值的胁迫，盐碱地微生物区系和肥沃的粮田菜田土壤微生物区系有很大不同，其微生物总量一般在10-5～10-7cfu.g-1，比正常土壤的数量级低很多[4，5]，而且研究表明，高盐度会降低微生物数量，尤其是放线菌数量。因此，土壤微生物对盐胁迫极为敏感，可以作为土壤盐胁迫过程中的重要指标[6]。盐碱地起垄提高垄沟的表层土壤含水量，降低垄沟的土壤电导率，垄台土壤EC升高，土壤表面出现积盐现象，垄沟、垄台的土壤物理状况得到改善，增加了地表植被生物量和植被盖度[7]。基于此，本试验在起垄沟播小麦、玉米两个轮作季的基础上，研究了微生物数量区系与土壤其他理化性状的相关性，为起垄改良盐碱地提供科学依据。
1材料与方法
1.1试验地概况
实验基地位于东营渤海农场，地理坐标为东经118°07′～119°10′，北纬36°55′～38°12′；地处暖温带，四季温差明显，年平均气温11.7～12.6℃，年平均降水量530～630 mm，地下水埋深2～3 m，地下水矿化度10～40 g/L，受高矿化度地下水的影响，土壤极易返盐退化[8，9]。试验前土壤pH值8.4，全盐3.8 g/kg，有机质11.38 g/kg，全氮0.43 g/kg，全磷0.562 g/kg，全钾17.9 g/kg，速效氮19 mg/kg，速效磷8.3 mg/kg，速效钾112 mg/kg。土壤质地砂质中壤，前茬种植棉花。
1.2试验设计与布局
试验设计：①CK（平作）；②QL（起垄）；③DF（起垄+堆肥）；④LF（起垄+绿肥）；⑤DL（起垄+堆肥+绿肥）。
起垄工程标准：垄沟宽60 cm，垄背为梯形，底宽40 cm，顶宽10 cm，高20 cm。
小区设计标准：每个试验小区30 m2，东西宽5 m（5垄），南北长6 m。重复3次，每个重复单元设置1.5 m的保护行路。
在试验布设前，进行一次深翻、平整土地。堆肥选择牛粪充分露天发酵，绿肥选择鼠茅草、三叶草。
1.3测定指标及方法
分离计数培养基：牛肉膏蛋白胨培养基、马丁氏孟加拉红琼脂培养基和高氏一号培养基，分别用于细菌、真菌和放线菌的分离与计数。
方法：称取10 g鲜土样置于已灭菌的装有玻璃珠的三角瓶中，加入90 mL无菌水，振荡 30 min使土样分散成为均匀的土壤悬液，进行梯度稀释，取合适的稀释度涂平板，一般稀释度好氧异养细菌采用 10-5～10-3，放线菌采用10-4～10-2，真菌采用10-3～10-1。将涂布均匀的平板倒置于30℃培养一定时间（细菌1～5 d，放线菌5～14 d，真菌3～6 d），进行 CFU（Colony Forming Unit）计数。
计算结果以每克烘干土中的微生物数量表示，计算公式为：每克干土中菌数=菌落平均数×稀释倍数/干土质量。
2结果与分析
2.1不同改良措施对盐碱地土壤微生物区系的影响
从整体来看（图1），细菌在6月数量达到最多；随着季节的变化，8、10月数量明显下降；等到来年春季4、5月数量慢慢回升。
与对照（平作）相比，起垄能够显著增加土壤细菌数量，增幅在4、5、6、8、10月分别为50.81%、35.62%、31.30%、64.29%、45.27%，起垄+堆肥处理同期增幅分别为104.76%、63.21%、38.39%、116.64%、84.89%，起垄+绿肥处理同期增幅分别为63.48%、48.28%、31.30%、73.79%、54.67%，起垄+堆肥+绿肥分别为128.57%、77.00%、72.73%、135.71%、99.94%。可见，不同改良措施对土壤细菌数量的影响：起垄+堆肥+绿肥>起垄+堆肥>起垄+绿肥>起垄>平作。
2.2不同处理微生物区系差异
由表1可知，各处理对细菌、放线菌和总菌数的影响效果基本相似，对真菌的影响有所不同。各处理细菌、放线菌数量和总菌数为起垄+堆肥+绿肥>起垄+堆肥>起垄+绿肥>起垄>平作，4个起垄处理之间均差异不显著，但均显著高于对照（平作），各处理真菌数量亦为起垄+堆肥+绿肥>起垄+堆肥>起垄+绿肥>起垄>平作，其中起垄+堆肥+绿肥、起垄+堆肥与对照差异显著。
2.3土壤微生物区系与微生物多样性、土壤理化性质之间的相关关系
由表2可知，土壤细菌、真菌、放线菌的数量及总菌数与土壤盐分含量之间呈负相关关系，与有机质、水分之间呈显著或极显著相关关系，与pH值无显著关系[15]。这表明盐碱地盐分、有机质、水分是土壤微生物区系最直接的影响因子，而且其中有机质影响作用比较显著。
3讨论与结论
盐碱地微生物数量一般要少于普通农用土壤，一般认为是盐度导致的微生物生存适宜环境改变的结果[16]。土壤微生物群落是一个组成复杂的群体，不同微生物种类所要求的营养元素不尽相同[17，18]。施用有机肥能够显著增加土壤细菌、放线菌和真菌数量，说明施用有机肥为土壤微生物提供了较多的能源与养分，特别是有机碳源为微生物生命活动提供所需能量，且有机肥本身也含有大量活的微生物，促进了土壤微生物大量繁殖，使土壤微生物的新陈代谢加快，施有机肥更有利于提高土壤微生物活性以及维持土壤营养元素的良好循环，这与陈梅生等研究的长期施有机肥与缺素施肥对潮土微生物活性的影响结果一致[19]；孙文彦等[20]研究绿肥与苗木间种改良苗圃盐碱地，认为种植翻压耐盐绿肥作物（毛叶苕子和二月兰）可提高盐渍土细菌、放线菌、真菌数量，改善盐碱地土壤质量状况。
本研究结果表明：起垄和堆肥、绿肥相结合的各种处理对提高盐碱地细菌、真菌、放线菌数量有良好的影响效果，5种处理对细菌、真菌、放线菌影响效果基本相似，均表现为：起垄+堆肥+绿肥>起垄+堆肥>起垄+绿肥>起垄>平作。从各种菌类增幅看，5种处理对细菌的增幅最大，其次是放线菌，对真菌的增幅相对来说较少。说明起垄沟播种植和地力提升技术（堆肥、绿肥）相结合具有良好的盐碱地土壤改良作用，可以减缓由于盐碱导致的土壤肥力损失，增加土壤微生物多样性。
同时各种土壤理化性质与微生物区系也存在相关关系。盐碱地土壤盐分含量及水含量限制了土壤微生物活动[10]，尤其对细菌的生长活动有重要影响[11]。有研究表明，土壤含水率的变化对土壤细菌多样性影响不显著，而对真菌多样性影响差异显著。此外，土壤含水率与盐分的交互作用对细菌多样性不显著，对真菌多样性的影响显著。而有机质也是微生物最主要的影响因子，已有研究结果表明，土壤有机质含量是影响土壤微生物量的一个重要因素[12，13]。土壤有机碳对土壤微生物量起关键作用，有机碳控制着土壤中能量和营养物的循环，是微生物群落稳定的能量和营养物的来源，有机碳越高，土壤微生物量就越大[14]。本试验结果表明，微生物量与土壤盐分含量之间呈显著负相关关系，这与郭永忠等研究不同改良措施对银川平原盐碱地土壤微生物区系的影响结果一致[21]，与有机质、水分之间呈极显著或显著相关关系，与pH值没有显著关系。
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