焚烧秸秆对不同类型土壤理化性质、微生物及脲酶活性的影响

张建峰　苗天瑶　吉丽　孟凡娟　张洁婧

摘要：以秸秆焚烧后覆盖的黑钙土和棕壤为对象，研究秸秆焚烧对土壤理化性质、微生物数量、脲酶活性的影响，并探讨脲酶活性与土壤理化性质及微生物间的相关性。结果表明，焚烧秸秆后，细菌和放线菌数量有一定程度的减少，真菌数量、电导率、脲酶活性有一定程度的增加；0～5 cm耕层土壤碱解氮含量几乎没有变化，5～10 cm耕层土壤碱解氮含量平均降低18.86%；黑钙土有机质含量平均下降6.37%，棕壤有机质含量平均增加5.98%。相关分析表明，细菌与脲酶活性呈负的相关性，真菌、电导率与脲酶活性呈正的相关性。研究结果表明，焚烧秸秆对土壤肥力的改善并未起到促进作用，同时焚烧秸秆使细菌、放线菌数量降低，真菌数量增加，增加土传病害的发病率，不利于作物生长，还降低作物产量。

关键词：焚烧秸秆；土壤理化性质；微生物；脲酶

中图分类号： S154文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）11-0215-03[HS）][HT9.SS]

作物秸秆是当今世界较为重要的生物质能源之一[1-2]，据统计，2010年我国秸秆理论产量为8.4亿t，可收集的秸秆量为7亿t左右[3]。吉林省是我国玉米生产的主要省份，到2013年，吉林省的玉米播种面积为350万hm2，占全国玉米播种面积的9.6%，玉米总产量为2 775. 7万t，占全国玉米产量的7.6%[4]，随着玉米的播种面积和总产量的不断提高，秸秆的产量也随之增加。但随着人们生活水平的不断提高，昔日作为薪材的秸秆只能被农民付之一炬，这不仅造成了资源的浪费，还对环境造成了巨大的威胁，也一定程度上影响了土壤生态系统。据报道，焚烧秸秆可降低土壤有机质含量，抑制根际微生物生长[5-7]。本试验以种植玉米的黑钙土和棕壤土为研究对象，对比火烧前后土壤微生物数量、理化性质、脲酶活性的变化，并探讨脲酶活性与土壤理化性质及微生物间的相关性，以期为全面认识焚烧秸秆对土壤性质的影响提供参考。

1材料与方法

1.1研究区概况

研究地位于吉林省四平市梨树县（123°45″～124°53″E，42°49″～43°46″N），地势东南高，西北低，南部低山丘陵，中部波状平原，北部为东辽河冲积平原，北温带半湿润大陆季风性气候，四季分明，雨热同季，年均氣温6.1 ℃，年均降水量 550 mm，受地质条件和土质影响，县域土壤类型较多，有棕壤、黑土、黑钙土、草甸土、盐土、碱土等17种类型。

1.2土样采集

2014年4月于梨树县的榆树台镇（黑钙土）、三合村泉眼岭乡（黑钙土）、十家堡镇（棕壤）、泉眼沟基地（棕壤）等4个试验区将收地后的玉米秸秆全部点燃。焚烧秸秆前1周和后1周进行土壤取样，采集深度0～5、5～10 cm，重复3次，每1个样品移去表面的秸秆及凋落物后用土钻采集土样3份混合，然后采用四分法取出约250 g土壤，分成2部分：一部分保存在4 ℃冰箱中，测定其微生物的数量，另一部分风干后用于土壤理化指标及脲酶活性的测定。

1.3分析方法

土壤微生物数量采用梯度稀释平板法测定，细菌用LB培养基，真菌用PDA培养基，放线菌用改良高氏一号培养基[8]。土壤pH值采用电位法测定，全盐含量采用电导法，有机质含量采用重铬酸钾容量法-外加热法，碱解氮含量采用碱解扩散法[9-10]，脲酶活性采用靛蓝比色法测定[11]。

1.4数据处理

试验数据采用Excel、SPSS 19.0等软件进行统计分析。

2结果与分析

2.1土壤微生物的数量

土壤微生物的多少是反映土壤肥力大小的一个重要指标[12]，它的变化会直接导致土壤养分的变化[13]。由表1可以看出，焚烧秸秆后，0～5 cm耕层黑钙土细菌、放线菌数量分别平均减少66.09%、24.90%，真菌数量平均增加1484%；5～10 cm 细菌、放线菌数量分别平均减少67.83%、34.99%，真菌数量平均增加46.80%，可见焚烧秸秆对耕层 5～10 cm黑钙土微生物的影响大于耕层0～5 cm。0～5 cm耕层棕壤细菌、放线菌数量分别平均减少67.43%、45.31%，真菌数量平均增加2928%；5～10 cm细菌、放线菌数量分2.2土壤理化性质

土壤有机质是土壤微生物必不可少的碳源和氮源，同时也是土壤肥力高低的重要指标[14-16]。由表2可以看出，秸秆焚烧后，黑钙土壤有机质含量出现不同程度的下降，其中0～5、5～10 cm耕层土壤有机质含量分别平均降低11.60%、113%；而棕壤有机质含量则出现不同程度的升高，0～5、5～10 cm耕层土壤有机质含量分别平均增加8.43%、3.53%。说明焚烧秸秆对0～5 cm耕层土壤有机质含量的影响大于 5～10 cm的耕层土壤。

土壤pH值、电导率的变化将直接或间接反映土壤物理、化学和生物性质的变化，如土壤中的水分、温度、有机质含量的变化都将导致土壤电导率和pH值的变化[17-18]。秸秆焚烧后，0～5 cm耕层土壤pH值总体呈上升趋势，5～10 cm耕层土壤pH值呈下降趋势。土壤电导率总体呈上升趋势，增幅在7.89%～69.14%。

焚烧秸秆后，0～5 cm耕层土壤碱解氮含量几乎没有变化，但5～10 cm耕层土壤碱解氮含量不同程度降低了，黑钙土、棕壤碱解氮含量分别平均减少9.30%、28.50%，这说明焚烧秸秆对耕层土壤的影响为5～10 cm>0～5 cm，对土壤类型的影响为棕壤>黑钙土。[FL）]

2.3土壤脲酶活性

土壤脲酶是由动植物、微生物活体分泌及由动植物遗骸、残体分解释放于土壤中的一类具有催化脲素分解的的生物活性物质，是土壤的组成成分之一，其活性越高，越不利于氮肥的保存。由表3可以看出，焚烧秸秆引起土壤脲酶活性不同程度升高，其中黑钙土脲酶活性的增幅在29.81%～8447%，棕壤脲酶活性的增幅在0～51.77%。0～5 cm耕层土壤脲酶活性的增幅在25.54%～84.47%之间，5～10 cm耕层土壤脲酶活性的增幅在0～59.35%之间。这说明焚烧秸秆对土壤类型的影响为黑钙土>棕壤，对耕层土壤的影响为0～5 cm>5～10 cm。

[HTK]2.4脲酶活性与土壤理化性质及微生物间的相关性[HT]

由表4可以看出，细菌与脲酶活性呈负相关，真菌、电导率与脲酶活性呈正相关，这说明微生物的数量可以直接或间接影响酶的活性。0～5 cm耕层土壤有机质与脲酶活性呈现很[CM且均达到显著水平，这说明不同土壤类型酶的活性受土壤有机质含量的影响并不一致。

3结论与讨论

秸秆焚烧后，土壤细菌、放线菌数量明显降低，真菌数量、电导率、脲酶活性明显升高。焚烧秸秆后，秸秆中的N素在土壤表层积累，使土壤表层碱解氮含量变化不明显，这与陈亮等的研究结果[19-21]基本一致。这表明焚烧秸秆产生的热量可以杀死大部分微生物，但由于火烧强度等因素的不确定性，使真菌数量反而增加，加大土壤病虫害的发生机率。不同类型[CM（25]土壤有机质的含量变化并不一致，这可能是由于黑钙土自[CM）]

身有机质的积累量大于分解量，秸秆焚烧后使黑钙土壤有机质大量减少，而短短数月不足以使有机质含量恢复到火烧前；由于土壤温度在一定范围内可使有机质通过蒸馏作用发生分解，这些经过蒸馏降解所形成的较为细小的有机质成分易于随着水分向下位移，从而增加土壤有机质含量。这可能造成棕壤有机质含量增加，从而导致不同类型土壤有机质的变化规律不尽相同。

焚烧秸秆对土壤肥力的改善并未起到促进作用，同时焚烧秸秆使细菌、放线菌数量降低、真菌数量增加，这将增加土传病害的发病率，不利于作物生长，降低作物产量，同时，脲酶的增加可能造成氮肥的流失。

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