不同土地利用方式对苜蓿茬地土壤微生物生物量碳、氮的影响

摘要： 在甘肃庆阳黄土高原， 用熏蒸法研究了土地利用方式对紫花苜蓿 !"#$%&’( )&*$+& 后茬土壤微生物生物 量碳、 氮的影响。结果表明： 8 龄苜蓿后茬种植小麦 ,-$*$%./ &")*$+./ ! 年后， # 9 6 :; 土壤层微生物生物量 碳比苜蓿生长地降低 7# ;< 5 =<， 休闲地仅为苜蓿生长地的 8#> ， 施氮肥对土壤微生物生物量碳无显著影响 （ 0 ? #) #6 ） ； 苜蓿后茬连续种植小麦 ! 年后， # 9 6 :; 土壤层微生物生物量氮比苜蓿生长地下降 !@> ， 而休 施氮肥对微生物生物量氮无显著影响； 苜蓿生长地土壤微生物商为 闲 ! 年后比苜蓿生长地减少 AB> ， 8) !> ， 后茬休闲后则下降至 !) 7 > 。土壤微生物生物量碳、 氮可灵敏反映苜蓿后茬地土壤质量的变化。 关键词： 黄土高原； 熏蒸法； 微生物生物量碳； 微生物生物量氮； 紫花苜蓿； 轮作 中图分类号： 266" C ) 7#"$ $ $ 文献标识码： -$ $ $ 文章编号： "##"D#A!B （ !##6 ） "#D##"%D#6
表 !" 不同处理土壤微生物商的变化 土层 （ *+） " )% % ) !" 01 -( $ /( 5 02 $( /( 6 03 /( $( % . 034 /( $ /( /
［ !" ］ 。在相同施肥条件下， 苜蓿对土壤微生物 的高
量的累积作用明显超过小麦与玉米 $%& ’&!(， 这 是由于苜蓿发达的根系， 为微生物提供了碳源， 使
!" 材料与方法 !# ! 研究地概况 " 样 地 位 于 兰 州 大 学 草 地 农
业科技 学 院 庆 阳 黄 土 高 原 试 验 站 （ %6E %BF * ， "#7E6"F4 ） ， 行 政 区 划 属 庆 阳 市 西 峰 区 什 社 乡， 海拔" !B7 ; ， 年均温 @) % G ， 月均最高温出现在 7 月， 最 低 温 在 " 月，分 别 为 %B) A G 和 H !!) 8 G ， 多年平均 降 水 量 6A! ;; ， 年均生长 期 !66 I 。土 壤 为 壤 质 砂 土，粉 粒 含 量 占 7#> 左右， JK 值 @) 7 。
表 !$ 试验处理 处理及代码 紫花苜蓿 （ *(） " 龄苜蓿 5 休闲 （ *=） " 龄苜蓿 5 小麦 （ *?） 紫花苜蓿 5 小麦 A 施氮肥 （ *?.） 苜蓿挖翻时间 （ 年;月;日） — 344!;6;!> 344!;6;!> 344!;6;!> 小麦播种时间 — — 344! ， 3443 ， 344> 年 @ 月 344! ， 3443 ， 344> 年 @ 月 施氮 （ :9 5 <83 ） — — 4 !>B
!##6D#AD#A # 收稿日期： 基金项目： 科技部优质饲草高效生产关键技术研究与产业 化开发专题 （ !##!S-6"@-#% ） ； 教育部 “ 优秀青 年教师资助计划—豆科牧草—土壤系统 * 素时 空分布和数量动态的研究” 项目 作者简介： 马效国 （ "BA%D） ， 男， 甘肃天水人， 畜牧师， 本科， 从事草地与饲料推广和研究工作。 通讯作者： 沈禹颖 4’;TP(： UU) VLWQX (YZ) WIZ) :Q
!! 卷 "# 期 *’) "# &’() !! ，
草$ 业$ 科$ 学 +,-.-/01.0,-1 2/34*/4
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不同土地利用方式对苜蓿茬地土壤微生物 生物量碳、 氮的影响
马效国" ， 樊丽琴! ， 陆 妮! ， 沈禹颖!
（ ") 甘肃省庆阳市畜牧局草原站， 甘肃 西峰 7%8### ； !) 兰州大学草地农业科技学院 农业部草地农业生态系统学重点开放实验室， 甘肃 兰州 7%##!# ）
［ !! ］ 。 微生物大量繁殖所致
土壤 微 生 物 的 周 转 时 间 估 计 为 ! ) /年
［ 6， !$;!- ］
， 天然草地转为耕作地导致 " ) % *+ 土
［ !% ， %］ 层微生物量碳、 氮、 磷明显下降 。对不同生态
系统而言， 土壤微生物量碳含量变化一般表现为 与土壤有机质的变化基本一 草地 < 林地 < 耕地， 致， 土壤微生物生物量氮则表现为草地 < 耕地 <
$
态活化措施。
$" 讨论 $# & 土壤微生物量与植被覆盖 # 种植制度的 关系" 不同作物对土壤微生物量产生不同的影
响。一般认为， 根系庞大的作物， 为土壤提供的有 万 方数据 机物质较多， 其土壤中微生物量也较小根系作物
$# ! 施肥与土壤微生物生物量碳、 氮的关 系" 施肥能否促进土壤微生物生物量碳的增加，
!" % 数据分析 $
用 +$++ （ !42 4 ） 进行数据统计
蓿地的 "4G 。可见施氮肥对 " 龄苜蓿后茬小麦地 土壤微生物生物量碳没有显著影响（图 ! H） 。 6 D !4 E8 土层土壤微生物生物量碳数量在 " 个处理下均低于 4 D 6 E8 土层， 尤其以苜蓿地下 降幅度最大， 比 4 D 6 E8 土层减低 I@ 89 5 :9。施 氮后微生物生物量碳均高于不施氮， 休闲处理后 6 D !4 E8 土层的土壤 比 4 D 6 E8 土层有所增加， 微生物生物量碳数量无论在苜蓿地还是小麦地， 无论施肥与否均无显著差别 （ 图 ! J） 。
［ !5 ］ 。草田轮作是经济而有效的土壤微生物生 右
!# % 微生物生物量碳与土壤有机碳及微生 物生物量氮与土壤全氮的关系 "
微生物量 碳与土壤有机碳呈正相关 （ ! 7 8/( !"9 " : -"%( "- ， #$ 7 "( 6%% 6 ） ， 微生物生物量碳与微生物生物量氮 呈正相关 （ ! 7 $-( "%-" : !-/( 6!， # 7 "( 56/ % ） ，表 明有机碳是影响微生物生物量碳、 氮的重要因子。
主要在于能否促进生物产量的形成， 长期施用化 肥， 尤其是无机氮肥来弥补土壤氮的流失， 会加速 土壤原有有机碳分解， 使土壤的碳氮比下降； 单施 化肥， 土壤团聚体受到破坏， 微生物生存环境变
!" #
$%&’&()*’)%&* +(,-.(（ /012 33 ， .02 !4 ）
!4 5 3446
H2 4 D 6 E8 土层
J2 6 D !4 E8 土层
图 !$ 不同处理下土壤微生物生物量碳分布 # 注： 不同字母表示在 42 46 水平差异显著。下同。
&" & " 龄苜蓿茬地土壤微生物生物量氮分 布特征# " 龄苜蓿后茬连续种植小麦 3 年后，
4 D 6E8 土层土壤微生物生物量氮趋于下降， 平均 比苜蓿地低 !F 89 5 :9， 下降 3BG ， 苜蓿后茬休闲 地的土壤微生物生物量氮最低 （ 图 3 H） 。 除休闲外， 6 D !4 E8 土层土壤微生物生物量 万 方数据 氮数量均低于 4 D 6 E8 土层， 其中苜蓿地比 4 D
!# % 观测项目
!# %# ! 取样时间和取样方法 " !##% 年 A 月底冬 小麦收获期， 每个小区土壤按 # 9 6 ， 6 9 "# :; 分 层取样， 6 点混合， 鲜土样放入 8 G 的冰箱内保 存。实验室内供试土壤调至 6#> 的田间持水量， 于 !6 G 下暗光培养 " 周，称取 !6 < 以烘干量为 基础土样， 用无醇氯仿熏蒸， 取不熏蒸样为对照， 加入 "## ;1 #) 6 ;’( 5 1 N! 2O8 溶液， 在 !6 G 下振 荡 %# ;PQ， 过滤， 重复 % 次。 !# %# $ 微生物生物量碳的测定 " 滤液用重铬酸钾 法测有机碳。微生物生物量碳 R !) A8 M 熏蒸所造 成的碳增量。
业结构调整政策和市场需求， 紫花苜蓿 !"#$%&’( 对 )&*$+& 在黄土高原农业系统中得到了空前重视， 当地经济发展有重要意义。鉴于紫花苜蓿能增加 土壤有机质、 改善土壤理化性质的积极意义， 在甘 肃庆阳黄土高原研究了 8 龄苜蓿地在不同休闲、 连续种植小麦 ,-$*$%./ &")*$+./ 等耕作方式下， 土 壤微生物生物量碳、 氮的变化， 为更好地发挥紫花 苜蓿的生态和经济功能提供基础资料。
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微生物量被认为是一种比土壤有机质更为灵
［ "DB ］
研究所提 供。于 !##" ， !##! ， !##% 年 播 种 （ 播量 "@7 =< 5 L;! ） ， 行距 "6 :;。完全随机区组设计， 8 次重复。小区面积 !# ; M 8 ;。传统耕作法。
敏的评价土壤质量的指标
。近年来， 随农村产
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草& 业& 科& 学（ 第 $$ 卷 !" 期）
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’( " ) % *+ 土层
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图 !" 不同处理下土壤微生物生物量氮分布
!# $ 苜蓿后茬土壤微生物生物量商 " " )
% *+土层土壤微生物商变动于 $( -. ) -( $. ， 以 苜蓿生长地最大，以 - 龄苜蓿后茬休闲地最低， 仅为 $( -. ， 苜蓿后茬种植小麦地降至 /( /. 左右 （ 表 $） 。苜蓿地休闲后微生物商远远低于苜蓿生 长地， 反映了有机质投入对土壤微生物量贡献的 重要性。 % ) !" *+ 土 层 土 壤 中 微 生 物 商 的 变 动 不 大， 施氮处 理 下 微 生 物 商 高 于 不 施 氮， 说明施 氮对谷类 作 物 的 土 壤 积 累 微 生 物 生 物 量 氮 有 促进作用。