旱田改水田對黑土pH、電導率及幾種微生物的影響

頓圓圓+杜春梅+董錫文+王妍

摘要：為了了解長期旱田改水田對黑土理化性質和部分功能微生物的影響，選取旱田改水田5、10、30年的黑土為研究對象，對土壤pH、電導率及磷細菌、纖維素分解菌進行研究。結果表明，隨著旱田改水田年限的增加，土壤的pH逐漸降低，其中，旱田改水田5年時pH下降顯著（P<0.05）；土壤電導率先顯著升高（P<0.05）后降低，其中，旱田改水田年限為5年時，電導率最高；有機磷細菌、無機磷細菌、纖維素分解菌都呈先減少后增加的趨勢，其中，有機磷細菌在旱田改水田10年時平均數量最少，無機磷細菌、纖維素分解菌在5年時平均數量最少。

關鍵詞：黑土；旱田改水田；pH；電導率；微生物

中圖分類號：S344.1+7；S153；S154.38+1 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）03-0459-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.03.015

Effects of Transforming Dryland into Paddy Field on pH， Electrical Conductivity and Microorganiams of Black Soil

DUN Yuan-yuan， DU Chun-mei， DONG Xi-wen， WANG Yan

（College of Life Science， Jiamusi University， Jiamusi 154007， Heilongjiang， China）

Abstract： To understand the effects of transforming dryland into paddy field on soil physical， chemical properties and some functional microorganisms， black soil was sampled in the field which transformed dryland into paddy field for 5， 10 and 30 years respectively， and the pH value， electrical conductivity， phosphobacteria and cellulose decomposition microorganisms were investigated. The results showed that pH of soil value decreased gradually with the increasing of years that transforming dryland into paddy field. Among them， soil pH value of 5 years paddy field decreased significantly（P<0.05）. Electrical conductivity of soil increased significantly（P<0.05） in first five years and then decreased gradually. The number of organic phosphobacteria， inorganic phosphobacteria and cellulose decomposition microorganisms appeared to be an increasing trend and then decreased. The numbers of organic phosphobacteria were the least in first 10 years， and inorganic phosphobacteria， cellulose decomposition microorganisms was the least in first 5 years of transforming dryland into paddy field.

Key words： black soil； transforming dryland into paddy field； pH； electrical conductivity； microorganisms

由于種植水稻可以使農民增產增收，近年來，旱田改水田種植方式越來越多，許多黑土土壤也由旱田改為水田用于水稻生產[1]。黑土旱田改水田會導致土壤生態環境的變化，影響土壤微生物的多樣性與數量，而土壤微生物可以反映土壤質量的變化，是土壤質量評價指標體系中重要的組成部分[2-5]。土壤微生物不僅參與土壤結構的形成，調節植物的生長發育，還可以促進土壤營養元素及能量的轉化與循環，是維持土壤環境、提高土壤肥力的重要因素[6-9]。因此，研究黑土旱田改水田對土壤pH、電導率及土壤微生物影響對農業生產具有重要意義。目前，關于長期黑土旱田改水田對土壤微生物影響的研究還比較少，故開展此項研究，以期為黑土土壤的可持續利用提供重要的理論依據。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

土壤樣品采集于黑龍江省佳木斯市樺川縣（北緯46°54′，東經130°42′），選取旱田改水田年限分別為5、10、30年的地塊為研究對象，以臨近的旱田為對照（旱田改水田年限計為0年），取樣地面積為667 m2，利用五點法分別采集深度為0～5、5～10、10～20 cm的土壤，各土壤樣品去掉枝葉、石塊，均單獨裝袋帶回實驗室備用。

1.2 土壤pH、電導率測定及微生物分離

土壤pH和電導率分別用PHB-8型酸度計和DDS-11A型數顯電導率儀測定，土水比分別為1∶2.5和1∶5。

稱取10 g新鮮的土壤樣品放入裝有90 mL無菌水的三角瓶（放入15～20個已滅菌的小玻璃珠）中，振蕩20 min，使土壤樣品被充分打散，按10倍稀釋法制成10-1～10-5的土壤稀釋液。將適宜濃度土壤稀釋液涂布于選擇培養基上，進行微生物培養。每個土壤樣品做3次重復，在適宜溫度下培養3～5 d后觀察計數。無機磷細菌、有機磷細菌及纖維素分解菌的培養基均按常規方法配制[10]。

1.3 計數及統計

微生物數量統計采用平板菌落計數法，并計算出每克干土所具有的菌落數。其計算公式為：每克干土中所含菌落數=（同一稀釋度平板上菌落平均數×稀釋倍數）/原菌樣品體積×（1-含水率）。所有數據均采用Excel和SPSS軟件進行統計分析，運用Pearson相關系數估測各變量之間的相關性。

2 結果與分析

2.1 旱田改水田對土壤pH的影響

土壤pH是土壤基本的理化指標之一，它與土壤各養分的有效性密切相關，可以影響土壤微生物的活動和土壤的結構，對土壤中的氧化還原、沉淀溶解等有重要的作用[11，12]。

由圖1可知，隨著旱田改水田年限的增加，土壤的pH降低，其中，旱田改水田5年時pH下降最明顯（P<0.05）。其原因可能是旱田改水田后土壤的含水量變化影響離子在固相和液相之間的分配、鹽類的溶解與解離，進而影響了土壤的酸堿度[13]；也可能與長期使用肥料有關，在一定的作用范圍內，使用有機肥對土壤的酸堿度具有微調與緩沖作用[14]，但是人們為了增產增收，長期過量使用肥料，這些肥料中往往帶有Cl-和SO42-等強酸性離子，它們隨肥料的大量施用進入土壤，僅有很少一部分被作物吸收，大部分則殘留于土壤中，導致土壤pH下降[15]。

2.2 旱田改水田對土壤電導率的影響

電導率是土壤基本理化性質的另一個重要指標，它包含了土壤養分與理化特性的豐富信息[16]，能夠反映土壤中的鹽分、水分、有機質含量、孔隙度等參數的變化[17]。在土壤科學中，常用電導法估測土壤的可溶鹽含量[18]，土壤溶液中鹽濃度的高低與作物生長直接相關。測定分析土壤溶液的鹽濃度對作物生長的影響有著重要的意義[19]。

由圖2可知，隨著黑土旱田改水田年限的增加，電導率先顯著升高（P<0.05）后降低，其中黑土旱田改水田年限為5年時電導率最高。這可能是因為旱田改水田后土壤的水分、通氣狀況等條件發生了改變，秸稈還田的有機物量較多，腐殖化系數高，導致土壤中的有機質含量高，吸附交換性離子的能力增強，使電導率升高[20]，并且種植多茬植物后根系富集了較多的礦物元素，導致土壤中鹽分離子增加，土壤電導率也會升高[21]。

2.3 旱田改水田對磷細菌及纖維素分解菌的影響

磷是植物生長必需的營養元素之一，是植物生長發育的重要物質基礎[22，23]。雖然農田土壤中磷素含量較高，但是中國2/3的耕地土壤缺磷，因為這些磷素大多以難溶性有機和無機態磷形式存在，不易被植物吸收利用[24，25]。磷細菌包括有機磷細菌（解磷菌）和無機磷細菌（溶磷菌）兩大類，它們可以將土壤中有機磷和難溶性無機磷轉化為可溶性無機磷[26，27]，進而被植物吸收利用。纖維素分解菌在大氣碳素循環中有重大作用，其分布與土壤性狀、肥力有密切關系，其纖維素分解強度的大小也是表征土壤微生物量和土壤肥力的一項重要指標[28]。

由表1可知，黑土旱田改水田后，有機磷細菌、無機磷細菌及纖維素分解菌數量都顯著降低（P<0.05），隨著旱田改水田年限的增加，3種功能菌都呈先減少后增加的趨勢。從總體上看，有機磷細菌在旱田改水田10年時數量最少，無機磷細菌、纖維素分解菌在旱田改水田5年時數量最少。

2.4 相關性分析

由表2可知，電導率與有機磷細菌、無機磷細菌及纖維素分解菌數量呈極顯著負相關（P<0.01），pH分別與無機磷細菌和纖維素分解菌呈極顯著（P<0.01）和顯著（P<0.05）正相關，3種功能菌之間相關性極顯著（P<0.01）。這說明土壤pH、電導率、磷細菌與纖維素分解菌之間關系密切，它們共同影響著土壤中磷素和碳素的轉化與循環，進而影響植物對礦質元素的吸收與利用[29]。

3 小結

通過對黑土長期旱田改水田土壤的pH、電導率和3種功能微生物的變化研究，得到如下結論：①隨著旱田改水田年限的增加，土壤的pH逐漸降低，土壤酸化現象越來越嚴重；②長期旱田改水田對土壤電導率影響較大，前期電導率顯著增加，5年后電導率逐漸降低；③在一定年限內，旱田改水田不利于有機磷細菌、無機磷細菌、纖維素分解菌的積累，但超過一定年限后，3種功能菌的數量都有所增加。

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