不同耕作措施对黄土高原区域大豆根际土壤微生物量、酶活性和养分的影响

ActaAriculturaeBorealiＧoccidentalisSinicag:/网络出版日期:２０１９Ｇ０４Ｇ１６　doi１０．７６０６i．ssn．１００４Ｇ１３８９．２０１９．０４．０１５j

://///网络出版地址:httns．cnki．netkcmsdetail６１．１２２０．S．２０１９０４１３．０９４８．００２．htmlpk

不同耕作措施对黄土高原区域大豆根际土壤

微生物量、酶活性和养分的影响

()西北农林科技大学农学院,陕西杨凌　７陕西省循环农业工程技术研究中心,陕西杨凌　７１．１２１００;２．１２１００

２２２２

,郝嘉琪１,,,林　玥１,王维钰１,冯永忠１,

、、摘　要　选择免耕(秸秆覆盖(地膜覆盖(和起垄覆膜(NT)SM)PM)RPM)４种保护性耕作措施为研究对象,以传统耕作(为对照,通过测定根际土与非根际土的微生物量、酶活性及养分质量分数,研究不同耕作CT)()措施对不同微域土壤碳氮质量分数及微生物特征的影响.结果表明:土壤微生物量和酶活性均呈现根际１且与对照相比,各保护性耕作处理均有提高.R＞非根际的规律,PM和SM处理的根际土壤微生物碳质量分数分别提高５微生物量氮的富集率则分别达到４１．７８％和２４．６２％,８．１３％、４６．０４％;NT、SM、RPM处理的蔗;(糖酶活性较CT处理分别提高了１１３．３５％、１１３．１０％、７４．７５％(P＜０．０５)２)４种不同保护性耕作措施的土根际土壤的全氮、铵态氮、硝态氮和有机碳质量分数均高于非根际土壤,各处理均表现出一定程度的富集,其中全氮和硝态氮的富集率以R分别为１根际土壤的养分质量分数、酶活PM处理最高,６．９％和４５．０６％.(３)性以及微生物生物量之间的相关性程度高于非根际土壤,根际土壤中微生物量与酶活性之间存在着显著的正相关性,过氧化氢酶和蔗糖酶这２种酶均与养分间显著相关,而脲酶则无显著相关.综上,在黄土高原区域内,秸秆还田和起垄覆膜更有利于改良土壤理化性状和提高土壤生物学特性.关键词　根际和非根际;土壤微生物量;土壤酶活性;土壤养分;黄土高原区域

壤养分质量分数均有提高,其中R效果更加明显,并且有效降低了土壤pPM和SM与CT相比差异显著,H.

()中图分类号　S３４２．１　　　文献标志码　A　　　　　文章编号　１００４Ｇ１３８９２０１９０４Ｇ０６２０Ｇ１１

　　土壤微生物是土壤生命活体的主要组成部

分,参与了土壤发生发育的全过程,并为植物提供

１]

.土壤微生物量广义上的定义是可利用的养分[

]３３２

,体积小于５×１的土壤中总生物量[包括０mμ

细菌、真菌、放线菌和一些小型动物等等.土壤微

系统中物质循环和能量流动起重要作用,在参与养分循环的同时,也影响着土壤有机质的转

８Ｇ９]

.同时,化[根际土壤酶的活性及种类同样决定

土壤养分的利用情况,从而关系到作物对养分的

]１０

,吸收与利用[由于根际土壤微生物及酶的作用

生物量促使土壤有机质和营养养分两者的转变和

３]

,循环[参与土壤中有机质的分解和腐殖质的形

所产生的根际效应使根际土壤养分状况发生变“,截留效应”这种效应在土壤养分含量较贫瘠的

]１３

.有研究指出不同农田管理区域内尤为明显[

１１Ｇ１２]

,化[有研究显示,植物根际对土壤养分具有

成.土壤微生物量碳、氮也被大量研究者作为体现土壤微生物活性和土壤肥力状况的一个重要指

４]

.土壤酶主要来源于微生物、标[动植物残体及]５

,其代谢过程中产生的分泌物[在土壤生态系统

措施能够影响土壤根际和非根际区域的微环境,进而影响土壤养分状况、土壤微生物及酶活性.

]１４

昌龙然等[的研究发现垄作免耕的方式可以显

中发挥着积极的作用,在土壤营养物质转化、有机

]６

.质分解等过程中扮演重要的角色[

著增加根际土壤有机碳和颗粒有机碳的含量,有

]１５

利于土壤有机碳组分的稳定;宋霄军等[研究表

根系是农田生态系统重要及地下组成部分,

具有吸收、合成和储存养分及有机物的功能,是作

]７

.根际微生物在土壤生态物与土壤的动态界面[

明长期深松处理能够有效增加根际土壤的有机碳和全氮含量,提高根际土壤的β葡糖苷酶、纤维ＧＧβ收稿日期:２０１９Ｇ０２Ｇ０４　　修回日期:２０１９Ｇ０３Ｇ１１

).基金项目:陕西省科技统筹计划(２０１６KTCL０２Ｇ１１

:第一作者:林　玥,女,硕士研究生,研究方向为高效农作栽培制度.EＧmaillink１２３０＠１２６．comy:通信作者:冯永忠,男,教授,主要从事农业区域发展与循环农业研究.EＧmailfenz＠nwsuaf．edu．cngy

４期林　玥等:不同耕作措施对黄土高原区域大豆根际土壤微生物量、酶活性和养分的影响􀅰６２１􀅰

二糖苷酶等活性;也有研究者指出保护性耕作能够提高根际土壤真菌、细菌及放线菌的数量,并促

]１６

.总进根际土壤磷酸酶及多酚氧化酶的活性[

之后的根际和非根际土壤微生物量、酶活性以及土壤养分的变化趋势,探讨不同微域土壤对保护性耕作模式的响应,为黄土丘陵沟壑区运用合理的耕作方式,选择和评价保护性耕作措施,改善土壤环境和提高土壤养分效率提供理论依据和技术支撑.

体而言,研究不同农田管理措施对根际土壤养分循环、微生物特性及酶活性的影响,有利于进一步探究土壤养分,尤其是土壤碳氮与土壤微生物及酶活性的相互关系,对于阐述农田生态系统功能对农田管理措施的响应具有重要的意义.

黄土高原是世界最大的黄土沉积区,位于中国西北部地区,该地区是中国重要的农业区之一,一直以来人们对资源的长期不合理利用以及传统耕作技术的使用,使该区表层土壤结构疏松,严重

１７]

,制约了黄土高原旱区农业持续发展[采用合理

１　材料与方法

１．１　研究区概况

选择中国科学院水利部水土保持研究所神木侵蚀与环境试验站作为试验地,试验站地处于陕.该流域地处黄土高原与鄂尔３８°４６′~４８°５１′N)多斯高原的结合部,呈现片沙覆盖的黄土丘陵地貌,是晋陕蒙水蚀风蚀交错带强烈侵蚀中心,是非属于中温带半干旱气候,年平均气温为８．无４℃,且多以暴９月降雨量占全年降雨量的７７％以上,

雨形式出现.试验期间当地气候条件见图１.干燥度为１．降雨多发生在每年夏季,其中６至８,西省神木县六道沟小流域(１１０°２１′~１１０°２３′E,

的耕作措施,对于促进坡耕地的农业长远发展有重要意义.近年来,对该区域内土壤养分、微生物特性及酶活性影响的研究逐渐受到重视,但有关土壤微生物及养分特征的研究多集中在不同植被

１８Ｇ１９]

,类型下[保护性耕作对根际土壤养分及生物

２

,常典型的生态脆弱区.该流域面积为６．９km

学特性的研究尚不多见.本研究以传统耕作为对照,选取免耕、秸秆覆盖、地膜覆盖和起垄覆膜４种保护性耕作措施,通过分析长期的保护性耕作

,霜期为１历史平均降雨量为４平均６９d３７．９mm,

图１　试验区气温与降雨量变化

Fi．１　Monthlhanesofairtemeratureandpreciitationinresearchareagycgpp

１．２　试验设计

本试验属长期定位试验,始于２００８年５月初,在试验开始前,当地农民在该地块内种植土(豆,坡度为１春季至秋季为农用地,冬闲期２．５°.该地２间为撂荒地)００８年试验初始耕层土壤的

－１－１

４４g􀅰k７０g􀅰kg,全磷０．g,全钾６．

－１－１

􀅰k碱解氮１速效磷３．０．５６m１０gg,g􀅰kg,－１基本性状如下:有机碳３．全氮０．７３g􀅰k５０g,

－１－１

􀅰k􀅰k速效钾６m２．９０mgg,gg.

、采用随机区组设计,设置传统耕作(免CT)

、、、耕(秸秆覆盖(地膜覆盖(起垄地NT)SM)PM)).每种处理各设膜覆盖(共５个处理(表１RPM),研究为２大豆行距２均匀０１８Ｇ０４Ｇ１８播种)０cm,撒播,生长过程中均不施用农药和化肥,其余田间

小区面积１．４个重复小区,５m×１５m.供试大

,豆品种为‘晋豆２播种期为每年４月中旬(本１’

􀅰６２２􀅰西　北　农　业　学　报

表１　试验处理

Table１　Thedescritionoftreatmentsp

处理　Treatment

传统操作,翻耕

Traditionaltillaeg

土地免耕,不覆盖任何杂物

,Notillaenocoveraewithanebrisggyd

描述　Descritionp

２８卷

传统耕作(CT)

Conventionaltillaeg免耕(NT)NoＧtillaeg

秸秆覆盖(SM)StrawＧmulching地膜覆盖(PM)Plasticmulching

起垄地膜覆盖(RPM)Ridinndplasticmulchinggag

􀅰h秸秆横向覆盖,还田量为５５００km－２g

,,􀅰hTraditionaltillaestrawmulchinstrawcoveraewith５５００km－２gggg

地膜横坡平铺,局部覆土,膜间种植

,,PlouhinndlainlasticmulchturnsthesoilsurroundintheplasticthenplantineＧggaygpggb

tweentheplastic在垄两侧播种,然后再用地膜覆盖整个垄上部分,垄沟不覆盖;垄顶中线与下一个垄顶中线

,之间间距１垄高００cm３０cm

,,Plantinnbothsidesofridethenmulchinntheentireridenocoveraeonfurrow;goggogg

,,sacebetweenneihborinridetoidlines１００cmrideheiht３０cmplantinrosonpgggpmgggcp

bothsidesofrideg

管理措施均依照当地常规田间管理.５个处理均在同日播种,地膜覆盖和秸秆覆盖也在播种当日１．３　测定项目与方法

１．３．１　土样采集　２０１７年７月采集根际与非根际土壤.采集时采用S形取样法在各处理试验小区内选取植株,挖取有完整根系的土体,采用抖落法收集根际土,轻轻抖动植株,落下不含根系的土壤视为非根际土,然后用软毛刷将根表面附着的不易抖落的土壤收集至样品袋中作根际土.将各小区的土壤样品混合均匀后放入保温箱,带回实验室过２mm筛:部分土样保存于４℃冰箱,用于测定土壤微生物生物量、硝态氮、铵态氮和土壤

２０]

.完成[

２　结果与分析

(’)和相关性分析,用ODuncansriin９．３作图.g

２．１　不同耕作处理土壤微生物量碳氮质量分数

的差异

分析发现,各耕作处理方式下的土壤根际的微生物量碳、氮质量分数全部高于非根际土壤.从图２看出,与传统耕作(相比,其他处理根CT)际的土壤微生物碳质量分数显著提高(P＜

),其中,起垄覆膜(和秸秆覆盖(０．０５RPM)SM)根际的土壤微生物碳质量分数分别提高了

酶活性;另一部分室温风干后研磨,过０．１５mm筛,用于测定土壤全量养分.

１．３．２　土壤指标测定　使用半微量凯氏法测定

;土壤全氮(采用重铬酸钾加热法测定有机碳TN)

非根际土壤中４种保护性耕５１．７８％和２４．６２％,

作处理的微生物碳质量分数均高于C体现为:T,除RRPM＞NT＞PM＞SM＞CT,PM之外各处理差异不明显.比较各耕作处理,RPM的根际、非根际微生物碳质量分数总体高于其他各处理,呈现出良好的根际富集作用,富集率为１７．５％.从各处理土壤微生物氮质量分数分布来看:与传统耕作(相比,CT)RPM和SM处理的根际土壤RPM处理和SM处理的富集率分别达到４８．１３％和４６．０４％.非根际土壤微生物量氮质量分数与＞CT.

蔗糖酶和过氧化氢２．２　不同耕作处理土壤脲酶、酶活性的差异

在一定差异,各处理根际土壤中保护性耕作农田的３种主要酶活性均高于非根际土壤.对于根际土壤而言,保护性耕作处理NT、SM、RPM较CT

由图３可知,不同耕作措施下土壤酶活性存,微生物量氮质量分数显著增加(其中P＜０．０５)

通过TKSOOC分析仪(TOCＧLCPH２４浸提后,

岛津)测定微生物量碳(和微生物CNＧ２００,MBC)

]２１

.采用苯酚钠量氮(次氯酸钠比色法[测MBN)Ｇ

(;使用K流动分析仪法测定铵态氮SOC)Cl浸提Ｇ

＋－

(;和硝态氮(采用氯仿熏蒸NH４ＧN)NON)Ｇ３Ｇ

采用高锰酸h每克土生成葡萄糖的毫克数表示;

]２１

),钾滴定法[测定过氧化氢酶(酶活性Catalase１．３．３　数据分析　采用SPSS２２．０软件对所得

数据进行ANOVA方差分析、多重比较用１h每克土消耗的KMnO４体积数表示.

采用３,二硝基水杨酸比NH３ＧN的毫克数表示;５Ｇ

２１]

),色法[测定土壤蔗糖酶(酶活性以２Invertase４

),定土壤脲酶(酶活性以２Urease４h每克土生成

根际的趋势相似,表现为RPM＞SM＞PM＞NT

４期林　玥等:不同耕作措施对黄土高原区域大豆根际土壤微生物量、酶活性和养分的影响􀅰６２３􀅰

(),下同P＜０．０５

;不同小写字母表示不同处理间根际土差异显著性　　图柱上不同大写字母表示不同处理间非根际土差异显著性(P＜０．０５)

;DifferentcaitallettersmeanthesinificantdifferencebetweendifferenttreatmentsinnonＧrhizosheresoildifferentlowercaseletＧpgp

,tersmeanthesinificantdifferencebetweendifferenttreatmentsinrhizosheresoilresectivel．Thesinificantlevelsis０．０５,thesamegppygbelow

图２　不同耕作处理根际和非根际土壤微生物量碳、氮质量分数

Fi．２　Massfractionsofsoilmicrobialcarbonandnitroenbiomassinrhizoshereggp

andnonＧrhizosheresoilunderdifferenttillaetreatmentspg

于非根际土而言,SM、RPM、NT、PM较CT处理均显著增强了过氧化氢酶活性,增幅分别为

然而,仅R９．７０％、６．７９％、６．６１％和５．０９％;PM

处理显著增强了非根际土蔗糖酶活性,其余处理间差异均不显著;与此同时,不同处理间根际土和非根际土的脲酶活性差异均不大.

２．３　不同耕作措施对土壤碳氮质量分数和pH的影响

态氮、硝态氮和有机碳质量分数均高于非根际土壤,且各处理根际土壤对养分截存效应明显.而H则表现为根际土壤低于非根际土壤.通过比p

较不同耕作处理下土壤全氮质量分数的差异得出,RPM和SM处理不同微域的土壤全氮质量分,数均显著高于传统耕作(且各处理的P＜０．０５)根际土壤对土壤全氮质量分数均有一定的富集效处理最小,为５．５２％.在根际微生境中土壤铵态果,其中以R富集率为１PM处理最高,６．９％,PM其中SM和RPM处理的质量分数均显著高于

－１－１

为５．CT处理,５４m７５mg􀅰kg和４．g􀅰kg,氮质量分数表现为SM＞RPM＞NT＞PM＞CT,

由表２和表３可以看出,根际土壤的全氮、铵

图３　不同耕作处理根际和非根际土壤酶活性比较Fi．３　SoilenzmeactivitintherhizoshereandnonＧgyyprhizosheresoilsunderdifferenttillaetreatmentspg

较CSM处理的富集程度同样为处理间最大,T

组提高２同时,２．７１％,RPM和SM这２种处理方式都显著提高了非根际土壤中的铵态氮质量分

处理均显著增强了过氧化氢酶和蔗糖酶活性(),其中SP＜０．０５M、RPM、NT的过氧化氢酶活

性分别提高了１蔗糖酶活０．６３％、８．６２％、８．０８％,性分别提高了１１３．３５％、１１３．１０％、７４．７５％.对

－１

数,较CT处理分别提高１．２７m２１g􀅰kg和１．

－１

􀅰kmgg.而硝态氮质量分数在根际土壤中表

非根际土壤SM处理与CT处理间差异均显著,

现为:其中RRPM＞SM＞NT＞PM＞CT,PM和

􀅰６２４􀅰西　北　农　业　学　报

２８卷

有相似的趋势,硝态氮水平高低依次为RPM＞SM＞PM＞NT＞CT.RPM处理的有机碳质量、分别高出２根际)CT处理,４．８７％(２９．９４％(,非根际)其次为S其有机碳质量分数同M处理,分数在不同微域的土壤中均为最高,显著高于

处理均显著降低根际土壤p与此同时,仅H,

RPM处理显著降低了非根际土的pH.总体来说,与NT和PM处理相比,RPM和SM处理对于根际和非根际土壤养分质量分数的提高和土壤肥力的增强均有更明显的效果,并且降低了土壤

样显著高于CT处理.pH方面,NT、SM、RPM

Table２　MassfractionofnutrientandpHinrhizoshereandnonＧrhizosheresoilsunderdifferenttillaetreatmentsppg

处　理

Treatment

CTNTSMPMRPM

部位

Position

根际Rhizosherep根际Rhizosherep根际Rhizosherep根际Rhizosherep根际Rhizosherep

－１)(􀅰k全氮/gg

Totalnitroeng

􀭵±表２　不同耕作处理下根际与非根际土壤的养分质量分数与p􀭵)H(xsx铵态氮/

－１)(􀅰kmgg

Ammoniumnitroeng

硝态氮/

－１)(􀅰kmggNitratenitroegn

H.p

非根际NonＧrhizosherep非根际NonＧrhizosherep非根际NonＧrhizosherep非根际NonＧrhizosherep非根际NonＧrhizosherep

０．５１±０．０３ab０．４６±０．００B０．６２±０．０４a

０．４４±０．０２B

０．４７±０．０４b

２．６８±０．１５C３．２１±０．２４BC３．８９±０．３６A３．４２±０．１０AB４．７５±０．２２ab３．９５±０．１０A４．４４±０．１６b５．５４±０．２７a４．５０±０．３９b

３．２１±０．２８c

２．２８±０．０９bc２．８４±０．３０ab２．３４±０．３３bc１．９３±０．２１A２．２５±０．１８A３．２６±０．０７a１．９９±０．４３A１．９７±０．１６A

１．７４±０．０３A

１．９９±０．１１c

３．２４±０．０８B４．１０±０．１３b

３．７８±０．２３b

有机碳/

－１)(􀅰kggOranicgcarbon

Hp８．２２±０．０２a

３．４４±０．１１AB８．２９±０．０３AB３．９１±０．１５AB８．２６±０．０４AB３．８２±０．５０AB８．２７±０．０１AB４．２１±０．１２A４．７２±０．２０a

８．２１±０．０４B８．０４±０．０２d

４．０６±０．１８b

８．２０±０．０１ab

４．７１±０．０７a

８．１３±０．０１c

８．１６±０．０３bc

８．３２±０．０１A

０．５５±０．０４A０．４５±０．０１B０．５４±０．０３A０．６４±０．０５a０．４８±０．０５b

表３　不同耕作处理下土壤养分的富集率

％

有机碳

Oraniccarbong

１６．７０１９．１０２０．４６２０．４６１２．０５

铵态氮

Ammoniumnitroeng

１９．６８４０．１９４２．３９２９．９９２０．３９

硝态氮

Nitratenitroeng

１４．６８１６．０１４２．６４２１．４３４５．０６

Table３　Enrichmentrateofsoilnutrientunderdifferenttillaetreatmentsg

处　理

Treatment

CTNT

全氮

Totalnitroeng

１０．８１１２．８４１６．９０５．５２６．８６

微生物量及酶活性２．４　根际和非根际土壤养分、

间的相关性

酶活性之间的相关性程度高于非根际,说明根际范围内物质循环活动更加活跃.对于根际土壤而

RPM

PM

SM

由表４可以看出,根际土壤养分与微生物量、

３　讨论

＋

NH４ＧN间均存在显著或极显著负相关.

３．１　不同耕作措施对土壤根际微生物量的影响

土壤微生物生物量一般被看成是土壤活性有机物的一部分,作为土壤养分循环与周转的中间物质,尽管其仅占土壤有机质的很小一部分,但起的作用很大,在营养物质的转化和供应等过程中

]２２

.土壤微生物量碳(扮演重要的角色[和MBC)

言,过氧化氢酶、MBC和MBN均与蔗糖酶、

－

但NON和SOC间存在显著或极显著正相关,３Ｇ也均与p同理,过H间存在显著或极显著负相关;

＋－

氧化氢酶与蔗糖酶均与NH４ＧN、NON和SOC３Ｇ间存在显著或极显著正相关,但也均与pH间存＋－在极显著负相关;TN与NH４ＧN、NON、MBN３Ｇ

和过氧化氢酶间存在显著或极显著正相关,与

土壤微生物量氮(不仅是土壤微生物量的MBN)重要表征,同时也是有机碳灵敏指示因子和氮素

２３]

.前人的研究表明,矿化的重要组分[根际土壤

H间存在极显著负相关.对于非根际土壤而p

＋

言,SOC与MBC间、TN与蔗糖酶及NH４ＧN间

受到根系的影响较大,由于根系代谢所分泌的碳水化合物是根际微生物的主要碳源和能量来源,使根际微区中的土壤获得了充足的有机物质和营

均存在极显著正相关,而pH与TN、SOC、

４期林　玥等:不同耕作措施对黄土高原区域大豆根际土壤微生物量、酶活性和养分的影响

表４　根际与非根际土壤养分、微生物量和酶活性的相关性分析

,mTable４　Correlationanalsisbetweensoilnutrientsicrobialbiomassandenzmeyy

activitiesinrhizoshereandnonＧrhizosheresoilspp

项目

Item

微生物量碳微生物量氮过氧化氢酶蔗糖酶

MBCMBNCatalaseInvertase

１

０．３８７１

０．７６８∗∗

０．４６０∗０．４７２∗１０．３６４０．０７５０．０２４０．３０６０．４５９∗０．７４４∗∗－０．２３７

０．５９３∗∗０．５３９∗１０．８１７∗∗０．１１７０．２４３０．３８１－０．４１９０．２８５

脲酶

Urease０．０６００．０７３０．２９７０．３９３１０．３４７０．１２５０．１４２０．３２７

全氮

TN

硝态氮铵态氮

－＋NONNHN３Ｇ４Ｇ

０．１９００．３３３

􀅰６２５􀅰

有机碳

SOC

Hp

微生物量碳MBC

微生物量氮MBN蔗糖酶Invertase脲酶Urease全氮TN

０．３３８０．５９４∗∗０．６８２∗∗０．６３４∗∗０．４７２∗０．６６８∗∗０．４０２０．６７５∗∗０．１３９０．３０２１０．１４７１

０．４８９∗

０．５２１∗－０．５０８∗

过氧化氢酶Catalase０．２４５－０．０６３０．２０２０．４４１０．４６２∗０．４１００．３５１０．３３００．２３９０．３５００．３８６０．１６５－０．３１４－０．２９４０．６２６∗∗０．１１４

０．７８８∗∗０．６０６∗∗－０．６２６∗∗０．７１７∗∗０．５１４∗－０．６３９∗∗０．１４３０．４４２１

０．４５７∗０．５３１∗－０．５９０∗∗

０．５１０∗－０．６８７∗∗０．５４２∗－０．３９８

１－０．５４２∗

０．０５７

－０．５０６∗

０．６６６∗∗－０．７５４∗∗

－硝态氮NON３Ｇ

０．６１６∗∗

＋铵态氮NH４ＧN

Hp

有机碳SOC

∗

０．７２０∗－０．０６４

““注:表示在０．表示在０．左下方为非根∗∗”０１水平显著相关,∗”０５水平显著相关.右上方为根际土壤养分和酶活性间的相互关系,际土壤养分和酶活性间相互关系.

０．１０９－０．６０４∗∗０．０９６

０．５０１∗０．２８７

∗

－０．５８２∗－０．４５８∗

０．５５９∗１

,rihtoftableshowedthecorrelationanalsisbetweensoilnutrientswithenzmesabilitnrhizosheresoilandbottomＧleftoftablegyyyip,showedthecorrelationanalsisbetweensoilnutrientswithenzmesabilitinnonＧrhizosheresoilsresectivel．yyyppy

]２４

.本养物质,进而使根际土壤的微生物量增大[

:“;“,Note∗∗”indicatesasinificantdifferenceat０．０１level∗”indicatesasinificantdifferenceat０．０５levelresectivel．ThetoＧggpyp

研究表明,不同耕作方式下根际土壤的MBC和

体现出明显的根际正效应,MBN均比非根际高,

２５Ｇ２６]

.在本研究中,与前人的研究结果基本一致[

３．２　不同耕作措施对根际土壤酶活性的影响

与土壤肥力的形成和演化过程,是土壤中具有生物活性的蛋白质.土壤酶活性显著受到水分、温度等的影响.前人的研究结果已经表明,土壤酶活性的根际分布特征均表现为以植物根系为中心,向四周逐渐减小的变化规律,表现出根际土壤

]３２Ｇ３３

.在本研究酶活性比非根际土壤更强的趋势[

]３１

,土壤酶主要来源于土壤微生物的活动[参

由于大豆生育期内未施用化肥,根际微生物活动所需的能量主要来源于作物根系代谢活动所释放

２６Ｇ２７]

,的低分子量有机物和土壤中的养分[CT处

理中根系代谢能力较弱,所释放的有机物质有限,除此之外根系自身的生长同样需要土壤中的养分,致使根际微生物数量降低,根际土壤MBC和

MBN也均处于较低的水平.相反,RPM和SM处理的根际微生物量显著性增高.这是因为秸秆在土壤腐解过程中释放有机质及其他营养物质,为土壤中微生物生长和繁殖给予了适宜的条件,刺激了微生物的生长,同时,秸秆覆盖下的表层土壤由于积累了大量来源于秸秆的有机质,能与外界进行物质和能量交换,为微生物提供了大量的碳源和能量,促进了土壤中微生物旺盛的活原因可能为在水土流失更易发生的坡耕地,起垄覆膜阻隔了土壤和大气之间的交换,减少了热量

]３０

.充足的水分是影响微生物生和水分的散失[

２８Ｇ２９]

.起垄覆膜的微生物量远高于覆膜处理的动[

中,与非根际土壤相比,各处理根际土壤的脲酶、蔗糖酶及过氧化氢酶的活性均有所增强,这是由于根系分泌了大量有机物,这些分泌物有效促进了微生物的活动,使得根际微域中有更多更丰富的微生物存在,从而促进了根际土壤更频繁的物

]３４

.质交换活动[

通过分析不同处理间根际土壤土壤酶活性可

知,RPM和SM处理显著增强了根际土壤过氧化氢酶、蔗糖酶活性,该结果与前人的研究基本一

３５Ｇ３６]

.相比常规耕作措施,致[秸秆还田和起垄覆

膜具有较强的蓄水保墒能力,间接了土壤的酶活性,适宜的土壤水热条件提高了土壤微生物的代谢产酶能力,并最终引起土壤酶活性的提外的能源,提高了土壤微生物生物数量和微生物生物量的碳氮质量分数,同时也刺激了更多的包括土壤酶在内的一些分泌物的产生,从而大大提

３７Ｇ３８]

.此外,高[由于秸秆还田后,为微生物供应额

长必须的环境条件之一,而起垄覆膜具有良好的蓄水保墒的效果,促进了微生物的生长活动,进而提高了土壤微生物量.

􀅰６２６􀅰

３９]

.高了土壤酶的活性[

西　北　农　业　学　报

２８卷

良好的根际正效应,且不同保护性耕作措施提高了大豆根际土壤对碳氮质量分数的富集率,更有有利于大豆地下部生长及养分吸收利用.同时,相比非根际土壤,根际土壤中酶活性、微生物量以及土壤养分具有显著的相关性,说明微生物量碳氮、过氧化氢酶及蔗糖酶对于该试验区域的土壤养分具有较好的指示作用.此外,长期保护性耕作措施能够提高土壤根际和非根际微生物量碳氮及酶活性,酸化土壤,促进土壤养分,其中以秸秆３．３　不同耕作措施对土壤理化特性及其相关性

的影响

前人对于秸秆还田、免耕、起垄覆膜等保护性耕作措施改良土壤理化性质,调节土壤水、肥、气、

]４０Ｇ４１

,热之间关系等方面已经开展了大量的研究[

本研究同样表明,秸秆还田和起垄覆膜处理显著提高了土壤根际及非根际土壤碳氮质量分数,并降低了土壤pH.

本研究发现,不同耕作处理下的植物根际土

壤的全氮、铵态氮、硝态氮和有机碳质量分数的富集水平有所区别.由于试验地处于水土资源和土地生产力破坏和损失较大的区域,土壤养分的质量分数较低,通过长期的保护性耕作措施,植物的根际效应更为明显.这主要是因为在条件比较恶劣的环境下,植物需要吸收土壤中更多的养分以维持自身的正常生长

[４２

]土壤无机态氮的重要组成部分.铵态,氮是作物能够吸收和硝态氮作为

利用的有效态氮.本研究认为,保护性耕作加速了土壤氮素矿化,尤其在根际范围内,使得硝态氮的质量分数均有升高且根际的升高更加明显,说明根际土壤能够富集一定量的无机氮素,这与多数研究结果一致

[４２Ｇ４３]

处理根际土壤的有效养分.此外(硝态氮,本研究中、铵态氮不同)的变耕作

化幅度高于全量养分,说明在土壤养分循环的过程中,有效态养分较全量养分对于根际的变化有着更加敏感的响应.

土壤微生物和酶共同影响土壤的相关物质转化和能量流动,是一个评估土壤肥力的重要相关

性指标[

４４]

酶活性以.及很多微生研物究量认之为间土普壤遍养存分在质显量著分数相和关

性[４５Ｇ４６]

性以及养分指标间的相关性程度均高于非根际.在本研究中,根际土壤中微生物量、酶活

,这与刘钊等

[４７

]在黄土高原区域内研究结果基本

一致.本研究中根际土壤与相近MB[

N间均存在显著相关M性BC与,

与前S人OC间、研究结T果N

４８]

间、蔗糖酶.而根际与土壤土S壤OC过间氧同化样氢存酶在与显土壤著氮的素相之关性,说明土壤酶活性与土壤养分以及微生物量之

间存在可能的专性作用[

４９Ｇ５０]

　.结论

在研究周期内,大豆根际土壤、微生物生物

量、养分质量分数以及酶活性均高于非根际,存在

还田和起垄覆膜的效果最为明显.总体而言,在黄土高原区域内,秸秆还田和起垄覆膜更有利于改良土壤理化性质和提高土壤生物学特性.

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bialactivitnderdifferentveetationtesontheLoessyugyp,[]():PlateauChinaJ．Geoderma,２０１１,１６１３４１１５Ｇ１２５．

JournalooilBiolo２０１２,５０:１２７Ｇ１３６．fSgy,

[]杨　超,李　正,等．绿肥对植烟土壤酶活性及土５０　叶协锋,

４４５Ｇ４５４．

]:壤肥力的影响[植物营养与肥料学报,J．２０１３,１９(２)

conservationtillaeonsoilmicrobesquantitiesandenzmegy]activitiesindrultivation[J．ChineseJournalooilycfS,,ZHANGXJLIUJH,LILJetal．Effectsofdifferent

incororationonsoilenzmeactivitiesandfertilitntoＧpyyi():Science,２０１３,１９２４４５Ｇ４５４．

baccoＧlantinoils[J]．PlantNutritionandFertilizerpgs

YEXF,YANGCH,LIZH,etal．Effectsofreenmanureg

,EffectsofDifferentTillaeMeasuresonSoilMicrobialBiomassEnzmegyActivitiesandNutrientsinRhizoshereSoiloftheLoessPlateaup

(,N,Y;１．ColleeofAronomorthwestA&FUniversitanlinhaanxi　７１２１００,China２．ShaanxiProvinceResearchggyyggS

,)CenterofReccleAriculturalEnineerinndTechnoloYanlinhaanxi７１２１００,ChinaygggagyggS

１２１２１２１２

,HAOJ,WANLINYueiaiGWeiuandFENGYonzhonqygg

,

,

,

,

,Abstract　Toexloretheeffectoftillaemeasuresoncarbonandnitroencontentandmicrobialpgg

,,,characteristicsinrhizosheresoilfourconservationtillaemeasuresincludinoＧtillae(NT)pggng,microbialbiomassenzmeactivitndnutrientcontentinrhizoshereandnonＧrhizosheresoil．Theyyapp

:()resultsshowed１Therhizosheresoilhadhihermicrobialbiomassandsoilenzmeactivithanpgyyt,nonＧrhizosheresoilandconservationtillaetreatmentshadthesametendencomaredwiththepgycp

,control．Inrhizosheresoilthemassfractionofmicrobialbiomassoraniccarbonincreasedbpgy,,,strawmulchinSM)lasticmulchinPM)andridinndplasticmulchinRPM)wereselectＧg(pg(ggag(,edassubectsinthisstudwhileconventionaltillae(CT)wasusedasacontrol．Wedeterminedthejyg

creasedb１３．３５％,１１３．１０％,and７４．７５％,resectivelP＜０．０５)．(２)Thesoilnutrientmassy１py(

,fractionincreasedinfourconservationtillaemanaements．EseciallRPMandSMhadsinificantＧggpyg

５１．７８％inRPMand２４．６２％inSM,andtheenrichmentrateofmicrobialbiomassnitroenreachedg

４８．１３％inRPMand４６．０４％inSM;TheenzmeactivitfrhizosheresoilinNT,SM,RPMinＧyyop

􀅰６３０􀅰西　北　农　业　学　报

２８卷

lihernutrientmassfractionthanthecontrolCT,andthesoilHwaseffectivelreduced．ThetoＧyhgpy

,,talnitroenammoniumnitroennitratenitroenandoraniccarbonintherhizosheresoilwereggggp,hiherthanthoseinthenonＧrhizosheresoilandeachtreatmentshowedenrichmenttoacertainexＧgp

,tent．TheRPMhadthehihestenrichmentrate１６．９％fortotalnitroenand４５．０６％fornitrateniＧgg,troenmassfractionresectivel．(３)ThecorrelationbetweentheindexesofrhizosheresoilwasgpyphiherthanthatofnonＧrhizosheresoil．Therewasasinificantositivecorrelationbetweenmicrobialgpgpbiomassandenzmeactivitnrhizosheresoil．Bothcatalaseandsucrasewerecorrelatedwithsoilyyip

,,nutrients．withtheexcetionofurease．InsummarintheLoessPlateaureionridinndplasticpyggga;;;Keords　RhizoshereandnonＧrhizoshereSoilmicrobialbiomassSoilenzmeactivitiesSoilnuＧppyyw

;trientsLoessPlateaureiongFoundationitem　ShaanxiProvincialScienceandTechnolooordinationPlan(No．２０１６KTCL０２ＧgyC)１１．link１２３０＠１２６．comy

Received　２０１９Ｇ０２Ｇ０４　　　　Returned　２０１９Ｇ０３Ｇ１１characteristics．

mulchinisconducivetoimrovinoilhsicalandchemicalroertiesandimrovinoilbioloicalgpgspypppgsg

,,m::Firstauthor　LINYuefemaleasterstudent．Researchareaefficientfarminstem．EＧmailgsy

,m,p:Corresondinuthor　FENGYonzhonalerofessor．Researchareaariculturalreionalggggpga

:develomentandcirculararicculture．EＧmailfenz＠nwsuaf．edu．cnpggy

(:)责任编辑:成　敏　ResonsibleeditorCHENGMinp