苏北沿海滩涂秸秆还田对大麦生长及土壤质量的影响

刘冲 王茂文 刘兴华 丁海荣 朱小梅 邢锦城 赵宝泉 董静 洪立洲

摘要：在苏北沿海滩涂地区，研究了秸秆还田对大麦生长及对土壤质量的影响。结果表明：（1） 秸秆还田可使大麦产量较对照显著增加，其中4 500 kg/hm2秸秆还田水平下大麦产量较高；（2） 秸秆还田条件下，土壤微生物氮、微生物碳含量显著提高，土壤全氮、有机质含量以及土壤呼吸量也随着秸秆还田量的增加而显著提高；（3） 秸秆还田量越大，土壤微生物的平均颜色变化率（AWCD）值越大，碳源代谢活性越强。土壤微生物群落物种丰富度指数（H）、物种均匀度指数（E）增大，优势度指数（Ds）值减小。表明高秸秆还田水平的土壤微生物代谢活性高于低水平秸秆还田。

关键词：秸秆还田；大麦；产量；土壤微生物

中图分类号： S512.301 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2015）07-0414-02

中国作物秸秆资源非常丰富，2005 年全国以水稻、玉米、小麦为主的秸秆总量达到84 183.12万 t，且呈逐年递增趋势[1]。作物秸秆不仅含有相当数量的碳、氮、磷、钾等营养元素，而且具有改善土壤理化性状、提高土壤肥力、提高作物产量等作用[2]。在目前田间作业方式中，秸秆还田已成为不可或缺的渠道之一。

苏北沿海滩涂资源丰富，拥有占全国25% 以上的滩涂面积，是非常重要的后备土地资源[3]。但沿海滩涂土壤盐分高，养分少[4]，肥力差，成为限制农业生产的主要原因。如何采取有效作业方式以更好地利用滩涂资源，变废为宝，已成为近几年研究的热点。本试验利用秸秆还田作业方式，在苏北沿海滩涂上研究不同秸秆还田量大麦生长及对土壤质量的影响，以期为盐碱地秸秆还田技术推广提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与土壤条件

试验在江苏省大丰市金海农场滩涂试验基地进行。土壤为冲积盐土类，潮盐土亚类，表层多为中度盐渍化土，土壤略呈碱性。供试大麦品种为苏啤4号，由江苏沿海地区农业科学研究所大麦研究室提供。

1.2 试验材料

试验采用水稻-大麦一年两熟种植模式， 于2013年11月22 日播種，播种量260 kg/hm2，行距30 cm，2014 年5月28 日收获。田间统一施肥：基肥折合纯氮 150 kg/hm2，纯磷 60 kg/hm2。

1.3 试验设计

采用随机区组试验设计，秸秆还田量为4个水平，分别为（1）无秸秆还田为对照（CK）；（2）秸秆还田量为 3 000 kg/hm2 ，以J1表示；秸秆还用量4 500 kg/hm2，以J2表示；秸秆还用量6 000 kg/hm2，以J3表示。每处理重复3次。试验小区长4 m、宽3 m，小区面积12 m2。秸秆还田于水稻收获后进行，将留茬秸秆粉碎还田并进行土壤耕作。

1.4 分析测定

土壤全氮、有机质含量采用《土壤农化分析方法》[5]中的常规方法。采用自动分析仪（Phoenix8000）测定土壤微生物碳含量，用浓H2SO4消化后半微量定氮法测定土壤微生物氮含量[6]。采用Li-6400便携式土壤呼吸速率监测系统（IRGA；Li-6400-09；Li-CorInc.，Lincoln，NE）测定土壤呼吸速率[7]。

Biolog方法步骤：10 g土壤外加95 mL无菌的0.145 mol/L NaCl溶液在摇床上振荡15 min，然后将土壤样品稀释至10-3，再从中取125 μL该悬浮液接种至革兰氏阴性板的每个孔中，最后将接种好的板放至25 ℃的恒温培养箱中培养，每隔一定的时间（4 h）于波长为595 nm处的Biolog下测定并在电脑显示屏上读数，培养时间共96 h[8]。

所有数据均采用SPSS13. 0进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同秸秆还田量对大麦产量的影响

随着秸秆还田量的增加，大麦产量呈上升趋势。在J2、J3秸秆还田水平下，产量较对照显著增加，增幅分别为22.3%、19.1%。当秸秆还田量达J3水平时，产量较J2水平略有下降，表明适宜秸秆还田量有利于大麦产量的积累（图1）。

2.2 不同秸秆还田量对沿海滩涂土壤养分的影响

从表1可以看出，随着秸秆还田量的增加，土壤呼吸量显著提高，J2、J3秸秆还田水平分别比对照高46.4%、64.3%。土壤微生物氮、碳含量变化趋势同呼吸变化趋势，但土壤微生物氮、碳含量在J1、J2水平时与对照差异不显著，但达到J3水平时，与对照差异显著，分别比对照增加52.0%、66.5%。土壤全氮、有机质含量变化依然呈逐步上升的趋势，高秸秆还田

量显著高于对照，J3秸秆还田水平下，分别比对照增加348%、67.3%。表明秸秆还田一方面提高了土壤呼吸强度，增强土壤微生物自身矿化作用，增加微生物养分，进而提高土壤整体养分；另一方面，通过加速土壤微生物代谢活动，加速分解土壤以及秸秆本身的有机质含量，进一步提高了土壤整体有机质水平，以满足植株地上部生长需要。

2.3 Biolog-ECO 试验结果

2.3.1 土壤微生物的平均颜色变化率（AWCD） 平均颜色变化率代表土壤微生物的总体活性，AWCD值可以评判土壤中微生物群落的碳源利用能力，在一定程度上反映土壤中微生物种群的数量和结构特征[9]。在对微生物培养24h内，

AWCD曲线斜率较小，说明此时微生物对底物的利用不明显；在培养24～48 h，微生物对底物的利用迅速增强，AWCD的曲线斜率显著增大，表明此阶段土壤微生物碳源代谢活性最强；在48～96 h之间，AWCD值增长缓慢，代谢活性趋于正常状态；在96～120 h，AWCD值略有下降（图2）。不同处理在48 h前及96 h后差异不显著，在48～96 h间，J3>J2>J1>CK，处理间差异显著。表明高秸秆还田水平的土壤微生物代谢活性高于低水平秸秆还田。

2.3.2 微生物群落功能多樣性 土壤微生物群落功能多样性是土壤微生物群落状态与功能的指标，反映了土壤微生物的生态特征[9]。从表2可以看出，不同秸秆还田处理土壤微生物群落物种丰富度指数（H）、物种均匀度指数（E）均高于对照处理，且还田量越大指数值越大，在J2处理、J3处理显著大于对照。优势度指数（Ds）随着秸秆还田量的增加呈现逐渐减小的趋势，J1与对照差异不显著，J2处理、J3处理显著低于对照。表明在滩涂土壤上秸秆还田，土壤微生物群落功能多样性显著增强。

3 结论与讨论

秸秆占作物生物总量的50%左右，是极其丰富最能直接

注：培养72 h。

利用的可再生有机资源。秸秆还田与土壤肥力、环境保护、农田生态环境平衡关系密切，已成为持续农业和生态农业的重要内容[10]。秸秆还田能显著提高作物产量，平均增产率可达12.8%[11]，秸秆还田具有良好的土壤效应、生物效应和农田效应。本研究的结果与相关研究结论较为一致：J2、J3秸秆还田水平可提高大麦产量，分别比对照增加22.3%、19.1%。说明在沿海滩涂上秸秆还田补充了土壤养分，从而促进作物产量提高，不仅充分利用了滩涂土地资源，变废为宝，而且实现了经济效益与生态效益的结合。

沿海滩涂土壤养分低，微生物活性差。土壤基础呼吸作用、微生物生物量碳分别比普通土壤低1.01、0.94[12]。秸秆还田可以为土壤微生物提供丰富的碳源和氮源，为微生物生长提供适宜的营养条件[13]，从而增强其生物多样性。本研究中秸秆还田量增大，AWCD值提高，碳源代谢活性增强。丰富度指数（H）、均匀度指数（E）增大，优势度指数（Ds）数值减小，J2、J3水平与对照差异显著。在沿海滩涂上秸秆还田可以增强土壤微生物活性，从而增强土壤有机质以及氮磷钾等养分供给，培肥地力，可直接改善盐碱土养分缺乏的现状[14]。本研究中沿海滩涂上秸秆还田提高了土壤呼吸强度，增加了土壤养分。秸秆还田在J3水平时土壤微生物氮、微生物碳含量、土壤全氮、有机质含量分别比对照增加51.9%、66.5%、34.8%、67.3%，差异显著。

综上所述，在沿海滩涂上进行秸秆还田，可提高大麦产量，增加土壤养分，丰富土壤微生物活性。在沿海滩涂大规模开发以及盐碱土土壤养分补充方面起着举足轻重的作用，但相关机理还需进一步研究阐明。

参考文献：

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江苏农业科学 2015年第43卷第7期