不同改良措施对靖远县盐碱地土壤微生物菌群的影响

2021-06-20丁守彦

甘肃农业科技 2021年5期

丁守彦

摘要：在靖远县盐碱地土壤上研究了不同改良措施对土壤微生物数量的影响。结果表明，秸秆还田、盐碱地调节剂、生物有机肥、微生物菌剂均能够有效地增加土壤微生物数量和总碳源利用率。在0～20 cm土层，随玉米生长期推移，生物有机肥（2 400 kg/hm2基施）对细菌和放线菌数量影响较大，秸秆还田（玉米秸秆15 000 kg/hm2还田）对真菌数量影响最显著;在20～40 cm土层，生物有机肥对细菌影响最大，秸秆还田对真菌影响最大。不同土层细菌、真菌和放线菌数量均随玉米生育期推移而降低。0～20 cm土壤微生物培养7 d后对总碳源利用由大到小为秸秆还田、生物有机肥、常规施肥、微生物菌剂、盐碱地调节剂、不施肥，AWCD值介于0.22～1.28;20～40 cm土壤微生物培养7 d后对总碳源利用由大到小为秸秆还田、常规施肥、盐碱地调节剂、生物有机肥、微生物菌剂、不施肥，AWCD值介于0.16～0.96。

关键词：改良措施;盐碱地;土壤;微生物数量;影响

中图分类号：S156.4;S513 文献标志码：A 文章编号：1001-1463（2021）05-0035-06

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2021.05.009

Effects of Different Soil Improvement Measures on Microbial Population in Saline-alkali Soil in Jingyuan County

DING Shouyan

（Jingyuan Agricultural Technology Extension Center， Jingyuan Gansu 730699， China）

Abstract：The effects of different ameliorating measures on soil microorganism quantity in saline-alkali soil of Jingyuan County were studied. The results showed that straw returning（CS）， saline-alkali soil conditioner （Ra）， bio-organic fertilizer（BF）and microbial inoculants（EM） could effectively increase the number of soil microorganisms and the utilization rate of total carbon sources. In 0～20 cm soil layer， with the growth of corn， the number of bacteria and actinomycetes was significantly affected by BF（2 400 kg/hm2 basal fertilizer）， and the number of fungi was significantly affected by CS（corn straw returning 15 000 kg/hm2）. In the soil layer of 20 ～ 40 cm， the effect of BF on bacteria was the greatest， and the effect of CS on fungi was the greatest. The number of bacteria， fungi and actinomycetes in different soil layers decreased with the growth period of corn. After 7 days of microbial culture in 0～20 cm soil， the utilization of total carbon sources ranged from large to small， including CS， BF， conventional fertilization（CF）， EM ，Ra and no fertilization， with AWCD value ranging from 0.22 to 1.28. After 7 days of microbial culture in 20～40 cm soil， the utilization of total carbon sources ranged from large to small， including CS， CF， Ra， BF， EM and no fertilization， and the AWCD value ranged from 0.16 to 0.96.

Key words：Improvement measures;Saline land;Soil;Microbial population;Effect

土壤是重要的自然資源，是植物成长的摇篮，是植物生长必不可上的条件之一，为植物生长提供着大量的营养元素和有益菌群。多年来，土壤盐碱化问题已逐渐成为影响靖远县土地资源高效综合利用及农业发展的主要障碍因素，选用行之有效的盐碱地进行改良措施，从而增加土壤有益菌群数量，增加农作物可吸收营养素含量，使其得到充分吸收并综合利用，是当前迫切需要解决的问题[1 - 2 ]。土壤中的微生物质量是影响土壤生态系统发展变化的最为敏感性评价指标之一，担负着对动植物细胞残体的分解、养分储存和转化的作用，对土壤盐碱程度具有反应灵敏、准确快速的特性，能够及时反馈土壤质量等级评价指标和健康状况[3 - 5 ]。本文研究了盐碱地不同的土壤改良各种措施对于土壤中各种微生物数量的直接影响，以明确盐碱地各种土壤微生物数量以及其种群演变规律，为相关科学研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

靖远县现有耕地12.16万hm2，水浇地4.7万hm2，其中盐渍化耕地1.36万hm2 （重度0.15万hm2，中度0.48万hm2，轻度0.73万hm2）。年均气温10.5 ℃，极端最高气温38.1 ℃，极端最低气温-23.4 ℃，积温3 200 ℃以上，年均累计降水量264.3 mm，年平均累计蒸发量1 634 mm，年平均日照时数 2 696.2 h，全年累计无霜期165 d[6 - 7 ]。土壤主要的母质类型为灌淤土，质地以轻壤、中壤等为主，土壤母质为冲积洪积母质，耕层含有机质6.5～22.0 mg/kg、碱解氮22～50 mg/kg、速效钾100～260 mg/kg、有效磷6.6～50.2 mg/kg，pH为8.2～9.5。

1.2 供试材料

指示玉米品种为先玉335。供试秸秆采用玉米秆粉碎成约5 cm长段;土壤盐碱地调节剂选用山东圣沃达肥料有限公司研发生产的贝特牌肥料，生物有机肥选用宁夏伊品生物科技股份有限公司生产的有机肥（有效活菌数≥0.8亿/g），微生物选择广东福利龙复合肥有限公司生产的微生物菌剂（有效活性菌数≥200亿/g）。

1.3 试验方法

试验地位于靖远县东湾镇大坝村土壤盐碱地长期定位监测点，地理坐标为东经104.741 13°，北纬36.620 63°，海拔1 476 m。试验共设6个处理，处理1为空白对照（CK），不施任何肥料;处理2为秸秆还田（CS），播种前将粉碎的玉米秸秆埋于土壤20 cm深，用量15 000 kg/hm2;处理3为盐碱地调节剂（RA），作为基肥施入，用量825 kg/hm2;处理4为生物有机肥（BF），作为基肥施入，用量2 400 kg/hm2;处理5为微生物菌剂（EM），作为基肥施入，用量24.0 kg/hm2;处理6为常规施肥（CF），基施尿素525 kg/hm2、普通过磷酸钙720 kg/hm2、硫酸钾315 kg/hm2、农家肥22 500 kg/hm2。随机区组排列，3次重复，小区面积30 m2（5 m×6 m），小区间隔离行间距1 m，小区外设1 m走道。试验于2020年4月21日人工点播，5月3日查苗补缺。整个生产季各处理统一管理[8 ]。

1.4 测定指标及方法

试验分别于5月22日、6月23日、7月22日采集0～20、20～40 cm土样放入经紫外线灭菌的纸袋内，每处理的3份土壤样品均匀混合后分成2份，置于装有冰块的采样箱中带回实验室，1份用于菌群数量测定，1份备用。土壤微生物菌群数量采用平板稀释法测定，细菌培养基选择牛肉膏蛋白胨培养基，真菌培养基选择马丁-孟加拉红琼脂培养基，放线菌选择经过改良后的高氏1号琼脂培养基[9 ]。土壤微生物总碳源利用主要特征采用Biolog ECO微生物平板测定法测定，微生物碳源利用特征采用Biolog ECO微平板法测定，微生物菌群活性用平均颜色变化率（AWCD）来测定[10 - 11 ]：AWCD=（C-R/n），公式中C为每个平板碳源孔在590 nm的光密度系数值，R为每个平板对照碳源孔的光密度值，n为培养基碳源种类数，平板孔数n的值为31。

2 结果与分析

2.1 不同改良措施对盐碱地土壤細菌数量消长的影响

由图1 a、图1 b可知，不同改良措施会对盐碱地土壤细菌的数量有着不同程度的影响，各处理在5月份时细菌的数量最多，7月份次之，9月份最少。0～20 cm土层的细菌数量5月份以BF处理最多，为51.2×105 cfu/g，较CK增加85.5%;7月份以RA处理最多，为23.6×105 cfu/g，较CK增加43.9%;9月份以BF处理最多，为19.8×105 cfu/g，较CK增加53.5%。不同测试阶段细菌数量均以CK最少。20～40 cm土层的细菌数量在5、7、9月份均以BF处理最大，分别为23.8×105、11.4×105、8.8×105 cfu/g，较CK分别多10.4×105、5.6×105、4.1×105 cfu/g，分别是CK的1.78、1.97、1.87倍。另外，随着玉米生育期的推移，2个土层的细菌数量均呈现逐渐下降的趋势。

2.2 不同改良措施对盐碱地土壤真菌数量的影响

由图2 a可知，在0～20 cm土层，CS处理对土壤真菌影响最为明显，5月份、7月份、9月份真菌数量分别达24 170×105、15 110×105、6 380×105 cfu/g，较CK分别提高29.6%、56.3%、17.1%。随着玉米生育期推移，CF处理的真菌数量较CK相对增加，说明CF处理可以有效促进土壤真菌的生长。由图2 b可知在20～40 cm土层，不同玉米生长期RA处理的真菌数量均较CK降低，降幅为19.6%～24.8%。RA处理和EM处理对0～20 cm土层真菌数量的影响在不同阶段波动较大，CS处理和CF处理对20～40 cm土层真菌数量的影响比较大。由此看出，不论哪种改良方法，土壤真菌的数量都跟当地的季节气候变化密切相关，随着玉米生育进展，0～20、20～40 cm土层的真菌数量均呈逐步下降的趋势。

2.3 不同改良措施对盐碱地土壤放线菌数量的影响

由图3 a可知，在0～20 cm 土层，玉米不同生长期CS处理、BF处理、EM处理、CF处理与CK相比均能增加土壤放线菌的数量，5、7、9月份的增幅分别为8.57%～41.59%、26.92%～32.05%、14.29%～28.57%。在20～40 cm土层，各处理的土壤放线菌数量均较CK增加，但增加幅度无显著差异，其中CF处理在5、7、9月份最高，RA处理在各阶段最低。由此可以看出，放线菌数量随着季节而变化，由大到小表现为5月份、7月份、9月份。

2.4 不同改良措施对盐碱地土壤微生物菌群总碳源利用的影响

通过图4可以看出，在不同改良措施下，盐碱地土壤中的微生物菌群在培养第1 天后AWCD值均较小，说明微生物菌群在培养1 d时对碳源基本没有利用，1 d后AWCD值开始明显增加，即碳源开始被大量消耗。随着培养天数的延长，AWCD值出现了明显上升的趋势，但不同改良措施下土壤微生物对于培养基总碳源的利用情况存在差异。在0～20、20～40 cm土层中，CS处理的微生物菌群对总碳源的利用能力始终维持在较高水平，表明CS处理后的土壤微生物菌群对碳源的代谢能力最大;CK处理一直处于最低水平，说明菌群对总碳源的利用最小。0～20 cm土壤微生物培养7 d后对总碳源利用率由高到低依次为CS处理、BF处理、CF处理、EM处理、RA处理、CK，AWCD值为0.22～1.28;20～40 cm土壤微生物培养7 d后对总碳源利用率由高到低依次为CS处理、CF处理、RA处理、BF处理、EM处理、CK，AWCD值为0.16～0.96。可见，5种改良措施均可极大地增加土壤微生物菌群对总碳源的综合利用能力。

3 结论与讨论

研究表明，在靖远县盐碱地土壤上，秸秆还田、盐碱地调节剂、生物有机肥、微生物菌剂等改良措施均能够有效地增加土壤微生物数量和总碳源利用率。在0～20 cm土层，随玉米生长期推移，生物有机肥（2 400 kg/hm2作为基肥施）对细菌和放线菌数量影响较大，最高时分别较不施肥处理增加85.5%和41.6%;秸秆还田（玉米秸秆15 000 kg/hm2还田）对真菌数量影响最显著，最高时较不施肥处理增加25.9%。在20～40 cm土层，生物有机肥对细菌影响最大，秸秆还田对真菌影响最大，常规施肥（基施尿素525 kg/hm2、普通过磷酸钙720 kg/hm2、硫酸钾315 kg/hm2）对放线菌影响最大;不同土层随细菌、真菌和放线菌数量均随玉米生育期推移而降低。0～20 cm土层微生物培养7 d后对总碳源利用由大到小为秸秆还田、生物有机肥、常规施肥、微生物菌剂、盐碱地调节剂、不施肥，AWCD值介于0.22～1.28;20～40 cm土壤微生物培养7 d后对总碳源利用由大到小为秸秆还田、常规施肥、盐碱地调节剂、生物有机肥、微生物菌剂、不施肥，AWCD值介于0.16～0.96。说明秸秆对盐碱地具有较好的改良作用，可以缓解由于传统施肥耕作导致的土壤板结、地力下降、微生物活性降低等问题，对丰富土壤微生物多样性具有一定效果。

土壤微生物区系是一个组成比较复杂的微生物群体。受到多种因素影响，除土壤原有的养分条件外，还受到土壤物理性质、化学性质和环境因子的影响[12 - 14 ]。通过秸秆还田、盐碱地调节剂、生物有机肥、微生物菌剂等改良措施，能改善土壤结构，降低土壤盐分，提高土壤有机质含量，从而提升耕地质量，促进作物生长。因此，在土壤盐碱地改良中，单一改良措施对土壤理化性状、微生物菌群数量等特性具有一定的改善作用，如果能多种措施综合应用，则盐碱地改良效果会更好。本研究仅限于同一块盐碱地，具有相同的土壤性状、微生物种类等影响因子，而土壤微生物菌群还受到土壤pH、湿度、温度、疏松程度、轮作倒茬等多种因素影响[5 ]。因此，本研究仅为具有相同影响因子的盐碱地改良结果，是不同改良措施的初期效应，不同地块、不同影响因子的改良效果有待进一步研究。

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