不同水稻栽培模式下小麥秸稈腐解特征及對(duì)土壤生物學(xué)特性和養(yǎng)分狀況的影響

武 際，郭熙盛，魯劍巍，萬(wàn)水霞，王允青，許征宇，張曉玲

(1．安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，合肥 230031;2．華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，武漢 430070;3．安徽養(yǎng)分循環(huán)與資源環(huán)境省級(jí)實(shí)驗(yàn)室，合肥 230031)

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外科學(xué)家在秸稈還田對(duì)培肥土壤及提高作物產(chǎn)量等方面做了大量研究，基本明確了秸稈還田對(duì)提高作物產(chǎn)量和土壤有機(jī)碳含量、培肥地力和維持土壤持久生產(chǎn)力的重要作用［1-5］。據(jù)估算，我國(guó)每年生產(chǎn)的秸稈在6—7億t之間［6］，在集約化生產(chǎn)條件下，單位面積上還會(huì)有更大數(shù)量的作物秸稈產(chǎn)生，秸稈還田后的腐解速度和養(yǎng)分釋放特點(diǎn)是秸稈還田能否發(fā)揮重要作用的關(guān)鍵。秸稈直接還田進(jìn)入土壤后，將在土壤微生物和酶的作用下進(jìn)行腐解。其腐解速率一方面受限于土壤微生物和酶活性的高低，另一方面又必然對(duì)土壤生物學(xué)特性產(chǎn)生重大作用，通過(guò)復(fù)雜的生物學(xué)效應(yīng)影響到土壤內(nèi)部的物質(zhì)和能量運(yùn)轉(zhuǎn)［2，7］。土壤酶活性是土壤生物活性和土壤肥力的重要指標(biāo)，其中土壤蔗糖酶、磷酸酶、脲酶等水解酶的總體活性對(duì)評(píng)價(jià)土壤肥力水平更具有重要意義［8-10］。土壤微生物直接參與有機(jī)質(zhì)的分解、腐殖質(zhì)的形成、養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和循環(huán)的各個(gè)生化過(guò)程［11］，是植物養(yǎng)料轉(zhuǎn)化、有機(jī)碳代謝及污染物降解的驅(qū)動(dòng)力，在土壤肥力和生態(tài)系統(tǒng)中具有重要的作用［12-13］。國(guó)內(nèi)外研究表明，秸稈還田作為一種能夠使秸稈變廢為寶的土壤培肥措施，它能夠改善土壤物理和化學(xué)性質(zhì)，為微生物和土壤酶活性的增強(qiáng)提供良好環(huán)境［14-15］。因此，在研究秸稈還田培肥土壤的效應(yīng)時(shí)，探明由此引起的土壤微生物和酶活性的動(dòng)態(tài)變化，對(duì)評(píng)價(jià)秸稈還田的效應(yīng)具有重要意義。

以前對(duì)秸稈還田的研究多集中在淹水稻田或旱作土壤上進(jìn)行，且大多局限于秸稈還田后對(duì)作物產(chǎn)量、品質(zhì)以及對(duì)農(nóng)田土壤理化性質(zhì)的影響。當(dāng)前，無(wú)水層節(jié)水灌溉栽培技術(shù)作為一種既可高效利用水資源又可提高水稻產(chǎn)量的重要措施，在水稻主產(chǎn)區(qū)得到了大面積的推廣應(yīng)用。無(wú)水層灌溉下的土壤養(yǎng)分狀況、理化性質(zhì)以及生物學(xué)性質(zhì)既不同于淹水稻田土壤，也不同于灌溉的旱地土壤，這勢(shì)必影響到秸稈還田后的養(yǎng)分釋放規(guī)律、土壤的生物學(xué)特性以及對(duì)地力的培肥效應(yīng)。為此，筆者以小麥秸稈為研究對(duì)象，同步研究了不同水稻栽培模式下小麥秸稈腐解特征、養(yǎng)分釋放規(guī)律及對(duì)土壤養(yǎng)分含量和生物學(xué)特性的影響，以期為秸稈資源的合理利用和農(nóng)田養(yǎng)分的科學(xué)管理提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)于2007—2008年連續(xù)兩年在安徽省天長(zhǎng)市進(jìn)行。供試土壤為水稻土。2007、2008年兩個(gè)試驗(yàn)田塊0—20cm土層基礎(chǔ)養(yǎng)分、微生物數(shù)量以及土壤酶活性分別為:有機(jī)質(zhì)11．0 g/kg和11．1 g/kg，全氮1．2 g/kg和1．2 g/kg，堿解氮 116．5 mg/kg 和107．2 mg/kg，全磷0．3 g/kg 和0．4 g/kg，速效磷11．1 mg/kg 和11．2 mg/kg，緩效鉀412．2 mg/kg和 465．8 mg/kg，速效鉀 98．5 mg/kg 和 112．3 mg/kg，pH 值 6．1 和 6．8，土壤細(xì)菌數(shù)量123．2×104CFU/g 和106．6×104CFU/g，真菌數(shù)量 22．8×103CFU/g 和23．8×103CFU/g，放線菌數(shù)量 93．4×103CFU/g 和 85．8×103CFU/g，土壤脲酶活性 289．8 μg NH4-N/(g 24 h)和324．6μg NH4-N/(g 24 h)，堿性磷酸酶活性 36．9 μg/(g h)和 32．7μg/(g h)，蔗糖酶活性 16．8 μg/(g 24 h)和 19．6 μg/(g 24 h)，纖維素酶活性8．3 μg/(g 72 h)和11．0 μg/(g 72 h)。2007、2008 年供試小麥秸稈基本養(yǎng)分含量分別為:全碳 48．7% 和47．3%，全氮0．5%和0．5%，全磷0．1%和0．1%，全鉀1．0%和1．1%。水稻供試品種為揚(yáng)兩優(yōu)6號(hào)。

1．2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用尼龍網(wǎng)袋研究方法［16］。網(wǎng)袋長(zhǎng)30 cm，寬20 cm，孔徑為0．12 mm。設(shè)2種水稻種植模式:常規(guī)栽培(C)和節(jié)水灌溉栽培(S);3個(gè)秸稈用量:20 g/網(wǎng)袋(Ⅰ)，40 g/網(wǎng)袋(Ⅱ)，60 g/網(wǎng)袋(Ⅲ)。完全方案設(shè)計(jì)，重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。供試小麥秸稈風(fēng)干后，剪切至5cm左右放入尼龍網(wǎng)袋中，扎實(shí)袋口。水稻常規(guī)栽培是指除“烤田期”外，其余生長(zhǎng)階段土壤表層均保持淺水層狀態(tài)。而水稻節(jié)水灌溉栽培是指采用無(wú)水層灌溉技術(shù)，即在水稻返青后的各個(gè)生育階段，田面不再建立水層。根據(jù)水稻生理生態(tài)需水特點(diǎn)，以根層土壤含水量作為控制指標(biāo)，確定灌水時(shí)間和灌水定額，土壤含水量低于田間持水量的80%時(shí)即開始灌水，以田間持水量的100%做上限［17］。水稻于6月16日移栽，5d后將裝滿秸稈的尼龍網(wǎng)袋埋入稻田行間10—15 cm土層。施N 210 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 120 kg/hm2。氮肥分別做基肥、分蘗肥和穗肥3次施用，施用比例為4∶3∶3，全部磷鉀肥作基肥施用?；视诎姨锴叭鍪７柿戏N類:尿素，過(guò)磷酸鈣，氯化鉀。

1．3 采樣方法與測(cè)定項(xiàng)目

施入秸稈后，各處理每30 d取樣1次，整個(gè)生育期共取3次。取樣后樣品經(jīng)洗凈、80℃烘干，利用失重法測(cè)定秸稈腐解率。秸稈腐解率(%)=(原秸稈重-秸稈殘留量)/原秸稈重×100。分別測(cè)定小麥秸稈原始樣的全C、全N、全P、全K養(yǎng)分含量。每次取樣后測(cè)定秸稈的全C、全N、全P、全K含量，計(jì)算秸稈養(yǎng)分釋放率。養(yǎng)分釋放率(%)=(原始秸稈某養(yǎng)分含量-剩余秸稈養(yǎng)分含量)/原始秸稈養(yǎng)分含量×100。取樣秸稈以H2SO4-H2O2消煮后，重鉻酸鉀容量法-外加熱法測(cè)含碳量，凱氏定氮法測(cè)定含氮量，鉬銻抗比色法測(cè)含磷量，火焰光度法測(cè)含鉀量［18］。

從稻田中取出尼龍網(wǎng)袋之前，采集網(wǎng)袋正上方土壤樣品，截取與網(wǎng)袋接觸面約7 cm土壤樣品待分析測(cè)試用。過(guò)2 mm篩并置于4℃條件下冷藏。分別測(cè)定土壤微生物數(shù)量(細(xì)菌、真菌、放線菌)、土壤酶活性(脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶、纖維素酶)和土壤養(yǎng)分含量(有機(jī)碳、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀)。

土壤微生物測(cè)定:采用稀釋平板法測(cè)定土壤微生物總數(shù)。細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、真菌采用馬丁氏(Martin)培養(yǎng)基、放線菌采用改良高氏一號(hào)培養(yǎng)基［19］，結(jié)果以每克鮮土所含數(shù)量表示。土壤酶測(cè)定:土壤脲酶、蔗糖酶分別采用靛酚藍(lán)比色法、3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定［20］，堿性磷酸酶、纖維素酶分別采用對(duì)硝基苯磷酸鈉法、3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定［21］。

土壤養(yǎng)分測(cè)定:K2Cr2O7-外加熱法測(cè)有機(jī)質(zhì)，半微量凱氏法測(cè)全氮，堿解擴(kuò)散法測(cè)堿解氮，0．5 mol/LNaHCO3浸提-鉬銻抗比色測(cè)速效磷，1 mol/L熱HNO3浸提-火焰光度法測(cè)緩效鉀，1 mol/LNH4OAc浸提-火焰光度法測(cè)速效鉀［18］。

1．4 數(shù)據(jù)分析方法

本文數(shù)據(jù)均采用SAS9．0軟件和Excel2010軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用LSD法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和顯著性測(cè)驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2．1 不同栽培模式和秸稈還田量對(duì)小麥秸稈腐解率的影響

連續(xù)兩年的試驗(yàn)結(jié)果顯示(表1)，小麥秸稈的腐解率表現(xiàn)為前期快，后期慢的特點(diǎn):0—30 d為快速腐解期，2007和2008年的秸稈平均腐解速率分別達(dá)到了0．4 g/d和0．5 g/d;30 d之后，小麥秸稈的腐解速率逐漸放緩，2007、2008兩年的秸稈平均腐解速率均只有0．1 g/d。90 d時(shí)小麥秸稈累計(jì)腐解率達(dá)到了48．9%—59．3%(2007)和48．9%—61．3%(2008)。不同栽培模式對(duì)小麥秸稈的腐解率有顯著影響。在相同秸稈還田用量情況下，節(jié)水栽培模式與常規(guī)栽培模式相比(90 d)，2007年小麥秸稈腐解率提高了15．7%—18．6%，2008年提高幅度為14．8%—17．3%，處理間差異顯著(P＜0．05)。相同栽培模式下，隨著秸稈用量的增加，小麥秸稈腐解率有降低的趨勢(shì)。用量間秸稈腐解率的差異僅在30 d時(shí)達(dá)到顯著水平，隨著秸稈腐解時(shí)間的延長(zhǎng)，這種差異逐漸減小，60 d和90 d時(shí)，用量間秸稈腐解率的差異均不顯著。兩年的試驗(yàn)結(jié)果規(guī)律相同。

表1 不同栽培模式和秸稈還田量對(duì)小麥秸稈腐解率的影響/%Table 1 Effect of different treatments on decomposing rates of the wheat straws

不同的小寫字母表示同一列數(shù)據(jù)LSD(P＜0．05)水平差異顯著性;C:常規(guī)栽培;S:節(jié)水灌溉栽培;Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別代表秸稈3個(gè)用量20 g/網(wǎng)袋、40 g/網(wǎng)袋和 60 g/網(wǎng)袋

2．2 不同栽培模式和秸稈還田量對(duì)小麥秸稈養(yǎng)分釋放規(guī)律的影響

不同處理對(duì)小麥秸稈養(yǎng)分釋放規(guī)律的影響見(jiàn)表2、表3。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，2007年小麥秸稈中48．2%—65．8%的碳、40．4%—54．2%的氮和62．7%—74．7%的磷被釋放。2008年小麥秸稈的養(yǎng)分釋放率略高于2007年，但是差異不明顯，約有47．1%—66．0%的碳、42．3%—59．3%的氮和60．4%—76．7%的磷被釋放。全部處理中，均是以節(jié)水栽培模式下20 g/網(wǎng)袋處理(CI、SI)碳、氮、磷養(yǎng)分釋放率最大。連續(xù)兩年的試驗(yàn)結(jié)果均顯示節(jié)水栽培模式下小麥秸稈碳、氮、磷養(yǎng)分釋放率顯著高于常規(guī)栽培(P＜0．05)。與秸稈腐解率相似，小

表2 2007年不同栽培模式和秸稈還田量對(duì)小麥秸稈養(yǎng)分釋放率的影響Table 2 Effect of different treatments on nutrient release rates of the wheat straws in 2007

表3 2008年不同栽培模式和秸稈還田量對(duì)小麥秸稈養(yǎng)分釋放率的影響Table 3 Effect of different treatments on nutrient release rates of the wheat straws in 2008

麥秸稈碳、氮、磷養(yǎng)分釋放率隨著秸稈用量的提高而降低;而小麥秸稈碳、氮、磷養(yǎng)分釋放量則隨著秸稈用量的提高而增加，均是以處理60 g/網(wǎng)袋達(dá)到最高，且處理間差異顯著(P＜0．05)。秸稈中鉀的釋放主要分兩個(gè)時(shí)期:0—30 d為快速釋放期。在此階段，秸稈中已經(jīng)有超過(guò)90%的鉀被釋放出來(lái);30—90 d為腐解停滯期，各處理間鉀的釋放率無(wú)明顯差異。

2．3 不同栽培模式和秸稈還田量對(duì)土壤微生物數(shù)量的影響

表4、表5的結(jié)果顯示，無(wú)論是在常規(guī)栽培還是在節(jié)水栽培模式下，與未施秸稈處理相比，土壤微生物數(shù)量在秸稈還田后得到了顯著提高。其總的變化趨勢(shì)為:0—30 d期間微生物數(shù)量不斷增加，至30 d時(shí)達(dá)到最高值。然后在30—60 d期間急劇下降，60—90 d下降幅度放緩，這與秸稈腐解的趨勢(shì)相一致。2007和2008年表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)。未施秸稈兩對(duì)照處理(CK1、CK2)細(xì)菌和放線菌數(shù)量也是在30 d時(shí)達(dá)到峰值，這可能和水稻生長(zhǎng)正處于分蘗盛期，代謝活動(dòng)旺盛有關(guān)。由表4和表5還可以看出，不施秸稈處理土壤放線菌數(shù)量變化趨勢(shì)與細(xì)菌和真菌不同，在整個(gè)試驗(yàn)期間土壤放線菌數(shù)量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。至試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，比基礎(chǔ)土壤放線菌數(shù)量降低了47．2%—52．0%(常規(guī)栽培)和39．8%—43．2%(節(jié)水栽培)。其原因有待于進(jìn)一步研究。

表4 2007年不同栽培模式和秸稈還田量對(duì)土壤微生物數(shù)量的影響Table 4 Effect of different treatments on the quantity of soil microbe in 2007

表5 2008年不同栽培模式和秸稈還田量對(duì)土壤微生物數(shù)量的影響Table 5 Effect of different treatments on the quantity of soil microbe in 2008

整個(gè)水稻生育期，節(jié)水栽培模式下秸稈還田后土壤微生物數(shù)量顯著高于常規(guī)栽培(表4、表5)。試驗(yàn)90 d時(shí)，節(jié)水栽培比常規(guī)栽培土壤細(xì)菌數(shù)量增加了7．9%—42．1%，真菌數(shù)量增加了43．1%—91．5%，放線菌數(shù)量增加了23．7%—69．8%。說(shuō)明在節(jié)水栽培模式下，秸稈還田更能夠顯著刺激水稻生長(zhǎng)期間土壤微生物的大量繁殖，并且隨著秸稈還田用量的增加，這種刺激作用也隨之增強(qiáng)。土壤真菌數(shù)量隨著還田秸稈用量的提高表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，3個(gè)秸稈用量間真菌數(shù)量的差異均達(dá)到顯著水平。而土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量是在秸稈中用量水平(CII、SII)時(shí)達(dá)到最大，繼續(xù)提高秸稈用量，細(xì)菌和放線菌數(shù)量有降低的趨勢(shì)。這可能與秸稈用量過(guò)大，導(dǎo)致氧化還原電位下降及產(chǎn)生一些不利于細(xì)菌和放線菌生長(zhǎng)的有毒物質(zhì)有關(guān)。

2．4 不同栽培模式和秸稈還田量對(duì)土壤酶活性的影響

由兩年的試驗(yàn)結(jié)果可以看出(表6、表7)，秸稈還田可以顯著提高土壤酶活性。土壤脲酶、堿性磷酸酶和蔗糖酶活性在秸稈還田后開始上升，至30 d形成峰值，30 d時(shí)以節(jié)水栽培模式下小麥秸稈還田量60 g/網(wǎng)袋處理(CIII、SIII)土壤酶活性最高。30—60d期間土壤酶活性急劇下降，60—90 d呈現(xiàn)出緩慢降低的趨勢(shì)。土壤纖維素酶活性的變化規(guī)律與前3種酶略有不同(表8)，呈現(xiàn)“前期劇升(30 d)、中期緩增(60 d)、后期驟降(90 d)”的變化趨勢(shì)，這可能與秸稈纖維素比蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪和半纖維素等分解難度更大有關(guān)。

表6 2007年不同栽培模式和秸稈還田量對(duì)土壤脲酶、堿性磷酸酶和蔗糖酶活性的影響Table 6 Effect of different treatments on activity of Urease、Alkaline Phosphatase and Sucrase in 2007

表7 2008年不同栽培模式和秸稈還田量對(duì)土壤脲酶、堿性磷酸酶和蔗糖酶活性的影響Table 7 Effect of different treatments on activity of Urease、Alkaline Phosphatase and Sucrase in 2008

表8 不同栽培模式和秸稈還田量對(duì)土壤纖維素酶活性的影響/(μg g-172 h-1)Table 8 Effect of different treatments on activity of Cellulase

不同水稻栽培模式下秸稈還田對(duì)土壤酶活性也有明顯影響。小麥秸稈腐解90 d時(shí)，節(jié)水栽培比常規(guī)栽培土壤脲酶活性提高了7．6%—13．4%，堿性磷酸酶活性提高了6．0%—13．2%，蔗糖酶活性提高了6．6%—21．8%，纖維素酶活性提高了1．4%—10．8%。差異均達(dá)到了顯著水平。說(shuō)明節(jié)水栽培模式下的土壤環(huán)境更有利于土壤酶活性的提高。3個(gè)秸稈用量處理間土壤堿性磷酸酶、蔗糖酶和纖維素酶活性的差異均達(dá)到顯著水平。而土壤脲酶活性在高秸稈用量水平(CIII、SIII)與低秸稈用量水平(CI、SI)之間差異也達(dá)到了顯著水平，表明適當(dāng)提高秸稈還田用量，可以為土壤酶提供更多的能源和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)而促進(jìn)了土壤酶活性的增強(qiáng)。

2．5 不同栽培模式和秸稈還田量對(duì)土壤有機(jī)碳和養(yǎng)分狀況的影響

連續(xù)兩年的試驗(yàn)結(jié)果表明(表9—表12)，秸稈還田可顯著提高土壤有機(jī)碳和養(yǎng)分含量。90 d試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，以節(jié)水栽培模式下小麥秸稈還田量60 g/網(wǎng)袋處理(CIII、SIII)有機(jī)碳和養(yǎng)分含量最高。整個(gè)試驗(yàn)期間，土壤有機(jī)碳、全氮、堿解氮和速效磷含量呈增加趨勢(shì)，提高幅度與秸稈腐解速率的變化趨勢(shì)相一致。0—30 d為秸稈快速腐解期，30 d時(shí)秸稈養(yǎng)分釋放率達(dá)到最高值，土壤有機(jī)碳、全氮、堿解氮和速效磷含量增加的幅度也相應(yīng)達(dá)到最大值。30 d后，還田秸稈養(yǎng)分釋放速度減緩，土壤有機(jī)碳、全氮、堿解氮和速效磷含量增幅也相應(yīng)的降低。由于秸稈中90%的鉀在30 d時(shí)就被釋放出來(lái)，土壤速效鉀含量在秸稈還田30 d時(shí)達(dá)到最高后，呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。

表9 2007年不同栽培模式和秸稈還田量對(duì)土壤有機(jī)碳和全氮含量的影響Table 9 Effect of different treatments on organic carbon and total N contents of the soil in 2007

表10 2008年不同栽培模式和秸稈還田量對(duì)土壤有機(jī)碳和全氮含量的影響Table 10 Effect of different treatments on organic carbon and total N contents of the soil in 2008

在秸稈還田量相同情況下，不同水稻栽培模式對(duì)秸稈還田后土壤有機(jī)碳、堿解氮和速效磷含量的變化有顯著效應(yīng)，而對(duì)土壤全氮、速效鉀含量變化影響不明顯。2007、2008兩年的試驗(yàn)結(jié)果基本一致。節(jié)水栽培模式與常規(guī)栽培模式相比，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)土壤有機(jī)碳含量增加了7．5%—8．2%;堿解氮含量增加了5．4%—8．8%;速效磷含量增加了5．4%—12．4%，差異顯著(P＜0．05)。這可能和節(jié)水栽培模式下小麥秸稈腐解能釋放出更多的碳、氮、磷養(yǎng)分有關(guān)。在相同水稻栽培模式下，隨著秸稈用量的提高，土壤有機(jī)碳和養(yǎng)分含量也隨之增加，均是以節(jié)水栽培模式下秸稈最高用量處理(SIII)有機(jī)碳和養(yǎng)分含量達(dá)到最高。90 d時(shí)，處理60 g/網(wǎng)袋與20 g/網(wǎng)袋土壤的有機(jī)碳和堿解氮含量差異達(dá)到了顯著水平;而對(duì)于土壤全氮、速效磷和速效鉀含量來(lái)說(shuō)，處理60 g/網(wǎng)袋、40 g/網(wǎng)袋與20 g/網(wǎng)袋差異均達(dá)到了顯著水平，而60 g/網(wǎng)袋與40 g/網(wǎng)袋處理間差異不顯著。

表11 2007年不同栽培模式和秸稈還田量對(duì)土壤速效養(yǎng)分含量的影響Table 11 Effect of different treatments on soil available nutrient contents in 2007

表12 2008年不同栽培模式和秸稈還田量對(duì)土壤速效養(yǎng)分含量的影響Table12 Effect of different treatments on soil available nutrient contents in 2008

進(jìn)一步分析土壤有機(jī)碳和養(yǎng)分含量與土壤脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶活性的相關(guān)性表明，除速效鉀含量與脲酶相關(guān)性達(dá)到顯著水平外(r=0．678。r0．05=0．576，r0．01=0．708。)，土壤有機(jī)碳、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀含量與脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶活性的相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平(r=0．843—0．992)。

3 討論

連續(xù)兩年的研究結(jié)果表明小麥秸稈腐解總的特征是前期快，后期慢，秸稈中養(yǎng)分釋放主要集中在前30d。秸稈養(yǎng)分釋放率表現(xiàn)為K＞P＞N≈C。90 d時(shí)，小麥秸稈累計(jì)腐解率為48．9%—61．3%。89．3%—97．2%的鉀、60．4%—76．7%的磷、40．4%—59．3%的氮和47．1%—66．0%的碳被釋放出來(lái)。這一結(jié)果表明經(jīng)過(guò)90 d的腐解，秸稈中纖維素等物質(zhì)在秸稈還田初期基本就腐解完畢，剩余部分主要為難分解的有機(jī)物質(zhì)如木質(zhì)素等［22-24］。

微生物作為產(chǎn)生纖維素酶類的主要來(lái)源，在秸稈的腐解過(guò)程中發(fā)揮了巨大作用［25］。陳冬林等在水稻常規(guī)栽培模式下研究發(fā)現(xiàn)秸稈還田可以使土壤真菌和嫌氣性細(xì)菌數(shù)量減少，放線菌和好氣性細(xì)菌數(shù)量增加［26］。而本試驗(yàn)結(jié)果則顯示，不同水稻栽培模式下秸稈還田對(duì)土壤微生物數(shù)量的影響存在明顯差異，節(jié)水栽培模式下土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量均顯著高于常規(guī)栽培模式，究其原因主要是與兩種水稻栽培模式下土壤環(huán)境的不同有關(guān)。一方面節(jié)水栽培模式下稻田處于干濕交替過(guò)程中，土壤由長(zhǎng)期淹水的還原狀態(tài)(常規(guī)栽培)變?yōu)轭愃朴诤档氐难趸癄顟B(tài)(節(jié)水栽培)，通氣、透水狀況明顯改善。土壤中的生物化學(xué)過(guò)程也隨之發(fā)生了一系列的變化，養(yǎng)分元素的還原過(guò)程受到抑制;另一方面節(jié)水栽培模式下，由于灌溉用水量的減少和田面淹水層的消失，氮、磷等可溶性營(yíng)養(yǎng)元素的滲漏損失會(huì)隨之顯著降低。同時(shí)節(jié)水栽培下稻田水分和氧化還原狀態(tài)的直接改變?cè)诤艽蟪潭壬弦灿绊懥擞袡C(jī)質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化以及土壤容重、土壤孔隙等物理性狀，從而對(duì)稻田微生物的數(shù)量和活性產(chǎn)生顯著影響。以上這些因素均可為微生物生長(zhǎng)提供穩(wěn)定和均勻的條件，進(jìn)而促進(jìn)微生物在秸稈表面的大量富集并不斷的分解新鮮秸稈，加速了秸稈的腐解和養(yǎng)分釋放。

眾多學(xué)者研究表明，在水稻常規(guī)栽培模式下秸稈還田可以提高土壤養(yǎng)分含量，是土壤養(yǎng)分平衡和耕地土壤持續(xù)利用的重要措施［27-28］。本研究結(jié)果也證實(shí)了前人的結(jié)論，秸稈腐解釋放出來(lái)的豐富的C、N、P、K養(yǎng)分可以作為土壤中植物所需營(yíng)養(yǎng)元素的有效補(bǔ)充，對(duì)土壤有機(jī)碳和養(yǎng)分含量的增加產(chǎn)生了顯著正效應(yīng)。本試驗(yàn)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)節(jié)水栽培模式下秸稈還田后土壤有機(jī)碳和養(yǎng)分含量增加的更為顯著。與常規(guī)栽培相比，節(jié)水栽培模式不但顯著提高了土壤微生物數(shù)量，而且對(duì)土壤酶活性的上升也有明顯的正效應(yīng)。進(jìn)一步分析結(jié)果顯示土壤脲酶、堿性磷酸酶和蔗糖酶活性與土壤有機(jī)碳、全氮、堿解氮、速效磷和速效鉀含量呈顯著或極顯著正相關(guān)。因此，節(jié)水栽培模式下土壤肥力狀況顯著高于常規(guī)栽培，不僅僅是由于節(jié)水栽培模式下秸稈能夠釋放出更多的營(yíng)養(yǎng)元素，更深層次的原因在于節(jié)水栽培模式下的土壤環(huán)境更加有利于刺激微生物和酶活性的提高，使土壤的生化過(guò)程活躍起來(lái)。眾所周知，土壤微生物和酶是土壤中有機(jī)質(zhì)和土壤養(yǎng)分循環(huán)和轉(zhuǎn)化的主要?jiǎng)恿Γ瑢?duì)土壤養(yǎng)分供應(yīng)起著重要作用［29］。土壤微生物一方面是作為有機(jī)殘?bào)w降解和腐殖化過(guò)程的直接參與者，對(duì)土壤有機(jī)碳等元素在各庫(kù)之間的轉(zhuǎn)移起直接作用;另一方面微生物體及其分泌物中的N、P、S及其它營(yíng)養(yǎng)元素是植物可直接利用的速效養(yǎng)分［30-31］。而土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶在土壤碳、氮、磷循環(huán)中起著重要作用。綜上所述，正是由于適宜的土壤環(huán)境使土壤微生物和酶的綜合活力在節(jié)水栽培模式下比常規(guī)栽培模式下更強(qiáng)，導(dǎo)致土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化和循環(huán)速度比常規(guī)栽培模式下更快，促進(jìn)了土壤的代謝作用，從而顯著提高了土壤肥力。

本試驗(yàn)將水稻栽培模式與秸稈還田結(jié)合在一起研究，揭示出節(jié)水栽培模式下秸稈還田養(yǎng)分釋放率更高、對(duì)土壤的培肥和生物學(xué)效應(yīng)更強(qiáng)的規(guī)律，這是在前人研究基礎(chǔ)上的更進(jìn)一步，取得的研究結(jié)果能夠?yàn)榻斩掃€田后水稻施肥和水分管理提供一定的科學(xué)依據(jù)。常規(guī)水稻栽培模式下，插秧約30 d后經(jīng)常采取排水曬田的措施來(lái)保持農(nóng)田土壤的通透性，而此階段正好是秸稈中養(yǎng)分釋放的高峰期。這樣勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致稻田水溶液中大量的養(yǎng)分隨著水流進(jìn)入環(huán)境，產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，我們建議秸稈還田與水稻栽培模式相結(jié)合，在實(shí)行秸稈還田后，水稻栽培模式宜采用節(jié)水灌溉栽培，其田間水分管理的原則是根據(jù)水稻不同生育期對(duì)水分的需要，進(jìn)行淺水灌溉，這樣一則可以提高土壤微生物和酶活性，促進(jìn)秸稈腐解和養(yǎng)分釋放，進(jìn)而提高秸稈還田的土壤培肥效應(yīng);二則減少稻田養(yǎng)分流失，防止農(nóng)田面源污染;再則可以提高水分利用效率，為國(guó)家節(jié)約水資源。

4 結(jié)論

4．1 小麥秸稈還田后，在0—30 d腐解較快，后期腐解速率逐漸變慢。90 d時(shí)累計(jì)腐解率達(dá)到了48．9%—61．3%。秸稈中養(yǎng)分釋放速率表現(xiàn)為K＞P＞N≈C。節(jié)水栽培模式下小麥秸稈腐解率和養(yǎng)分釋放率均顯著高于常規(guī)栽培。

4．2 小麥秸稈還田后，土壤微生物數(shù)量呈現(xiàn)“前期迅速增加，中期急劇減少，后期緩慢減少”的變化特征。土壤脲酶、堿性磷酸酶和蔗糖酶活性的變化規(guī)律與微生物相似，而纖維素酶活性呈現(xiàn)“前期劇升、中期緩增、后期驟降”的變化趨勢(shì)。節(jié)水栽培模式下土壤微生物數(shù)量和酶活性均顯著高于常規(guī)栽培。適當(dāng)增加秸稈用量可以提高微生物數(shù)量和酶活性，用量過(guò)高對(duì)細(xì)菌和放線菌數(shù)量有負(fù)效應(yīng)。

4．3 小麥秸稈還田可顯著提高土壤有機(jī)碳和養(yǎng)分含量。節(jié)水栽培模式下秸稈還田后土壤有機(jī)碳和養(yǎng)分含量的提高效應(yīng)較常規(guī)栽培更顯著。提高秸稈用量對(duì)土壤養(yǎng)分含量有顯著的正效應(yīng)。

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