沼渣连续施用对土壤微生物量的影响范文

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《四川环境杂志》2014年第四期

1样品采集与分析

2008年1月于小麦分蘖期采集土样。在每个小区，分别采取0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm和40～50cm土层土样，共计60个。样品采回后，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)的测定，剩余土样自然风干，供总有机碳(TOC)和全氮(TN)的测定。用常规方法测定土壤总有机碳(TOC)和全氮(TN)［7］，MBC和MBN采用氯仿熏蒸—K2SO4提取法测定［8，9］。数据统计分析在Excel2003和SPSS13.0中进行。

2结果与讨论

2.1沼渣施用年限对土壤微生物量碳(MBC)含量的影响MBC是土壤有机碳中活性较高的部分，同一处理的土壤MBC含量均随土层的加深而降低，而同一深度土层MBC含量随沼渣的施用年限的延长而增加，但其增幅随着沼渣施用年限的变化趋势不完全一致(图1)。对于0～10cm、10～20cm和20～30cm土层，沼渣连续施用不同年限的MBC含量间均存在极显著性差异(P＜0.01):M3＞M2＞M1＞CK。然而，0～10cm和10～20cm土层MBC含量随沼渣的施用年限的延长其增幅减少，M1较CK的MBC增量最大，其值分别为33.8mg/kg和30.0mg/kg，增幅分别为34.5%和34.8%，M3较M2的增量最小，其值分别为18.1mg/kg和15.2mg/kg，增幅分别为12.2%和11.0%;20～30cm土层M3较M2的MBC增量最大，其值为29.8mg/kg，M1较CK的MBC增量最小，MBC含量随沼渣的施用年限的延长其增幅先增加后减少，各处理间的增幅依次为22.2%、43.6%和19.2%。对于30～40cm土层，M3与M1、M3与CK、M2与CK间的土壤MBC含量有显著性差异(P＜0.05)，M3与M1、M3与CK呈极显著差异(P＜0.01)，MBC含量随沼渣的施用年限的延长其增幅递增，M3较M2和M2较M1的MBC增量介于11.0～11.6mg/kg之间，而M1较CK的MBC增量仅为2.1mg/kg。对于40～50cm土层，仅M3与M1间土壤MBC含量有显著性差异(P＜0.05)，其余各处理间均无显著性差异。由此可见，施用沼渣1年后土壤MBC的积累主要在30cm以上土层，施用沼渣5年以上对0～40cm土层MBC的影响较为明显，而沼渣连续施用时间低于5年时对40cm以下土层土壤MBC并无明显影响。李香真等［10］认为，土壤有机碳含量在一定程度上反应了土壤环境因子组合的最佳程度，土壤有机碳含量高，微生物所受胁迫小，有利于微生物群落的发展。因此，0～30cm土层以上，尤其是耕层土壤施用沼渣后使得有机质相对集聚，丰富的土壤有机质更有利于微生物群落发展。0～30cm土壤MBC增幅是随着沼渣连续施用年限的延长先增加后减少，这是因为第1年施用沼渣时土壤中有机碳含量骤然增高，提供微生物生命活动的能源增多，微生物活性增强;多年持续施用沼渣时，随着施用年限的增加，对微生物的刺激效应减弱，使得0～30cm土层MBC增幅随施用沼渣年限的增加而降低。

2.2沼渣施用年限对土壤微生物量氮(MBN)含量的影响MBN是土壤有机氮中最活跃的组分，与土壤氮素转化关系密切，MBN的矿化率较高，在土壤中很快发生矿化作用而释放出有效态氮，在数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含量均为随土层的加深而减少(图2)，各土层MBN含量随沼渣的施用年限的增加而增加，但其增幅随着沼渣施用年限的变化趋势不完全一致。对于0～10cm、10～20cm和20～30cm土层，沼渣不同施用年限的MBN含量间均存在极显著性差异(P＜0.01):M3＞M2＞M1＞CK。0～10cm土层MBN随施用年限的增加其增幅为先增加后减少，其中M2较M1增幅最大，值为3.82mg/kg，增幅为28.17%;10～20cm与20～30cm土层各处理MBN的增幅随施用年限的增加而减少，其M1较CK分别增加3.47mg/kg和2.05mg/kg，其增幅分别为36.02%和28.00%。30～40cm土层M1与CK的MBN含量无显著性差异(P=0.785)，MBN含量随沼渣的施用年限的增加其增幅先增加后减少，施用沼渣1年时MBN含量较传统耕作无明显变化，施用沼渣3年MBN含量变化明显，较施用沼渣1年增加2.82mg/kg，增幅最大，值为42.04%。40～50cm土层仅M3与M2、M1和CK的MBN含量达显著性差异，其他各处理间均无显著性差异，表明仅当沼渣施用5年时才显著影响该层土壤MBN的含量。0～10cm土层MBN的增幅与MBC的变化趋势一致，均随着施用沼渣年限的增加先增加后减少;10～30cm土层MBN的增幅随着施用沼渣年限的增加而减少，这是由于沼渣施用年限的增加，土壤微生物活性降低，一部分转化为性质稳定的有机氮。

2.3沼渣施用年限对MBC/MBN值的影响各处理MBC/MBN随土层的加深而变小，各土层随沼渣施用年限的变化趋势不一致(表1)。0～10cm土层，MBC/MBN随施用年限的增加先增加后减少，M2与CK无显著性差异(P=0.436)，在各处理中，M1的比值值最大，M3的比值最小;10～20cm土层，M1较CK、M3较M2的MBC/MBN值均无显著性差异(P=0.576和P=0.402)，其值随着施用年限的增加先减少后增加，M1较CK减少了0.91%，M3较M2增加了1.55%;20～30cm土层，M3与M2的MBC/MBN值无显著性差异(P=0.246)，M1与CK的MBC/MBN值达显著性差异(P=0.035)，其值随着施用年限的增加先减少后增加，但其增幅随着施用年限的增加而减少;30～40cm土层，MBC/MBN含量随着施用年限的增加变化规律不明显，M2分别较M1、M3的MBC/MBN值达显著性差异(P=0.017、P=0.021)，其余各处理间MBC/MBN值均无显著性差异;40～50cm土层，各处理间MBC/MBN均无显著差异。耕作层土壤MBC/MBN值变化在8.15～9.73之间，与张平究等［12］对太湖地区黄泥土的研究结果接近。

2.4沼渣施用年限对土壤MBC/TOC的影响微生物对碳、氮等养分的利用率能够反映出土壤质量的重要特性，利用率越高，维持相同微生物量所需的能源越少，说明土壤环境越有利于微生物生长，土壤质量越高［13］。各土层MBC/TOC值与MBC含量在剖面上的变化基本一致，总体随沼渣施用年限的增加而增加(表2)。0～10cm土层，M3较M1的MBC/TOC无显著性性差异(P=0.583)，其它各处理之间均达极显著性差异，MBC/TOC大小依次为M3＞M1＞M2＞CK，MBC/TOC随着沼渣施用年限的增加呈“增－减－增”趋势，M1较CK增加了26.63%，增幅最大;10～20cm土层，CK较M1、M2和M3的MBC/TOC值均达极显著性差异，而M1、M2和M3三者间均无显著性差异，施用沼渣1年后MBC/TOC值变化较小;20～30cm土层，M1与CK无显著性差异(P=0.152)，M2与M3达显著性差异(P=0.011)，随沼渣施用年限的增加，MBC/TOC值不断增加，其增幅先增加后减少，M2较M1的MBC/TOC值增幅最大;30～40cm土层，CK较M3的MBC/TOC值达显著性差异(P=0.015)，M1较M2无显著性差异(P=0.507)，MBC/TOC随沼渣施用年限的增加先减少后增加，其中M2较M1的增幅大于M3较M2;40～50cm土层，各处理之间MBC/TOC均无显著性差异，且变化较小。

2.5沼渣施用年限对土壤MBN/TN的影响MBN/TN值与MBN含量变化趋势一致(表3)。0～10cm土层，各处理间MBN/TN值均达极显著性差异，MBN/TN增幅随着施用年限的增加而减少，其值分别为15.71%、11.44%和6.01%;10～20cm与20～30cm土层MBN/TN变化趋势一致，M2与M3间无显著性差异(P=0.673和P=0.473)，其余之间均达极显著性差异，MBN/TN随着施用年限的增加而增加，但沼渣施用3年后，其值变化较小;30～40cm土层，CK较M1的MBN/TN含量无显著性差异(P=0.318)，MBN/TN值随着施用年限的增加先减少后增加，其增幅随着施用年限的增加而减少;40～50cm土层，CK较M1、M2和M3的MBN/TN含量达极显著性差异，而M1、M2和M3相互间均无显著性差异，表明施用沼渣对该层无明显影响。由表2和表3可以看出:MBC/TOC的变化幅度为0.86%～1.51%，低于国内外同类研究(1%～4%)，MBN/TN的变化幅度为1.27%～2.21%，低于国内外研究(2%～6%)［14］。随着施用沼渣年限的增加，MBC/TOC与MBN/TN的比值也随之增加，这与“当可利用C源被加入土壤则比例上升，当残留有机质变得更加稳定时，这一比例会下降”［15］的研究结果相反，说明施用沼渣有利提高微生物对土壤中碳和氮的利用率。各处理在垂直方向上MBC/TOC和MBN/TN的变化趋势与MBC和MBN变化一致，与刘恩科［16］的研究结果一致。施用沼渣年限方面，MBC/TOC与MBN/TN值均表现为:5年＞3年＞1年＞习惯性耕作，表明长期施用沼渣可以改善土壤质量，提高微生物对有机碳和全氮利用率，能有效地调节土壤养分循环，与张明等的研究结果一致。

3结论

3.1土壤微生物量碳、微生物量氮含量随连续施用沼渣年限的延长而增加，既有利于提高土壤有机碳的活性，又有利于增加土壤中有效态氮。

3.2对于不同的沼渣施用年限，各土层微生物量碳和微生物量氮的增幅变化趋势不一致。在0～50cm剖面分布上，施用沼渣1～3年0～30cm土壤微生物量碳、微生物量氮变化较大，施用沼渣5年时对40～50cm土层微生物量碳、微生物量氮无明显影响。随着施用沼渣年限的延长，0～20cm土层微生物量碳和10～30cm土层微生物量氮含量增幅均为降低;30～40cm土层微生物量碳含量增幅不断增大;20～30cm土层微生物量碳、0～10cm和30～40cm土层微生物量氮含量增幅均为先增加后下降。

作者：谢勇王昌全唐冲蔡春艳刘红辉单位：四川农业大学资源环境学院遂宁市安居区环境保护局