沼渣連續(xù)施用對土壤微生物量的影響范文

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《四川環(huán)境雜志》2014年第四期

1樣品采集與分析

2008年1月于小麥分蘗期采集土樣。在每個小區(qū)，分別采取0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm和40～50cm土層土樣，共計60個。樣品采回后，一部分立即放人4℃冰箱中供土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)的測定，剩余土樣自然風干，供總有機碳(TOC)和全氮(TN)的測定。用常規(guī)方法測定土壤總有機碳(TOC)和全氮(TN)［7］，MBC和MBN采用氯仿熏蒸—K2SO4提取法測定［8，9］。數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析在Excel2003和SPSS13.0中進行。

2結果與討論

2.1沼渣施用年限對土壤微生物量碳(MBC)含量的影響MBC是土壤有機碳中活性較高的部分，同一處理的土壤MBC含量均隨土層的加深而降低，而同一深度土層MBC含量隨沼渣的施用年限的延長而增加，但其增幅隨著沼渣施用年限的變化趨勢不完全一致(圖1)。對于0～10cm、10～20cm和20～30cm土層，沼渣連續(xù)施用不同年限的MBC含量間均存在極顯著性差異(P＜0.01):M3＞M2＞M1＞CK。然而，0～10cm和10～20cm土層MBC含量隨沼渣的施用年限的延長其增幅減少，M1較CK的MBC增量最大，其值分別為33.8mg/kg和30.0mg/kg，增幅分別為34.5%和34.8%，M3較M2的增量最小，其值分別為18.1mg/kg和15.2mg/kg，增幅分別為12.2%和11.0%;20～30cm土層M3較M2的MBC增量最大，其值為29.8mg/kg，M1較CK的MBC增量最小，MBC含量隨沼渣的施用年限的延長其增幅先增加后減少，各處理間的增幅依次為22.2%、43.6%和19.2%。對于30～40cm土層，M3與M1、M3與CK、M2與CK間的土壤MBC含量有顯著性差異(P＜0.05)，M3與M1、M3與CK呈極顯著差異(P＜0.01)，MBC含量隨沼渣的施用年限的延長其增幅遞增，M3較M2和M2較M1的MBC增量介于11.0～11.6mg/kg之間，而M1較CK的MBC增量僅為2.1mg/kg。對于40～50cm土層，僅M3與M1間土壤MBC含量有顯著性差異(P＜0.05)，其余各處理間均無顯著性差異。由此可見，施用沼渣1年后土壤MBC的積累主要在30cm以上土層，施用沼渣5年以上對0～40cm土層MBC的影響較為明顯，而沼渣連續(xù)施用時間低于5年時對40cm以下土層土壤MBC并無明顯影響。李香真等［10］認為，土壤有機碳含量在一定程度上反應了土壤環(huán)境因子組合的最佳程度，土壤有機碳含量高，微生物所受脅迫小，有利于微生物群落的發(fā)展。因此，0～30cm土層以上，尤其是耕層土壤施用沼渣后使得有機質相對集聚，豐富的土壤有機質更有利于微生物群落發(fā)展。0～30cm土壤MBC增幅是隨著沼渣連續(xù)施用年限的延長先增加后減少，這是因為第1年施用沼渣時土壤中有機碳含量驟然增高，提供微生物生命活動的能源增多，微生物活性增強;多年持續(xù)施用沼渣時，隨著施用年限的增加，對微生物的刺激效應減弱，使得0～30cm土層MBC增幅隨施用沼渣年限的增加而降低。

2.2沼渣施用年限對土壤微生物量氮(MBN)含量的影響MBN是土壤有機氮中最活躍的組分，與土壤氮素轉化關系密切，MBN的礦化率較高，在土壤中很快發(fā)生礦化作用而釋放出有效態(tài)氮，在數(shù)量上低于或接近作物吸氮量［11］。沼渣不同施用年限土壤中的MBN含量均為隨土層的加深而減少(圖2)，各土層MBN含量隨沼渣的施用年限的增加而增加，但其增幅隨著沼渣施用年限的變化趨勢不完全一致。對于0～10cm、10～20cm和20～30cm土層，沼渣不同施用年限的MBN含量間均存在極顯著性差異(P＜0.01):M3＞M2＞M1＞CK。0～10cm土層MBN隨施用年限的增加其增幅為先增加后減少，其中M2較M1增幅最大，值為3.82mg/kg，增幅為28.17%;10～20cm與20～30cm土層各處理MBN的增幅隨施用年限的增加而減少，其M1較CK分別增加3.47mg/kg和2.05mg/kg，其增幅分別為36.02%和28.00%。30～40cm土層M1與CK的MBN含量無顯著性差異(P=0.785)，MBN含量隨沼渣的施用年限的增加其增幅先增加后減少，施用沼渣1年時MBN含量較傳統(tǒng)耕作無明顯變化，施用沼渣3年MBN含量變化明顯，較施用沼渣1年增加2.82mg/kg，增幅最大，值為42.04%。40～50cm土層僅M3與M2、M1和CK的MBN含量達顯著性差異，其他各處理間均無顯著性差異，表明僅當沼渣施用5年時才顯著影響該層土壤MBN的含量。0～10cm土層MBN的增幅與MBC的變化趨勢一致，均隨著施用沼渣年限的增加先增加后減少;10～30cm土層MBN的增幅隨著施用沼渣年限的增加而減少，這是由于沼渣施用年限的增加，土壤微生物活性降低，一部分轉化為性質穩(wěn)定的有機氮。

2.3沼渣施用年限對MBC/MBN值的影響各處理MBC/MBN隨土層的加深而變小，各土層隨沼渣施用年限的變化趨勢不一致(表1)。0～10cm土層，MBC/MBN隨施用年限的增加先增加后減少，M2與CK無顯著性差異(P=0.436)，在各處理中，M1的比值值最大，M3的比值最小;10～20cm土層，M1較CK、M3較M2的MBC/MBN值均無顯著性差異(P=0.576和P=0.402)，其值隨著施用年限的增加先減少后增加，M1較CK減少了0.91%，M3較M2增加了1.55%;20～30cm土層，M3與M2的MBC/MBN值無顯著性差異(P=0.246)，M1與CK的MBC/MBN值達顯著性差異(P=0.035)，其值隨著施用年限的增加先減少后增加，但其增幅隨著施用年限的增加而減少;30～40cm土層，MBC/MBN含量隨著施用年限的增加變化規(guī)律不明顯，M2分別較M1、M3的MBC/MBN值達顯著性差異(P=0.017、P=0.021)，其余各處理間MBC/MBN值均無顯著性差異;40～50cm土層，各處理間MBC/MBN均無顯著差異。耕作層土壤MBC/MBN值變化在8.15～9.73之間，與張平究等［12］對太湖地區(qū)黃泥土的研究結果接近。

2.4沼渣施用年限對土壤MBC/TOC的影響微生物對碳、氮等養(yǎng)分的利用率能夠反映出土壤質量的重要特性，利用率越高，維持相同微生物量所需的能源越少，說明土壤環(huán)境越有利于微生物生長，土壤質量越高［13］。各土層MBC/TOC值與MBC含量在剖面上的變化基本一致，總體隨沼渣施用年限的增加而增加(表2)。0～10cm土層，M3較M1的MBC/TOC無顯著性性差異(P=0.583)，其它各處理之間均達極顯著性差異，MBC/TOC大小依次為M3＞M1＞M2＞CK，MBC/TOC隨著沼渣施用年限的增加呈“增－減－增”趨勢，M1較CK增加了26.63%，增幅最大;10～20cm土層，CK較M1、M2和M3的MBC/TOC值均達極顯著性差異，而M1、M2和M3三者間均無顯著性差異，施用沼渣1年后MBC/TOC值變化較小;20～30cm土層，M1與CK無顯著性差異(P=0.152)，M2與M3達顯著性差異(P=0.011)，隨沼渣施用年限的增加，MBC/TOC值不斷增加，其增幅先增加后減少，M2較M1的MBC/TOC值增幅最大;30～40cm土層，CK較M3的MBC/TOC值達顯著性差異(P=0.015)，M1較M2無顯著性差異(P=0.507)，MBC/TOC隨沼渣施用年限的增加先減少后增加，其中M2較M1的增幅大于M3較M2;40～50cm土層，各處理之間MBC/TOC均無顯著性差異，且變化較小。

2.5沼渣施用年限對土壤MBN/TN的影響MBN/TN值與MBN含量變化趨勢一致(表3)。0～10cm土層，各處理間MBN/TN值均達極顯著性差異，MBN/TN增幅隨著施用年限的增加而減少，其值分別為15.71%、11.44%和6.01%;10～20cm與20～30cm土層MBN/TN變化趨勢一致，M2與M3間無顯著性差異(P=0.673和P=0.473)，其余之間均達極顯著性差異，MBN/TN隨著施用年限的增加而增加，但沼渣施用3年后，其值變化較小;30～40cm土層，CK較M1的MBN/TN含量無顯著性差異(P=0.318)，MBN/TN值隨著施用年限的增加先減少后增加，其增幅隨著施用年限的增加而減少;40～50cm土層，CK較M1、M2和M3的MBN/TN含量達極顯著性差異，而M1、M2和M3相互間均無顯著性差異，表明施用沼渣對該層無明顯影響。由表2和表3可以看出:MBC/TOC的變化幅度為0.86%～1.51%，低于國內外同類研究(1%～4%)，MBN/TN的變化幅度為1.27%～2.21%，低于國內外研究(2%～6%)［14］。隨著施用沼渣年限的增加，MBC/TOC與MBN/TN的比值也隨之增加，這與“當可利用C源被加入土壤則比例上升，當殘留有機質變得更加穩(wěn)定時，這一比例會下降”［15］的研究結果相反，說明施用沼渣有利提高微生物對土壤中碳和氮的利用率。各處理在垂直方向上MBC/TOC和MBN/TN的變化趨勢與MBC和MBN變化一致，與劉恩科［16］的研究結果一致。施用沼渣年限方面，MBC/TOC與MBN/TN值均表現(xiàn)為:5年＞3年＞1年＞習慣性耕作，表明長期施用沼渣可以改善土壤質量，提高微生物對有機碳和全氮利用率，能有效地調節(jié)土壤養(yǎng)分循環(huán)，與張明等的研究結果一致。

3結論

3.1土壤微生物量碳、微生物量氮含量隨連續(xù)施用沼渣年限的延長而增加，既有利于提高土壤有機碳的活性，又有利于增加土壤中有效態(tài)氮。

3.2對于不同的沼渣施用年限，各土層微生物量碳和微生物量氮的增幅變化趨勢不一致。在0～50cm剖面分布上，施用沼渣1～3年0～30cm土壤微生物量碳、微生物量氮變化較大，施用沼渣5年時對40～50cm土層微生物量碳、微生物量氮無明顯影響。隨著施用沼渣年限的延長，0～20cm土層微生物量碳和10～30cm土層微生物量氮含量增幅均為降低;30～40cm土層微生物量碳含量增幅不斷增大;20～30cm土層微生物量碳、0～10cm和30～40cm土層微生物量氮含量增幅均為先增加后下降。

作者：謝勇王昌全唐沖蔡春艷劉紅輝單位：四川農業(yè)大學資源環(huán)境學院遂寧市安居區(qū)環(huán)境保護局