免耕覆膜增加中度盐碱土团聚体有机碳和微生物多样性

卢 闯，张宏媛，刘 娜，张晓丽，逄焕成，李玉义※

（1. 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081； 2. 北京农业信息技术研究中心，北京 100097）

0 引 言

内蒙古河套灌区地处中国西北干旱区，由于特殊的地理环境和气候条件，该地区盐渍土分布范围广、面积大，约39.4×104hm2。依托黄河水灌溉的便利，大水洗盐成为该地区主要的盐碱地改良措施，但由于灌排系统不健全，地下水位极易上升，造成土壤次生盐渍化，严重限制了当地农业的发展[1]。受地下水位和气候变化的影响，区域土壤盐分呈现“春积秋返”的季节性变化特征，对此，灌区大多采用“春耕春灌、秋翻秋浇”的耕作灌溉方法来调控积盐[2]，这种耕作方法对于盐荒地开垦和重度盐碱地脱盐具有重要作用[3]；然而，对于已经熟化的土地，连年频繁翻耕不仅增加了人力、时间和机械成本，也导致了土壤结构变差、碳库容量降低、微生物量下降等土壤质量问题[4]，而且在灌水量大、风速快的河套地区，连年翻耕后土壤抗蚀性减弱，易发生水蚀和风蚀，进一步降低耕地质量[5]。如何科学合理的利用盐渍土资源，在控制盐分的同时提升土壤质量、改善土壤生态功能，是当地农业可持续发展的重要内容。

免耕由于减少了对土壤的扰动，在保持水土、培肥土壤、减缓土壤退化等方面具有较大潜力[6]，盐碱地区免耕措施对于改善农田土壤水盐状况和生态环境有较为明显的促进作用，也可以促进盐碱障碍农田表层土壤有机碳的积累[7-8]；近年来国内将旱地免耕技术运用到西北盐碱地区，并在生产中摸索出了免耕“一膜两用”耕作方法，即通过重复利用上茬作物收获后保留的地膜直接免耕播种，这种方法可有效减少地膜残留、降低劳动强度、提高作物产量，具有明显的环境效益和经济效益[9-10]，然而目前研究多强调地膜本身的保温保墒作用，免耕措施对盐碱土壤理化性质的调控效应尚不明确。

土壤微生物因其对土壤环境的高敏感性而常被用来反映土壤质量，有研究表明免耕措施能够提高微生物多样性和群落结构[11]，还有研究表明免耕显著提高了疣微菌门、浮霉菌门、俭菌总门细菌相对丰度[12]，在黄土高原研究表明地膜覆盖提高了真菌菌落数但降低了细菌的多样性和丰富度[13]。盐碱土壤生态环境脆弱，微生物对不同管理措施可能会有不同反映，但目前关于盐碱土微生物的研究多集中于不同盐碱化程度对土壤微生物群落结构及组成的影响[14]，针对免耕覆膜措施下的土壤微生物特征研究未见报道，因此，本研究基于连续5 a的田间定位试验，以传统的翻耕不覆膜措施为对照，研究了试验第5 年免耕地膜覆盖后的土壤水盐分布、团聚体质量分数、团聚体有机碳、微生物区系等指标变化，以期为河套灌区盐碱地制定科学有效的土壤耕作方式提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验地点位于内蒙古河套灌区义长灌域管理局试验站，试验区地处41°04′N，108°00′E，海拔1 022 m，属于中温带半干旱大陆性气候，年降雨量124～222 mm，年蒸发量2 346～2 999 mm。2015 年试验区总降水量为124.3 mm，向日葵生育期内总降水量64.2 mm，生育期蒸发量1 080 mm。试验区土壤质地为粉砂壤土，按盐土分类为氯化物-硫酸盐土，试验开始时0～40 cm 土壤含盐量为2.88 g/kg，pH 值8.11，0～40 cm 土壤容重为1.45 g/cm3，0～40 cm 土层有机质9.54 g/kg，全氮0.53 g/kg，碱解氮31.89 mg/kg，速效磷3.11 mg/kg，速效钾 116.42 mg/kg。试验区地下水埋深变幅为1.10～1.70 m。

1.2 试验设计

于2010 年10 月至2015 年10 月开展了连续5 a 的定位试验，共设4 个处理，分别为：CT（翻耕不覆盖地膜），CTP（翻耕+地膜覆盖），NT（免耕不覆盖地膜），NTP（免耕+地膜覆盖），每个处理设3 次重复。试验在田间微区进行，每个微区面积2 m×2 m=4 m2。微区于2010 年10月修建，先将各微区四周开槽深挖至1 m 处，用双层塑料布阻隔，中间在用土填实空隙保证微区间的独立性。微区建成时＞60～100 cm 土层含盐量相对一致，为保证试验条件的一致性，将0～40 cm 土层含盐量通过人工方法调至4 g/kg，调盐方法为2010 年秋灌前在每个微区取8 个0～40 cm 土样，混合后测定其含盐量作为基础值，根据基础值和目标值差值将盐结皮均匀撒在地表，并用耙子挡平。

2011—2015 年试验期间，每年5 月中旬，翻耕处理人工用铁锨深翻25 cm，模拟传统翻耕措施，免耕处理不进行翻耕；地膜覆盖处理，用70 cm 宽的农用塑料薄膜覆盖，每个小区覆2 条膜带，膜间距20 cm，膜间地表裸露。春季灌水量统一为1 800 m3/hm2，灌溉水源为黄河水（矿化度为0.58 g/L、pH 值 8.23）；播前条施底肥，施入尿素（含N 46.4%）270 kg/hm2，磷酸二铵（含P2O545%，N 15%） 300 kg/hm2，硫酸钾（含K2O 50%）150 kg/hm2，开沟 10 cm 施肥后覆土；供试验作物为食用向日葵（Helianthus Annuus），种植密度4.90×104株/hm2；每年9 月下旬收获测产，10 月中旬将各微区地膜、秸秆、根茬清除，翻耕处理深翻25 cm，免耕处理不进行翻耕；统一进行秋灌，灌溉定额2 250 m3/hm2；其他田间管理措施与当地农户一致。

1.3 取样方法与数据测定

1.3.1 土壤水分盐分

春灌前（2015 年5 月25 日）、春灌后（2015 年6 月1 日）和作物收获后（2015 年9 月24 日）利用土钻采集每个微区土样，取样层次为0～20、＞20～40、＞40～60、＞60～80、＞80～100 cm，采用烘干法测定土壤质量含水率；土样烘干后磨碎，过2 mm 筛，以1:5 的土水比提取土壤溶液上清液，利用电导率仪（DDS-307）测定土壤电导率（μs/cm）。

参考文献[15]计算土壤盐分含量：

式中S 为土壤含盐量，g/kg；EC1:5为土水比1:5 时的电导率，μS/cm；0.064 为换算系数。

计算灌溉过程盐分变化率：

式中I 为灌溉过程盐分变化率，%，正值表示该土层在灌溉过程中积盐，负值表示该土层脱盐；S1为灌水前土壤含盐量；S2为灌水后土壤含盐量。

生育期内盐分变化率：

式中G 为作物生育期内盐分变化率，%，正值表示该土层在生育期内积盐，负值表示该土层脱盐；S3为作物收获后土壤含盐量。

1.3.2 土壤团聚体有机碳

水稳性团聚体采用湿筛法测定，计算各粒级团聚体质量分数，土壤团聚体中有机碳含量采用外加热重铬酸钾氧化法进行测定。

1.3.3 土壤微生物可培养方法分析

在向日葵收获后（2015 年9 月24 日）采集0～40cm土样，将土样放入牛皮纸袋并迅速保存于4℃冷藏箱带回实验室。称取5 g 混匀土样，加入45 mL 灭菌蒸馏水配置成10-1浓度的土壤悬液，用稀释法依次配置成10-2、10-3、10-4、10-5浓度的土壤悬液，每个悬液中加入20 粒玻璃珠并震荡20 min 以使土壤悬液充分混匀。将土壤悬液分别涂布于牛肉膏蛋白胨、高氏Ⅰ号、马丁氏培养基中以对应细菌、放线菌、真菌的筛选培养，在28℃条件下培养3 d 后统计各平板上菌落数，以每个平板上数目为30～300 为标准选择合适的稀释倍数，对放线菌和真菌延长培养时间至7 d，计数结果与培养时间3 d 的相同。根据预试验所得到的最佳稀释倍数，每种培养基做3 个重复，在28 ℃培养3 d 后统计各平板上的菌落数。

1.3.4 高通量测序方法分析

高通量测序方法参见文献[16-17]，采用OMEGA Z.Z.N.A. Soil DNA Kit 提取各处理土壤中微生物基因组。以稀释后的基因组DNA 为模板，对细菌16S rRNA 基因的V4 区高变区DNA 扩增采用通用引物515F（序列GTGCCAGCMGCCGCGGTAA ）， 806R （ 序 列GGACTACHVGGGTWTCTAAT）。PCR 扩增体系包括：DNA 模板10 μL，每种引物2 μL，0.4 mmol/L dd H2O 2 μL及Phusion Master Mix(2X)15 μL。PCR 扩增条件为98 ℃预变性1 min，98 ℃变性10 s，50 ℃退火30 s，72 ℃延伸30 s，30 个循环，最后72 ℃延伸5 min。

根据PCR 产物浓度进行等浓度混样，充分混匀后使用1×TAE 浓度2%的琼脂糖胶电泳纯化PCR 产物，选择主带大小在400～450 bp 之间的序列，割胶回收目标条带。使用Thermo Scientific 公司Gene JET 试剂盒胶回收。使用New England Biolabs 公司的NEB Next® Ultra™ DNA Library Prep Kit for I llumina 建库试剂盒进行文库的构建，构建好的文库经过Qubit 定量和文库检测，合格后，使用HiSeq 进行上机测序。

对原始数据（raw data）进行拼接、过滤，去除掉干扰数据（dirty data），得到有效数据（clean data）。采用分类计算法以 97%的相似性对有效数据进行 OUTs（operational taxonomic units 分类操作单元）聚类和物种分类分析，对OUTs 进行物种注释。根据OTUs 聚类结果，对每个OTU 的代表序列做物种注释，得到对应的物种信息和基于物种的丰度分布情况。同时，对OTUs 进行丰度、Alpha 多样性计算等分析，得到样品内物种丰富度和均匀度信息、不同样品或分组间的共有和特有OTUs 信息等。

1.4 数据处理

采用 office excel2013 进行基本数据处理，采用Spss13.0 进行方差分析，使用CANOCO5.0 软件进行土壤化学性质与细菌群落组成的主分量分析（principal component analyses）以及对土壤化学性质和细菌群落多样性进行了冗余分析（redundancy analyses）。

2 结果与分析

2.1 土壤水盐分布

2.1.1 土壤水分

2014 年秋浇后至2015 年春灌前，试验区土壤水分以蒸发上行为主，期间各处理均未覆盖地膜。如图1a 所示， 2015 年春灌前，免耕处理（NT、NTP）0～40 cm 土壤平均含水率略低于翻耕处理（CT、CTP）但无显著差异，在＞40～60 cm 土层，免耕处理平均含水率较翻耕高5.60%（P<0.05），在60～80 cm 土层各处理无显著差异。春灌后（图1 b），各处理0～40 cm 土壤含水率差异不大，且从地表向地下均表现为先升高后降低趋势，但最高点所在土壤层次不同，免耕处理（NT、NTP）＞40～60 cm层次土壤含水率最高，相对翻耕提高了5.10%，翻耕处理最高点出现在＞60～80 cm，在＞80～100 cm 土层，免耕处理平均含水率比翻耕高5.18%。

土壤水分经作物生长季节（6—10 月）强烈蒸发，至作物收获后，处理间含水率差异显著（图1 c），在0～40 cm 土层，含水率排序及差异（“>”前后处理差异显著，P <0.05；“( )”内处理差异不显著，P > 0.05，下同）为CTP > (NTP、CT) > NT，NTP 和CT 处理无显著差异。相同覆膜条件下，CTP 处理较NTP 显著提高了8.86%（P<0.05），不覆膜时CT 处理较NT 显著提高6.92%；在翻耕和免耕2 种耕作方式下，覆膜均提高了土壤含水率，相对不覆膜分别提高了6.61%、4.71%；60～100 cm 土壤含水率差异和0～40 cm 层次相反，免耕处理高于翻耕。

图1 2015 年灌溉前后及收获后剖面土壤含水率 Fig.1 Soil water content in soil profiles under different treatments before irrigation, after irrigation, and at harvest in 2015

2.1.2 土壤盐分

如图2a 所示，2015 年春灌前，CT 处理含盐量除在＞20～40 cm 土层与CTP 无显著差异外，在1 m 土体内的其他土层均显著高于其他处理（P<0.05），0～20 cm 土壤含盐量高达8.29 g/kg；CTP 处理0～20 cm 土壤含盐量也显著高于NT 和NTP，说明在冬春季节翻耕处理地表积盐强烈；免耕处理（NT、NTP）间无显著差异，0～40 cm土壤平均含盐量分别较CT、CTP 降低36.53%、11.66%；CTP、NT、NTP 含盐量在＞40～100 cm 土层无显著差异。

春灌后CT 处理各土层含盐量最高（P<0.05）（图2 b），免耕处理（NT、NTP）含盐量差异不大， 0～40 cm 土层 平均含盐量为2.70 g/kg，较CT 处理低25.27%，但较CTP高13.15%（P<0.05）；表1 显示了灌溉前至灌溉后(5 月25 日—6 月1 日)各土层含盐量变化率（正值为积盐，负值为脱盐），在0～20 cm 土层，CT、CTP、NT、NTP 处理土壤盐分变化率分别为-44.97%、-51.40%、-34.55%、-39.41%，均呈脱盐状态，在＞20～40 cm 土层，仅CTP处理有脱盐效果，在＞60～100cm 土层，各处理均表现为积盐，翻耕处理土壤积盐高于免耕，这是由于更多耕层盐分被淋洗至深层所致。

收获后，各处理盐分剖面分布（图2 c）及播种至收获各土层盐分变化率（表1）不同，CT、CTP 和NT 处理土壤含盐量随土层加深有降低趋势，NTP 在1 m 土体内含盐量变化不大。从不同层次来看，0～20 cm，CT 处理积盐率高达99.16%，翻耕覆膜可极显著的控制盐分表聚，CTP处理积盐率降为26.33%，NT 处理虽未覆膜，含盐量略高于CTP 处理，但积盐率较低，为21.18%，NTP 处理含盐量最低（P＜0.05），盐分变化率-6.26%，即表层土壤在生育期内脱盐；20～40 cm 土层含盐量排序及差异为CT > CTP > (NT、NTP)，盐分变化率分别为48.89%、55.14%、4.71%、3.64%；总体上免耕抑制了0～40 cm 土层生育期内返盐，NT、NTP 含盐量分别较CT、CTP 降低52.44%、20.65%。在＞40～60 cm 土层，CT、CTP、NT、NTP 处理盐分变化率分别为-4.4%、-36.95%、4.43%、23.85%，翻耕使得更多盐分上行到耕层，因此在＞40～60 cm 土层内表现为脱盐，而免耕处理上行盐分较少，在＞40～60 cm 表现为积盐。＞60～100 cm，翻耕处理的脱盐率较高，相对免耕提高7.72～47.50 个百分点。

图2 2015 年灌溉前后及收获后各处理剖面土壤含盐量 Fig.2 Soil salt content in soil profiles under different treatments before irrigation, after irrigation, and at harvest in 2015

表1 2015 年灌溉前至灌溉后（05-25—06-01）及向日葵播种至收获（06-01—09-24）各处理剖面盐分变化率 Table1 Change ratio of soil salt content in soil profiles under different treatments during irrigation(05-25—06-01) and at growth period (06-01—09-24) in 2015 %

2.2 团聚体有机碳

由表2 可以看出，2015 年收获后，0～40 cm 层次土壤粒径＜0.25 mm 的微团聚体含量占比最大，NTP 处理土壤微团聚体含量显著低于CT 和CTP 处理（P<0.05），在2 种耕作方式下，覆盖地膜对土壤微团聚体含量均无显著影响；＞0.25 mm 粒级的团聚体数量较少，总体来看免耕（NT、NTP）平均较翻耕（CT、CTP）提高53.41%，其中免耕＞0.5～1 mm 粒径团聚体较翻耕显著提高56.91%（P<0.05），＞1 mm 粒级团聚体质量分数排序为NTP > NT > (CT、CTP)，NTP 和NT 分别较翻耕处理提高160.64%、86.17%（P<0.05），此外，免耕条件下覆膜利于＞1 mm 粒径团聚体形成，NTP 处理较NT 提高40%（P<0.05）。

表2 不同处理0～40 cm 土层土壤团聚体质量分数 Table 2 Aggregates content in 0～40 cm soils under different treatments %

不同耕作方式下，0～40 cm 土层各粒级团聚体有机碳含量如表3 所示，免耕对＞0.5 mm 粒径团聚体有机碳含量有显著提升作用，其中免耕对＞2 mm 粒径团聚体有机碳提升幅度最高，NT 处理较CT 显著提高72.61%，NTP 较CTP显著提高60.57%（P<0.05）；不同耕作方式下＜0.25 mm 微团聚体有机碳含量差异显著，其中NT 处理较CT 显著提高了9.65%（P<0.05），NTP 处理较CTP 显著提高了10.62%。翻耕条件下地膜覆盖对＞1～2 mm 粒径团聚体有机碳影响显著，CTP 处理较CT 提高了40.12%（P<0.05）。

表3 不同处理0～40 cm 土层各粒径团聚体中有机碳质量分数 Table 3 Content of organic carbon in aggregate under different treatments (g·kg-1)

处理间0～40 cm 土壤总有机碳含量差异显著，总体排序为(NTP、NT) > CTP > CT，NT处理较CT显著提高16.44%（P<0.05），NTP 处理较CTP 显著提高15.48%（P<0.05）；在免耕条件下地膜覆盖对总有机碳无显著影响，而翻耕条件下CTP 处理较CT 显著提高了7.46%（P<0.05）。

2.3 土壤微生物区系

2.3.1 可培养微生物数量

收获后0～40 cm 土层土壤可培养细菌数量处理间差异显著，总体排序为NTP > (NT、CTP) > CT（表4），NT和CTP 处理无显著差异，在覆盖和不覆盖地膜2 种条件下免耕处理比翻耕分别显著提高 18.98%、44.79%（P<0.05），在翻耕和免耕2 种耕作方式下覆膜比不覆膜分别显著提高42.71%、17.26%；处理间可培养放线菌数目与细菌差异不同，排序为(NTP、CTP) > NT > CT，地膜覆盖下放线菌数目显著提高，可见放线菌更易受地膜覆盖的影响；各处理真菌数目排序为NTP > CTP > NT > CT，各处理差异均达到显著水平。

表4 不同处理0～40 cm 土层土壤微生物数量 Table 4 Number of microorganism in 0~40 cm soils under different treatments （106 cfu·g-1）

相关性分析表明（表5），作物收获后土壤可培养细菌菌落数和土壤含盐量呈显著负相关关系，与＞0.25 mm土壤团聚体质量分数、土壤总有机碳含量呈显著正相关关系；放线菌菌落数仅和土壤含盐量呈显著负相关；真菌则与土壤理化性质相关性均不显著。

2.3.2 土壤细菌多样性

微生物多样性是一个群落稳定性的标尺，反映环境的生态机制和外界胁迫对群落的影响。通过表6 所示的不同处理土壤样品细菌多样性指数和丰富度指数发现，不同处理丰富度（ACE 指数和Chao1 指数）无显著性差异，NTP 处理Shannon 指数则显著高于CT 和CTP 处理， 由土壤理化性质参数与细菌群落组成的主分量分析（图3 a）可知，第一、第二主轴贡献率分别为77.34%、13.87%。相同处理的土壤都聚集在一起，NT 和NTP 处理的土壤较为接近，土壤水分、土壤盐分、＞0.25 mm 土壤团聚体质量分数和土壤有机碳4个因子变量覆盖了91.21%的土壤环境信息，通过对不同处理土壤细菌群落多样性与土壤环境关系冗余分析（图3b）发现，第一、第二主轴解释比例分别为87.17%、2.1%，4 个理化因子总共解释了89.27%的群落变化，影响顺序依次为土壤有机碳>大团聚体质量分数>土壤水分>土壤盐分，土壤有机碳和大团聚体质量分数和微生物群落的Shannon 指数呈现较强的正相关性，分别解释了50.9%、29.4%的群落变化。

表5 0～40 cm 土层理化性质与可培养微生物数量的相关系数 Table 5 Correlation analysis between culturable microorganisms and soil properties in 0-40 cm layer

表6 不同处理0～40 cm 土层土壤样品细菌多样性指数与丰富度指数差异 Table 6 Microbial abundance and diversity in 0-40 cm layers under different treatments

2.3.3 门水平细菌相对含量

门水平分析鉴定出46 个菌门（图4），其中已被鉴定的序列中排名前10 的优势菌门为Proteobacteria（变形菌门，36.99%～49.65%）、Actinobacteria（放线菌门，11.36%～17.23%）、Acidobacteria（酸杆菌门，6.27%～12.16%）、Bacteroidetes （ 拟 杆 菌 门， 4.67% ～13.43% ） 、Gemmatimonadetes（芽单胞菌门，3.80%～5.08%）、Chloroflexi（绿弯菌门，2.46%～5.92%）、Planctomycetes（浮霉菌门，1.71%～4.37%）、Firmicutes（厚壁菌门，2.96%～12.31%）、Thaumarchaeota（奇古菌门，1.07%～1.64%）、Nitrospirae（硝化螺旋菌门，0.92%～1.14%），前10 的菌门序列数占总序列数的90.68%～94.71%。不同处理微生物门组成相似，但相对丰度有明显差异，免耕处理显著降低了变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门3 个菌门的相对丰度，显著提高了放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、浮霉菌门、奇古菌门5 个菌门的相对丰度；地膜覆盖和耕作具有一定的交互作用，在翻耕条件下，地膜覆盖显著降低了变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、浮霉菌门4 个菌门相对丰度，显著提高了拟杆菌门和厚壁菌门2 个菌门相对丰度；免耕条件下和翻耕相反，地膜覆盖显著提高了酸杆菌门、绿弯菌们、浮霉菌们、厚壁菌门4 个菌门相对丰度，显著降低了变形菌门和拟杆菌门2 个菌门的相对丰度。

图3 土壤理化性质与细菌群落组成的主分量分析及与细菌群落多样性的冗余分析 Fig.3 Principal component analyses (PCA) of bacterial community composition in soils from different treatments and redundancy analyses (RDA) of correlations between soil parameters and bacterial community diversity

图4 不同处理0～40 cm 土层细菌群落门水平优势物种 Fig.4 Dominant bacterial community species in phylum level in 0～40 cm layer under different treatments

3 讨 论

灌溉过程中的土壤水盐运动受土壤质地、水分入渗、溶质淋洗效率等多种因素影响，有研究表明翻耕可提高土壤的饱和导水率，而免耕土壤紧实度高，雨季时不利于水分入渗[18-19]。本研究中，春灌后翻耕和免耕土壤含水率剖面分布差异较大，这可能和水分入渗速率不同有关，水分分布的不同势必也会引起溶质运移的差异，从春灌前后的盐分变化来看，翻耕土壤在0～20 cm 土层的脱盐率高于免耕土壤，而＞40～80 cm 积盐率较高，这是因为翻耕处理翻转土层并破碎土块暴露了更多盐分，使其易被淋洗[20]，另一方面翻耕土壤易于水分入渗，更多表层盐分被淋洗至深层，可见在春灌阶段，翻耕促进了表层土壤脱盐，为作物苗期生长创造有利环境。

作物生育期内水盐以蒸发上行为主，深层水分及其携带的盐分通过毛管作用上升，在补给耕层水分的同时也会产生盐害，影响作物籽粒形成[21-22]。减少水分蒸发或改变水盐上行通道均可抑制盐分表聚。地膜覆盖是保水控盐的有效措施，CT 处理频繁翻耕而且常年不覆盖地膜，在经过连续4 a（2011—2014 年）的水分入渗、潜水蒸发、冻融交替作用后，CT 处理0～100 cm 土体盐分积累总量较大，作物生育期0～20 cm 土壤积盐率高达99.16%，而CTP 处理在该层次的积盐率为26.33%，这说明在翻耕农田地膜的作用不可忽视；地膜对免耕土壤同样具有保水控盐效果，作物收获后NTP 处理未出现盐分表聚，且0～40 cm 土壤含水率较NT 提高了4.71%，此外，NTP 处理在0～40 cm 土层的盐分变化率小于NT 处理。有研究表明，免耕可减少1 m 土体累积蒸发量[23]，本研究中免耕土壤收获后0～40 cm 土层水盐含量较低，其中NT 处理虽未覆膜，但0~40 cm 土层生育期积盐率低于CTP 处理，这可能和免耕下0～30 cm 土壤容重的增加影响毛管水运动有关，钟韵等[24]研究发现，土壤容重与毛管水补给量、毛管水上升高度呈显著负相关关系，但在河套灌区缺少关于此方面的研究，同时，免耕作用下土壤孔隙和导水率也会发生变化[25]，因此，下一步还需要加强不同质地盐碱土壤上免耕对土壤孔隙、导水率和水盐运移的影响及相互关系研究。翻耕处理在生育期内盐分上行较多，可能是在本试验区土壤条件下，土壤团聚结构差，经过翻耕灌溉后土壤微团聚体增多，微团聚体内部和之间的毛管孔隙组成水盐运移通道[26]，使得春季和作物生育期内盐分表聚严重。

受高盐浓度和碱化度等多重因素影响，盐碱土壤往往理化性质恶劣，高电动电位使土粒分散并降低团聚体稳定性，人为的频繁翻耕又会进一步破坏土壤结构，降低土壤抗蚀性，增加土壤有机碳损失。滨海盐渍土研究表明，免耕措施使0～10cm 土层水稳性团聚体含量增加9.3%，并显著增加0～20 cm 土壤团聚体MWD 和GMD值[27]，免耕还可以增加土壤有机碳量[28]。本研究结果同样表明，免耕显著提高了＞0.5 mm 粒径的大团聚体含量，降低了＜0.25 mm 粒径的微团聚体含量，同时总有机碳含量也显著增加，这是因为免耕一方面通过减少干扰降低了土壤碳的分解，另一方面促进微团聚体向大团聚体转变，增强了对有机碳的固持[29]。覆盖地膜对土壤团聚体和有机碳可能提高、降低或没有影响[30-31]，地膜在翻耕和免耕土壤上的作用效果有所差异，在翻耕土壤上，地膜仅提高了＞0.25～0.5 mm 粒径团聚体质量分数，在免耕土壤上，地膜有利于促进＞1 mm 粒径团聚体形成，可能是因为地膜覆盖减小了免耕土壤干湿交替强度，改变了土壤团聚体的再分配[30]；从总有机碳含量来看，地膜在翻耕土壤作用显著，CTP 处理较CT 显著提高了7.46%，这主要是因为CT 处理盐分较高，产生盐害抑制了作物生长，减小了根生物量及根际碳沉积等外源有机碳的输入。本试验区土壤结构较差，在连续免耕覆膜后，土壤结构仍以微团聚体为主，单靠耕作措施对盐碱地的改良作用有限，考虑到土壤质量的进一步提升，有必要配合以秸秆深还、耕层培肥等其他农艺措施，筛选能够快速改善土壤培肥地力的农业发展模式。

土壤微生物数量是反映土壤总微生物活性的一个重要参数，与土壤健康及肥力状况密切相关，本研究结果表明，收获期土壤可培养细菌数目与土壤＞0.25 mm 团聚体质量分数、土壤总有机碳含量呈显著正相关关系，与土壤含盐量显著负相关，排序为NTP > (NT、CTP) > CT，免耕与覆膜2 种措施均显著提高了细菌菌落数：免耕在控制盐分的同时也促进了土壤大团聚体形成并减少有机碳分解，为细菌生长提供碳源和良好生境，另一方面土壤细菌群落数增多，菌丝、细菌残体及其产生的胞外聚合物有利于土壤微团聚体胶结，三者间在相互影响过程中使土壤质量逐步提升[29,32]；地膜覆盖通过降低土壤溶液浓度、调节渗透压促进了细菌菌落生长。本试验相关分析表明可培养放线菌菌落数和土壤含盐量显著负相关，这和樊金萍等研究结果一致[33]，处理间排序为(NTP、CTP) > NT > CT，可见地膜覆盖对放线菌菌落数有较大影响。可培养真菌菌落数与土壤理化指标均无显著相关关系，但处理间差异均达显著水平，这可能是因为真菌适宜在偏酸性环境中生长，受到各种其它因素共同影响。

有研究用高通量法对盐碱土壤微生物群落结构进行分析，结果表明不同盐碱胁迫对土壤细菌群落多样性指数（Shannon 和Simpson）和丰富度指数（Chao1 和ACE）无显著影响，并认为是演替过程中产生了能够适应盐渍化环境的优势菌群[34]，本研究冗余分析结果同样表明盐分对细菌多样性的解释力有限（2.6%），有机碳和大团聚体含量则与多样性指数呈正相关关系，分别解释了50.9%、29.4%的多样性变化，Wang 等[35]利用结构方程模型表征了微生物多样性影响因素，认为团聚体能够解释68.4%微生物群落变化，其中包括38.97%的直接影响，29.43%的间接影响（土壤有机碳11.17%，水分10.20%，有效磷8.06%）。NTP 处理Shannon 指数显著高于CT 和CTP，但各处理丰富度指数无显著差异，免耕覆膜措施主要改变了细菌群落的均匀性，从不同菌门的相对丰度（图4）可以看出，免耕和地膜覆盖显著降低了占比较大的变形菌门相对丰度，其它相对丰度居中（放线菌门、酸杆菌门）和较小（芽单胞菌门、绿弯菌门、浮霉菌们、奇古菌门）的菌门则在免耕和覆膜条件下不同程度提高，这和Zhang 等[12]研究结果一致，说明有机碳和大团聚体含量的提高更有利于丰度低的菌群生长繁殖，提高细菌群落均匀性，其中酸杆菌门具有良好的分解凋落物能力，浮霉菌门可以净化和改善土壤水环境，奇古菌门可促进土壤氮素循环，这些菌门丰度的提高有利于健康土壤生态环境的营造，改善盐碱地土壤的理化和生物性状[36]。

4 结 论

1) 采用不同耕作覆膜措施后的第5 年，免耕较翻耕降低了春灌前和收获后0～40 cm 土壤含盐量，地膜在翻耕土壤上的抑盐作用不可忽视，在免耕土壤覆膜可进一步提高抑盐效果；免耕措施还可提高0～40 cm土壤＞0.25 mm 粒级团聚体质量分数，平均较翻耕显著提高53.41%，其中免耕条件下覆膜可提高40%的＞1 mm 团聚体数量；在覆盖和不覆盖地膜条件下免耕均能提高土壤有机碳含量，分别较翻耕提高15.48%、16.44%。

2）免耕结合地膜覆盖显著提高了0～40 cm 土壤可培养细菌、放线菌及真菌数目，并显著提高细菌Shannon指数，土壤有机碳和＞0.25 mm 粒级团聚体是提高土壤细菌群落多样性的主控环境因子，分别解释50.9%、29.4%的群落变化。

综合考量中度盐碱土壤理化性质和微生物区系变化，免耕地膜覆盖是河套灌区兼顾节本增效、抑盐改土、提升土壤质量的轻简化耕作技术。