不同覆膜方式对旱地麦田土壤微生物量碳氮磷的影响

加武斌，谢英荷，李廷亮，文德泽，贺丽燕，高慧洲

（山西农业大学资源环境学院，山西太谷030801）

不同覆膜方式对旱地麦田土壤微生物量碳氮磷的影响

加武斌，谢英荷，李廷亮，文德泽，贺丽燕，高慧洲

（山西农业大学资源环境学院，山西太谷030801）

通过大田试验研究不同覆膜方式对旱地麦田土壤中微生物生物量的影响。结果表明，土壤微生物量碳从小麦拔节期到收获期呈逐渐下降趋势，而土壤微生物量氮和磷则随着生育期的延长呈上升趋势；土壤微生物量碳和微生物量磷均为覆膜处理显著高于不覆膜处理，且以全膜穴播效果最为显著，分别比相同施肥量的测控施肥处理高64.52%～130.54%和25.81%～58.98%，而土壤微生物量氮则为覆膜处理显著低于不覆膜处理，并且全膜穴播处理的降低幅度更明显。可见，覆膜可以改善土壤水热条件，提高土壤微生物量碳和磷，进而提高土壤肥力，是适合晋南地区旱作农业可持续发展的重要措施之一。

垄膜沟播；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机物质的降解者和植物营养物质的活性库，土壤是微生物生活的良好场所，而微生物在土壤养分转化与腐殖质形成过程中起着重要作用[1]。土壤微生物是农田地下生物系统的主体，它不仅是土壤形成过程的关键调控者，而且其本身也是土壤养分的重要组成部分，是农田土壤肥力的重要指标之一[2-4]。土壤微生物活性的高低在一定程度上决定了土壤养分循环的好坏和转换速率的高低[5]。地膜覆盖栽培自1978年引入我国以来，在我国旱作区得到大面积推广[6]。地膜覆盖是农业生产中的一项有效增产措施，其提供了特殊的土壤生态环境，使土壤物理、化学性质和生物学性状发生了一定的变化，如土壤结构和空气状况，土壤的水、热状况[7-8]等。有研究表明，地膜覆盖后可以显著增加土壤表层微生物数量[9]和土壤微生物量碳[10]。温晓霞等[11]研究认为，旱作麦田地膜覆盖处理可以提高土壤微生物数量。

覆膜可以改善土壤水热条件，增强土壤微生物活性，进而增加微生物生物量，增强土壤肥力，使作物增产。

本试验研究不同覆膜方式对冬小麦不同生育期微生物量碳、氮、磷含量的影响，旨在提高土壤生物学肥力，为探求旱地小麦的高产种植模式提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2013年9月至2014年6月在山西省洪洞县刘家垣镇东梁村旱地小麦种植区进行。该地属于温带季风性气候，年均气温12℃左右，年降雨量450～500 mm，≥10℃的年总积温3 326.9℃，无霜期195 d左右。供试土壤类型为石灰性褐土，质地为中壤土，其基本理化性质列于表1。

表1 播前耕层土壤基本理化性质

1.2 试验材料

供试小麦品种为当地多选用的抗旱品种长8744。

1.3 试验设计

试验共设4个处理：处理1为农户常规，是当地农民习惯施肥量和常规平作种植；处理2为测控施肥，是当地测土配方施肥量，根据近年来的试验结果提供的肥料用量和常规平作种植；处理3为垄膜沟播（生育期覆膜），是在处理2肥料用量的基础上采用垄膜沟播种植；处理4为全膜穴播（生育期覆膜），是在处理2肥料用量的基础上采用全膜覆盖、膜上覆土穴播种植技术（表2）。

每个处理重复4次，小区面积210～520 m2，采用随机区组排列。试验中施用的氮肥为尿素（含N 46%），磷肥为过磷酸钙（含P2O511%），钾肥为氯化钾（含K2O 60%），均作底肥均匀施入土壤，翻入耕层后耙平。播种时间为2013年10月1日，收获时间为2014年6月6日，播量均为150 kg/hm2。冬小麦在整个生育期不灌溉，夏闲期（6—9月）降雨量为464.7 mm，小麦整个生育期的降雨量为186.6 mm。

表2 试验设计方案

1.4 样品采集

分别于冬小麦拔节期（4月14日）、扬花期（5月8日）、成熟期（6月8日）3个生育期在各小区采集0～20 cm耕层多点混合土样，用于微生物量碳、氮、磷的测定。

1.5 测定项目及方法

1.5.1 土壤微生物量碳、氮的测定[12]其采用氯仿熏蒸0.5 mol/L K2SO4浸提法测定。取过2 mm筛的新鲜土壤，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和浓H2SO4加热氧化法，然后用分光光度计在585 nm处比色测定；微生物量氮是直接将浸提液用紫外分光光度计在280 nm处比色测定。分别以不熏蒸作为对照。

1.5.2 土壤微生物量磷的测定[12]称取过2 mm筛新鲜土样5 g，氯仿熏蒸24 h，用0.5 mol/L NaHCO3浸提，浸提液用分光光度计在882 nm处比色测定。以不熏蒸作为对照。

1.6 数据处理

运用Excel 2003和DPS v7.05软件进行试验数据处理和统计分析，用Duncan新复极差法（α＝0.05）进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同覆膜方式对旱地麦田土壤微生物量碳（SMB-C）的影响

土壤微生物量碳仅占土壤有机碳库的1%～4%，但确实是土壤有效养分重要的供给源和库存，是土壤养分转化和循环的重要参数，在一定程度上反映了土壤的肥力状况[13]。

从图1可以看出，从拔节期到成熟期，各处理耕层土壤的微生物量碳均呈递减趋势，除成熟期外，测控施肥处理土壤微生物量碳显著高于农户常规处理，说明适量合理施肥可以在一定程度上提高土壤微生物量碳。不同覆膜方式间以全膜穴播处理的微生物量碳含量最高，较农户常规、测控施肥和垄膜沟播处理分别提高了64.73%～273.93%，64.52%～130.54%，33.79%～93.49%，且差异均达到显著水平；垄膜沟播处理较相同施肥量的测控施肥处理也有增加的趋势，可见，覆膜种植有利于促进耕层土壤微生物量碳的提高，且全膜穴播效果更明显，主要原因是因为覆膜种植具有良好的土壤水热状况，可以促进土壤有机质的分解，有利于微生物量碳的增加，这与薛菁芳等[14]的研究结果一致。

2.2 不同种植模式对旱地麦田土壤微生物量氮（SMB-N）的影响

微生物活动在很大程度上可以调节土壤养分，尤其是土壤氮的内循环[15]。从图2可以看出，从小麦拔节期到成熟期，各处理耕层土壤微生物量氮均呈递增趋势，主要原因可能是由于随着小麦生育期的进行，水分和温度逐渐升高，土壤微生物活动增强，微生物量氮含量也相应升高。除杨花期外，测控施肥与农户常规处理间无显著差异，说明适量增加施氮量对土壤微生物量氮的影响较小。覆膜种植的微生物量氮明显低于不覆膜种植，全膜穴播较农户常规和测控施肥分别降低 34.91%～38.53%，28.98%～37.51%，垄膜沟播较不覆膜的农户常规和测控施肥分别降低 11.74%～28.93%，9.43%～27.41%，差异均达到显著水平。可见，覆膜种植明显降低了耕层土壤微生物量氮，这与林英杰等[16]的研究结果基本一致，这可能是因为在覆膜条件下，氮素养分的矿化程度大于固定速度，也有可能是因为覆膜条件下，氮素的挥发减少而使土壤中的有效氮增加，这在一定程度上会抑制土壤微生物的活动，引起微生物量氮的减少。

2.3 不同种植模式对旱地麦田土壤微生物量磷（SMB-P）的影响

微生物量P是土壤有机磷最为活跃的部分[17]，通过生物量P释放的P对作物生长起着很重要的作用。从图3可以看出，小麦从拔节期到成熟期，各处理耕层土壤微生物量磷均呈递增趋势，测控施肥显著高于农户常规处理，说明适量增加施肥量有助于土壤微生物量磷的提高。不同种植模式间以全膜穴播处理的微生物量磷最高，较测控施肥、农户常规和垄膜沟播处理分别提高25.81%～58.98%，68.02%～80.84%，1.09%～11.33%，差异均达显著水平。垄膜沟播处理的微生物生物量磷较高，较不覆膜的测控施肥和农户常规的分别提高13.01%～43.63%，57.86%～66.28%，且差异均达显著水平。可见，垄膜沟播和全膜穴播的覆膜种植明显提高了耕层土壤微生物量磷，且全膜穴播效果更明显，主要原因是由于覆膜种植良好的土壤水热条件有利于表层土壤微生物的繁殖，将部分有机磷和矿化了的无机磷同化为微生物磷，从而提高其含量，这与侯慧芝等[18]和王晔青等[19]的研究结果一致。

3 结论

本研究结果表明，随着冬小麦生育期的进行，土壤微生物量碳呈现降低趋势，收获期达到最低。各个时期，不同处理微生物量碳含量高低顺序为：全膜穴播＞垄膜沟播＞测控施肥＞农户常规。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显，较农户常规、测控施肥和垄膜沟播处理分别提高64.73%～273.93%，64.52%～130.54%，33.79%～93.49%。

随着生育期的延长，土壤微生物量氮呈上升趋势，覆膜会降低微生物量氮含量，且全膜穴播效果最为明显。全膜穴播处理较农户常规和测控施肥处理分别降低34.91%～38.53%，28.98%～37.51%；垄膜沟播处理较农户常规和测控施肥处理分别降低11.74%～28.93%，9.43%～27.41%，除成熟期垄膜沟播处理外，均达到显著水平。

土壤微生物量磷从拔节期到成熟期呈逐渐上升趋势，覆膜可以显著增加其含量，且以全膜穴播效果最为显著，较测控施肥、农户常规和垄膜沟播处理分别提高25.81%～58.98%，68.02%～80.84%，1.09%～11.33%，除成熟期垄膜沟播外，差异均达显著水平。

覆膜可以改善土壤水热条件，使得土壤微生物活性增强，进而增加微生物生物量，增强土壤肥力，使得旱地作物产量增加。因此，全膜穴播和垄膜沟播是适合晋南地区旱作农业可持续发展的有效模式之一。

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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

国家公益性行业（农业）科研专项（201503124；201303104）

加武斌（1990-），男，山西临汾人，在读硕士，研究方向：土壤与环境。谢英荷为通信作者。