梨園秸稈還田腐解特征及對(duì)土壤性狀的影響研究①

趙　鵬，王　碩，葉素銀，王　潔，董彩霞*，徐陽(yáng)春

（1 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，南京　210095；2 江蘇省有機(jī)固體廢棄物資源化協(xié)同創(chuàng)新中心，南京　210095）

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梨園秸稈還田腐解特征及對(duì)土壤性狀的影響研究①

趙鵬1，2，王碩1，葉素銀1，王潔1，董彩霞1，2*，徐陽(yáng)春1，2

（1 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，南京210095；2 江蘇省有機(jī)固體廢棄物資源化協(xié)同創(chuàng)新中心，南京210095）

摘要：為探究梨園秸稈還田腐解特征及對(duì)土壤理化性狀和生物性狀的影響，在梨園布置覆膜對(duì)照（CK）、秸稈覆蓋（S）、秸稈覆蓋+腐解菌肥（S-BM）、雙倍秸稈覆蓋+腐解菌肥（2S-BM）田間試驗(yàn)。結(jié)果表明：秸稈覆蓋 150 天后，S-BM處理的腐解率為62.4%，S和2S-BM處理的腐解率均為50%，氮、鉀釋放率以S-BM處理最高；秸稈覆蓋提高了土壤最低溫，降低了土壤最高溫，減小了土壤溫度振幅；2S-BM處理顯著降低了土壤體積質(zhì)量，提高了土壤水溶性有機(jī)碳含量；秸稈覆蓋顯著增加了0 ～ 5 cm土層有機(jī)碳含量，2S-BM處理對(duì)0 ～ 15 cm土層速效養(yǎng)分含量的提升效果顯著，S和S-BM處理顯著提高了0 ～ 5 cm土層速效鉀含量；2S-BM處理的土壤細(xì)菌、真菌數(shù)量以及微生物生物量碳、氮含量在梨樹(shù)生育后期明顯提高；2S-BM、S-BM和S處理分別能增產(chǎn)86.9%、17.8% 和28.7%。秸稈覆蓋對(duì)土壤的改善是由上到下的，當(dāng)梨園秸稈還田量為45 000 kg/hm2時(shí)，土壤的改良效果非常明顯。

關(guān)鍵詞：秸稈覆蓋；腐解特征；土壤微生物；土壤養(yǎng)分

在果園管理過(guò)程中由于生產(chǎn)者對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)的過(guò)分追求，不合理施用肥料，導(dǎo)致土壤酸化，肥力降低，嚴(yán)重影響到果園的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了一定的危害［1-2］，因此需要采取措施減少肥料的施用，提升地力，促進(jìn)樹(shù)體的生長(zhǎng)發(fā)育，保證果樹(shù)的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。秸稈覆蓋由于能夠調(diào)節(jié)土壤水熱狀況［3-4］，改良土壤，促進(jìn)根系生長(zhǎng)［5-6］，在果園中得到了推廣應(yīng)用。周江濤等［7］在蘋(píng)果園中的試驗(yàn)研究表明，秸稈覆蓋能起到保水、調(diào)節(jié)地溫和改良酸性土壤的作用，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量也有不同程度的提高；趙德英等［8］研究還發(fā)現(xiàn)，秸稈覆蓋明顯增加了細(xì)菌和真菌種群的多樣性和豐富度，顯著提高了土壤酶活性，并且能夠起到提高根系活力、改善果實(shí)品質(zhì)和增加產(chǎn)量的作用。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于果園中秸稈腐解特征和土壤生物性狀的動(dòng)態(tài)變化研究相對(duì)較少，本文在梨園中設(shè)置不同的秸稈覆蓋方式，研究不同還田方式下的秸稈腐解特征和不同土層深度的土壤養(yǎng)分含量，以及不同生育時(shí)期的土壤生物性狀，以期為果園中秸稈的合理應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于江蘇省金壇市薛埠鎮(zhèn)超群生態(tài)園（31°65′N(xiāo)，119°37′E），地處茅山東麓，屬北亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫16.2℃，降水量1 063.6 mm，無(wú)霜期229 天，日照時(shí)間2 151 h。土壤為黏壤土，犁地層距地表20 cm，梨樹(shù)品種為幸水，樹(shù)齡5 年，株行距2 m × 3 m。供試土壤0 ～ 20 cm土層基本養(yǎng)分：全氮含量0.88 g/kg，堿解氮含量99.4 mg/kg，速效磷含量62.8 mg/kg，速效鉀含量186.2 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量15.8 g/kg，pH為5.17。供試水稻秸稈基本養(yǎng)分：全氮含量13.8 g/kg，全磷含量1.64 g/kg，全鉀含量17.2 g/kg。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2013年3月進(jìn)行，設(shè)置覆膜對(duì)照（CK）、秸稈覆蓋（S）、秸稈覆蓋+腐解菌肥（S-BM）、雙倍秸稈覆蓋+腐解菌肥（2S-BM）4個(gè)處理。S和S-BM處理秸稈用量均為22 500 kg/hm2，2S-BM處理秸稈用量為45 000 kg/hm2，將秸稈均勻覆蓋在梨園地表，S-BM 和2S-BM處理撒入腐解菌肥，澆水，4個(gè)處理均覆蓋黑色聚乙烯塑料膜。腐解菌肥為金壇阿波羅生物制品有限公司生產(chǎn)的阿波羅生物有機(jī)肥。試驗(yàn)進(jìn)行 2年并于每年8月份揭去地膜，11月份將殘余秸稈翻入土壤，第二年 3月份重新布置，每個(gè)處理均設(shè) 3個(gè)重復(fù)，試驗(yàn)面積為90 m2，土壤管理?xiàng)l件一致。

采用尼龍網(wǎng)袋法［9］進(jìn)行秸稈腐解的研究，網(wǎng)袋長(zhǎng)30 cm，寬20 cm，孔徑為0.12 mm，設(shè)置S、S-BM 和2S-BM 3個(gè)處理，秸稈和菌肥用量按照梨園用量成比例縮小，S處理：40 g秸稈；S-BM處理：40 g秸稈 + 0.25 g菌肥；2S-BM處理：80 g秸稈 + 0.25 g菌肥。供試水稻秸稈經(jīng)80℃ 烘干后，剪至5 ～ 8 cm寸段放入網(wǎng)袋中，扎緊袋口，噴水浸濕后置于梨園內(nèi)各處理秸稈覆蓋下層，貼近地表，樹(shù)冠垂直投影內(nèi)0.5 m處。試驗(yàn)進(jìn)行1年，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，田間管理情況同大田試驗(yàn)一致。

1.3樣品采集與處理

2013年在網(wǎng)袋置入梨園后的第10、20、30、60、90、120、150 天取樣，整個(gè)生育期共取樣7次，每次每處理取樣3個(gè)，洗凈，80℃ 烘干后稱(chēng)重，粉碎后測(cè)定秸稈的全氮、全磷、全鉀養(yǎng)分含量。2014年在梨樹(shù)幼果期（花后 10 天）、第一次膨大期（花后 40天）、第二次膨大期（花后70 天）、成熟期（花后110 天）和落葉期（花后200 天）分別采集各處理樹(shù)盤(pán)下土壤。在樹(shù)冠垂直投影內(nèi)0.5 m處對(duì)角線(xiàn)采集0 ～ 20 cm混合土壤，新鮮土樣用于土壤微生物計(jì)數(shù)、土壤微生物生物量碳氮以及水溶性有機(jī)碳的測(cè)定，果實(shí)成熟期分層采集0 ～ 5、5 ～ 10、10 ～ 15 cm土壤樣品風(fēng)干后測(cè)定土壤養(yǎng)分。

1.4測(cè)定指標(biāo)與方法

秸稈腐解指標(biāo)：全氮采用H2SO4-H2O2消煮法，用AA3連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定；全磷采用鉬銻抗比色法測(cè)定；全鉀采用火焰分光光度法測(cè)定［10］。秸稈腐解率（%）=（原始秸稈重量-秸稈殘留重量）/原始秸稈重量×100；養(yǎng)分釋放率（%）=（原始秸稈養(yǎng)分含量-剩余秸稈養(yǎng)分含量）/原始秸稈養(yǎng)分含量×100［11］。

微生物指標(biāo)：微生物計(jì)數(shù)用涂布法接種，稀釋平板法測(cè)數(shù)。細(xì)菌培養(yǎng)采用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基，真菌采用馬丁孟加拉紅培養(yǎng)基，放線(xiàn)菌采用改良高氏一號(hào)培養(yǎng)基［12］。微生物生物量碳氮采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法測(cè)定［13］。

土壤指標(biāo)：采用HOBO U12-008型溫度記錄儀測(cè)定5 cm深度處土壤溫度；土壤含水量采用烘干法測(cè)定；土壤體積質(zhì)量采用環(huán)刀法測(cè)定；有機(jī)碳采用重鉻酸鉀-硫酸氧化法測(cè)定；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；速效磷采用鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰光度計(jì)法測(cè)定；pH采用0.01 mol/L氯化鈣溶液浸提，PB-10型pH計(jì)測(cè)定［10］。

1.5數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用Microsoft Excel 2007，SPSS 16.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用DUCAN法進(jìn)行多重比較，運(yùn)用Origin 8.5 軟件進(jìn)行圖表制作。

2　結(jié)果與分析

2.1不同還田處理對(duì)秸稈腐解率及養(yǎng)分釋放率的影響

由圖1A可以看出，0 ～ 10 天秸稈腐解較快，10 ～20 天腐解緩慢，S-BM 處理從 20 天時(shí)開(kāi)始快速腐解，而S和2S-BM處理從30 天時(shí)才開(kāi)始快速腐解，并且S-BM和2S-BM處理在30 ～ 120 天的秸稈腐解率均顯著高于S處理，120 天后3個(gè)處理的腐解速率減緩，150 天時(shí)S-BM處理的秸稈腐解率最高，達(dá)到62.4%，S和2S-BM處理的秸稈腐解率均為50.0%。

秸稈氮在前期快速釋放（圖1B），60 天時(shí)各處理秸稈氮釋放16% ～ 19%，60 天后秸稈氮釋放速率減緩，150天時(shí)S-BM處理的氮釋放率最高，為27.5%，2S-BM和S處理的氮釋放率分別為26.1%和24.0%。秸稈磷在前60 天迅速釋放33% ～ 41%（圖1C），各處理的變化趨勢(shì)基本一致，150 天后磷釋放率為37% ～42%。秸稈鉀從 20 天開(kāi)始迅速釋放（圖 1D），S-BM處理的鉀釋放速率最快，在30 ～ 150 天內(nèi)均顯著高于其他處理，150 天后鉀釋放率為85.2%，2S-BM和S處理的鉀釋放率分別為74.4% 和68.5%。

2.2不同還田處理對(duì)梨園土壤溫度和物理性狀的影響

2.2.1土壤溫度秸稈覆蓋能夠顯著影響土壤溫度，在每天測(cè)定溫度的6個(gè)時(shí)間點(diǎn)中，6：00的土壤溫度最低，由于受到地膜和秸稈覆蓋的雙重影響，18：00的土壤溫度最高，因此分別選取了6：00和18：00的土壤溫度代表土壤的最低溫和最高溫（圖2A、B）。在 6：00氣溫最低時(shí)，秸稈覆蓋提高了土壤溫度，各處理間無(wú)顯著差異；18：00時(shí)不同還田處理的土壤溫度差異明顯，CK處理一直處于最高水平，6月15日前差異顯著，后期差異不明顯，2S-BM處理在4月15日前最低，之后與S和S-BM處理無(wú)明顯差異。圖 2C為不同還田處理的溫度日較差，表示在連續(xù)24 h時(shí)間段內(nèi)最高溫度與最低溫度的差值，可以看出S、S-BM和2S-BM處理的溫度日較差均明顯小于CK處理和氣溫，各處理間差異不明顯，說(shuō)明秸稈覆蓋能夠起到調(diào)節(jié)土壤溫度的作用，有效地減小了土壤溫度振幅。

2.2.2土壤物理性狀由表1可知，各處理的土壤含水量無(wú)顯著差異，2S-BM處理的土壤體積質(zhì)量較CK處理下降13.2%，差異顯著；S和S-BM處理的土壤體積質(zhì)量與CK處理無(wú)顯著差異。表明在秸稈用量為45 000 kg/hm2時(shí)秸稈覆蓋會(huì)對(duì)土壤體積質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響。

圖1　不同還田處理對(duì)秸稈腐解率及養(yǎng)分釋放率的影響Fig. 1　Effects of different treatments on decomposition rates and nutrient release rates of straws

2.3不同還田處理對(duì)梨園土壤速效養(yǎng)分含量的影響

不同土壤深度處的堿解氮、速效磷和速效鉀含量差異相似（圖 3），除了在 10 ～ 15 cm土壤深度處2S-BM處理與 S-BM處理的速效鉀含量無(wú)顯著差異外，2S-BM處理在0 ～ 5、5 ～ 10、10 ～ 15 cm土壤深度處的堿解氮、速效磷和速效鉀含量均顯著高于其他各處理；0 ～ 5 cm土壤速效氮、磷、鉀含量較CK處理分別增加41.8%、92.4% 和54.6%。S處理的土壤堿解氮含量在0 ～ 5 cm處顯著高于CK和S-BM處理，較CK處理增加20.7%。S和S-BM處理的土壤速效鉀含量在0 ～ 5 cm處顯著高于CK處理，分別增加19.6% 和24.7%。

2.4不同還田處理對(duì)梨園土壤有機(jī)碳含量的影響

2.4.1不同土壤深度處土壤有機(jī)碳含量從圖 4可以看出，不同還田處理對(duì)土壤有機(jī)碳含量有明顯的提升效果，S、S-BM和2S-BM處理0 ～ 5 cm土壤深度處土壤有機(jī)碳含量顯著高于CK處理，分別較CK處理提高 22.4%、21.0% 和 39.4 %；此外，2S-BM處理0 ～ 5 cm土壤深度處有機(jī)碳含量顯著高于S-BM處理，5 ～ 10 cm土壤深度處有機(jī)碳含量顯著高于其他各處理。10 ～ 15 cm土壤深度處各處理的土壤有機(jī)碳含量無(wú)顯著差異。

2.4.2不同生育時(shí)期土壤水溶性有機(jī)碳含量由表2可知，幼果期各處理的土壤水溶性有機(jī)碳含量無(wú)顯著差異；2S-BM 處理的水溶性有機(jī)碳含量從第一次膨大期到落葉期均顯著高于CK處理，提高幅度分別為40.8%、31.0%、70.5% 和52.0%；S和S-BM處理的水溶性有機(jī)碳含量在第一次膨大期、第二次膨大期和成熟期時(shí)與 CK處理均無(wú)顯著差異，落葉期S-BM處理的水溶性有機(jī)碳含量較CK處理提高45.0%，差異顯著。

2.5不同還田處理對(duì)梨園土壤生物性狀的影響

2.5.1土壤微生物數(shù)量從圖5A中可以看出，各處理土壤真菌數(shù)量差異明顯，幼果期時(shí)CK處理顯著高于秸稈覆蓋處理；2S-BM處理在第一次膨大期時(shí)顯著高于 CK處理，在第二次膨大期時(shí)顯著高于S-BM 處理，在成熟期和落葉期時(shí)顯著高于 CK和S-BM 處理。土壤放線(xiàn)菌數(shù)量變化幅度相對(duì)較?。▓D5B），2S-BM處理土壤放線(xiàn)菌數(shù)量在幼果期時(shí)顯著低于其他處理，在第一次膨大期時(shí)顯著低于S和S-BM處理，成熟期時(shí)顯著高于CK處理，第二次膨大期和落葉期時(shí)各處理間無(wú)顯著差異。土壤細(xì)菌數(shù)量在幼果期和第一次膨大期時(shí) CK處理較低（圖 5C），幼果期CK處理顯著低于其他各處理，第一次膨大期時(shí)顯著低于S-BM處理；從第二次膨大期開(kāi)始，2S-BM處理的土壤細(xì)菌數(shù)量一直處于較高水平，第二次膨大期時(shí)顯著高于S處理，成熟期時(shí)顯著高于其他各處理，落葉期時(shí)顯著高于CK和S-BM處理。

圖2　不同還田處理對(duì)梨園土壤溫度的影響Fig. 2　Effects of different treatments on soil temperatures in pear orchard

表1　不同還田處理對(duì)梨園土壤物理性狀的影響Table 1　Effects of different treatments on soil physical properties in pear orchard

2.5.2土壤微生物生物量碳、氮各處理的土壤微生物生物量碳含量在不同生育期表現(xiàn)出不同的差異（圖6A）。S-BM處理在幼果期顯著高于2S-BM處理，第一次膨大期時(shí)顯著高于CK和2S-BM處理；第二次膨大期時(shí)2S-BM處理顯著高于CK和S-BM處理；成熟期時(shí) CK 處理顯著低于其他處理；落葉期時(shí)2S-BM處理顯著高于CK和S-BM處理。2S-BM處理的土壤微生物生物量碳含量在幼果期和第一次膨大期時(shí)較低，在第二次膨大期、成熟期和落葉期時(shí)較高；S-BM 處理的土壤微生物生物量碳含量變化趨勢(shì)與2S-BM相反，前兩個(gè)時(shí)期較高，后3個(gè)時(shí)期較低。

圖3　不同還田處理對(duì)梨園土壤速效氮、磷、鉀含量的影響Fig. 3　Effects of different treatments on contents of soil available N， P and K in pear orchard

圖4　不同還田處理對(duì)梨園土壤有機(jī)碳含量的影響Fig. 4　Effects of different application treatments on contents of soil organic carbon in pear orchard

2S-BM 處理的土壤微生物生物量氮含量與微生物生物量碳含量變化相似（圖 6B），幼果期時(shí)顯著低于S-BM處理，第一次膨大期時(shí)顯著低于S和S-BM處理，第二次膨大期、成熟期和落葉時(shí)均為最高，其中第二次膨大期和落葉期時(shí)顯著高于其他各處理，成熟期時(shí)顯著高于CK處理。S-BM處理的土壤微生物量生物氮含量變化趨勢(shì)與微生物生物量碳含量的變化趨勢(shì)相同。

表2　不同還田處理對(duì)梨園土壤水溶性有機(jī)碳含量的影響 （mg/kg）Table 2　Effects of different treatments on contents of water soluble organic carbon in pear orchard

圖5　不同還田處理對(duì)梨園土壤微生物數(shù)量的影響Fig. 5　Effects of different treatments on quantity of soil microorganisms in pear orchard

2.6不同還田處理對(duì)梨產(chǎn)量的影響

由圖7可知，2013年各處理的梨產(chǎn)量無(wú)顯著差異，在12.7 ～ 13.4 t/hm2范圍內(nèi)。2014年各處理的梨產(chǎn)量有了顯著增長(zhǎng)，較上年產(chǎn)量增加63.0% ～ 214%，這與梨幼樹(shù)樹(shù)體的生長(zhǎng)和 2014年單果重的提高有關(guān)，2S-BM處理顯著高于其他各處理，2S-BM、S-BM 和S處理的梨產(chǎn)量較CK處理分別增加86.9%、17.8% 和28.7%，2S-BM處理的增產(chǎn)效果非常顯著。

圖6　不同還田處理對(duì)梨園土壤微生物生物量碳、氮含量的影響Fig. 6　Effects of different treatments on contents of soil microbial biomass carbon and nitrogen in pear orchard

圖7　不同還田處理對(duì)梨產(chǎn)量的影響Fig. 7　Effects of different treatments on pear yields

3　討論

3.1梨園秸稈還田條件下的秸稈腐解特征

秸稈腐解受到多種因素影響，水分和溫度是影響其腐解速率的兩個(gè)關(guān)鍵因素［14］。在高溫淹水條件下，90 天秸稈腐解率可達(dá)50% 以上，并且秸稈中的氮、磷、鉀養(yǎng)分釋放迅速，鉀的釋放率可達(dá)90% 以上［15-17］；而在常溫、土壤非淹水狀態(tài)下，秸稈的腐解需要更長(zhǎng)的時(shí)間，鉀素釋放緩慢［18-19］。本試驗(yàn)中，網(wǎng)袋浸濕后10 天內(nèi)秸稈有一定程度的腐解，之后由于水分和溫度的限制，秸稈腐解緩慢，而當(dāng)30 天后氣溫回升，雨水增多，微生物活性提高，秸稈開(kāi)始快速腐解，120天后秸稈中易分解的纖維素、半纖維素等物質(zhì)基本分解完全，秸稈腐解速率減緩，腐解率達(dá)50% 及以上。秸稈中氮主要以有機(jī)態(tài)存在，釋放較慢；磷含量較少，離子態(tài)的磷在前期迅速釋放；鉀含量很多，主要以離子態(tài)存在，在秸稈腐解過(guò)程中持續(xù)釋放［17］。加入腐解菌肥可以促進(jìn)秸稈腐解，秸稈的腐解率和氮、鉀釋放率都有不同程度的提高，但對(duì)磷的釋放率沒(méi)有影響；而當(dāng)秸稈用量增加時(shí)，腐解率和鉀的釋放率會(huì)下降，氮、磷的釋放率沒(méi)有顯著差異。

3.2梨園秸稈還田對(duì)土壤理化性狀的影響

秸稈還田量不同影響到梨園的土壤理化性狀，蔡太義等［20］研究表明，不同量秸稈覆蓋還田對(duì)土壤有機(jī)碳的影響不同；矯麗娜等［21］認(rèn)為，土壤有機(jī)碳含量和酶活性會(huì)隨秸稈添加量的增加而提高。在本試驗(yàn)中，當(dāng)秸稈還田量在45 000 kg/hm2時(shí)，0 ～ 10 cm土層的有機(jī)碳含量顯著增加，梨樹(shù)不同生育時(shí)期的土壤水溶性有機(jī)碳含量提高幅度在31.0% ～ 70.5%，土壤體積質(zhì)量減小，孔隙度增加；而當(dāng)秸稈還田量在 22 500 kg/hm2時(shí)，0 ～ 5 cm土層的有機(jī)碳含量增加幅度只為前者的一半，5 ～ 10 cm土層的有機(jī)碳含量沒(méi)有明顯增加，落葉期前的土壤水溶性有機(jī)碳含量提高幅度不顯著，土壤體積質(zhì)量基本沒(méi)有變化。

不同土壤深度處的養(yǎng)分含量不同，本試驗(yàn)中土壤堿解氮、速效磷、速效鉀和有機(jī)碳含量隨著土壤深度的增加逐漸降低，與閆瑞瑞等［22］研究報(bào)道一致。45 000 kg/hm2秸稈還田處理下土壤的速效養(yǎng)分含量在0 ～ 5、5 ～ 10和10 ～ 15 cm土壤深度處均得到顯著提高，而22 500 kg/hm2秸稈還田處理下只有土壤速效鉀含量和未施用腐解菌肥處理的土壤堿解氮含量在0 ～ 5 cm土壤深度處顯著提高，施用腐解菌肥的處理由于秸稈快速腐解對(duì)氮的需求使得土壤堿解氮的提升效果不明顯。因此，在梨園中進(jìn)行秸稈覆蓋還田，45 000 kg/hm2的秸稈用量可以較為明顯地提高土壤有機(jī)碳含量，降低體積質(zhì)量，增加土壤養(yǎng)分含量，而22 500 kg/hm2的秸稈用量可能需要超過(guò)兩年的時(shí)間才能產(chǎn)生比較明顯的效果。

3.3梨園秸稈還田對(duì)土壤生物性狀和梨產(chǎn)量的影響

土壤微生物對(duì)增加土壤肥力、改善土壤結(jié)構(gòu)、促進(jìn)自然界的物質(zhì)循環(huán)具有重要作用［23］，土壤微生物生物量碳、氮與土壤微生物數(shù)量密切相關(guān)，是評(píng)價(jià)土壤肥力的一項(xiàng)重要指標(biāo)［24］。秸稈還田可以為微生物提供碳源和氮源，增加微生物生物量，提高微生物的活性［25］，不同還田處理對(duì)土壤微生物和微生物生物量碳、氮的影響各不相同。45 000 kg/hm2秸稈還田處理的土壤放線(xiàn)菌數(shù)量在幼果期和第一次膨大期時(shí)顯著低于其他兩個(gè)秸稈處理，土壤細(xì)菌數(shù)量從第二次膨大期時(shí)開(kāi)始明顯高于其他處理，土壤微生物生物量碳、氮含量變化趨勢(shì)表現(xiàn)為前兩2個(gè)時(shí)期較低，后3個(gè)時(shí)期較高。其原因是大量的秸稈覆蓋使得春季土壤溫度升溫較慢（圖2），影響到微生物的數(shù)量和活性，從而限制了微生物生物量碳、氮含量的提高，隨著土壤溫度的提高，秸稈大量腐解，微生物數(shù)量和微生物生物量碳、氮含量得到明顯增加。22 500 kg/hm2秸稈還田施用腐解菌肥處理的土壤真菌數(shù)量在生育后期有明顯的下降，可能是因?yàn)槠湓诮斩捀膺^(guò)程中細(xì)菌的競(jìng)爭(zhēng)作用導(dǎo)致的。施用腐解菌肥對(duì)土壤微生物生物量碳、氮含量的影響不明顯。

在第二年試驗(yàn)中45 000 kg/hm2秸稈還田處理的梨產(chǎn)量有了極為明顯的增加，與其土壤養(yǎng)分的提高和質(zhì)地的改良密切相關(guān)。試驗(yàn)地梨園土壤黏重，犁底層堅(jiān)實(shí)，高量秸稈還田增加了土壤的有機(jī)碳含量，減小了土壤體積質(zhì)量，促進(jìn)了根系的下扎和樹(shù)體的生長(zhǎng)，從而提高了產(chǎn)量。由于樹(shù)齡較小，掛果量低，梨樹(shù)以營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)為主，不同秸稈還田處理對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響沒(méi)有顯著差異，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)后可能會(huì)有不同的影響。

4　結(jié)論

秸稈覆蓋量影響其對(duì)土壤的改良效果，當(dāng)秸稈用量在45 000 kg/hm2時(shí)覆蓋會(huì)顯著提高梨園土壤養(yǎng)分含量，降低土壤體積質(zhì)量，同時(shí)還能夠提高梨果產(chǎn)量。秸稈覆蓋對(duì)土壤的改良效果是由上到下的，本試驗(yàn)中0 ～ 5 cm土壤的養(yǎng)分含量提升效果更為明顯。此外，大量秸稈覆蓋在梨樹(shù)生育前期由于延緩?fù)寥罍囟忍岣?，?huì)明顯影響土壤微生物的數(shù)量和活性，這一狀況在梨樹(shù)生育后期會(huì)得到改變。在梨園管理過(guò)程中，可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐耐寥罓顩r，選擇合適的秸稈覆蓋量，在經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的腐解后將秸稈翻入土壤中，達(dá)到改良土壤的目的。

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Effects of Straw Decomposition Characteristics on Soil Properties of Pear Orchard

ZHAO Peng1，2， WANG Shuo1， YE Suying1， WANG Jie1， DONG Caixia1，2*， XU Yangchun1，2
（1 College of Resourcses and Environmental Sciences， Nanjing Agricultural University， Nanjing210095， China；2 Jiangsu Collaborative Innovation Center for Solid Organic Waste Resource Utilization， Nanjing210095， China）

Abstract：In order to investigate the effects of the straw decomposition on soil physical， chemical properties and biological properties of pear orchard， field experiments were carried out， treatments were included plastic mulching（CK）， straw mulching（S），straw mulching + decomposing bacterial manure（S-BM）， double straw mulching + decomposing bacterial manure（2S-BM）. The results showed that the decomposition rate was 62.4% for S-BM treatment， while were 50% for S and 2S-BM treatments. Release rates of nitrogen and potassium of S-BM treatment were the highest under straw mulching after 150 d. Straw mulching increased soil lowest temperature， decreased soil highest temperature and temperature amplitude. The content of soil dissolved organic carbon increased while soil bulk density decreased significantly in 2S-BM treatment. Straw mulching increased soil organic carbon content at 0 - 5 cm， 2S-BM treatment enhanced soil available nutrient content at 0 - 15 cm， and S and S-BM increased soil available potassium content at 0 - 5 cm， significantly. 2S-BM treatment increased the number of soil bacteria， fungi and the contents of soil microbial biomass carbon and nitrogen in the late growth stage of pear tree. In addition， pear yields of 2S-BM，S-BM and S treatments were 86.9%， 17.8% and 28.7% higher than the CK respectively. Straw mulching improved soil properties from top to bottom， and the effect of soil improvement was very obvious when the amount of returning straw was 45 000 kg/hm2in pear orchard.

Key words：Straw mulching； Decomposition characteristics； Soil microorganisms； Soil nutrients

中圖分類(lèi)號(hào)：S661.2

DOI：10.13758/j.cnki.tr.2016.021.010

基金項(xiàng)目：①農(nóng)業(yè)部948項(xiàng)目（2011-G27）和農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專(zhuān)項(xiàng)（2012013007）資助。

* 通訊作者（cxdong@njau.edu.cn）

作者簡(jiǎn)介：趙鵬（1991—），男，山西太原人，碩士研究生，主要從事梨樹(shù)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)研究。E-mail： 2012103122@njau.edu.cn