小麦、玉米轮作不同耕作方式对玉米季土壤微生物特性及产量的影响

小麦、玉米轮作不同耕作方式对玉米季土壤微生物特性及产量的影响报告人：刘淑梅导师：姜雯青岛农业大学Email:[e-mail]山东省自然降水多集中在7、8月份，总量一季有余两季不足，水资源短缺且分布不均是当地农业持续发展的重要限制因子。连续多年常规耕作措施（小麦季旋耕玉米免耕秸秆不还田）导致了土壤耕层变浅、养分水分库容减少、抗逆缓冲能力变差，造成作物产量低而不稳定。耕作是影响土壤质量及其可持续利用最深刻的农业措施之一，本试验将冬小麦和夏玉米两季耕作技术作为一体，采用旋耕、免耕、深松和深耕等多种耕作方式，并进行了组合和配置。一、研究目的意义不同耕作方式引起土壤固体、液体及气体三相物质的变化，改变并形成不同的土壤环境，对土壤微生物数量、群落结构组成及土壤微生物生物量造成影响。本试验对夏玉米农田土壤微生物特性及产量进行了研究，探讨周年不同耕作措施对土壤微生物数量、群落构成、微生物量碳氮和产量的影响，以期为实现山东省夏玉米高产稳产提供一定理论依据。•供试品种：郑单958（紧凑型品种）•试验处理：周年耕作措施8种，其中对照为常规耕作措施小麦季旋耕、玉米季免耕直播、秸秆不还田，随机区组设计，3次重复，小区面积330m2•田间管理：基肥（沃夫特控释肥，N:P2O5:K2O=22:8:12)600kg/hm2，不追肥•测定项目：玉米灌浆期9月20日取表层0-20cm土壤，测定细菌、真菌、放线菌数量，微生物量碳氮含量；成熟期测产。二、试验方案试验各个处理的情况试验处理代码试验处理说明CK小麦旋耕，玉米免耕直播，秸秆不还田W1M2小麦旋耕，玉米免耕直播，秸秆还田W2M2小麦免耕，玉米免耕直播，秸秆还田W3M2小麦深松，玉米免耕直播，秸秆还田W4M2小麦深耕，玉米免耕直播，秸秆还田W1M1小麦旋耕，玉米隔年旋耕，秸秆还田W3M3小麦深松，玉米隔年深松，秸秆还田W4M4小麦深耕，玉米隔年深耕，秸秆还田W、M字母分别代表小麦季和玉米季；下标1-4分别代表旋耕（15cm）、免耕、深松（35cm）、深耕（25cm）；秸秆还田指两季秸秆均还田，不还田两季均不还田旋耕秸秆还田深耕秸秆还田免耕秸秆不还田留茬免耕秸秆还田深松秸秆还田配套的机械深松机旋耕机深耕机三、主要研究结果（一）耕作方式对土壤可培养微生物种群数量的影响注：表中各项指标均在玉米灌浆中期9月20日取表层0-20cm土壤测定，表中不同字字母为P0.05水平差异显著。下同16.51a1.73b2.22abCK-14.4614.12ab104.963.55ab82.574.06aW4M4-38.0510.23ab48.872.58ab24.232.76abW3M3-61.596.34b152.944.38a-32.661.50bW1M1-7.6515.24a40.102.43ab42.233.16abW4M2-18.8613.39ab56.352.71ab-18.101.82bW3M2-33.0511.05ab82.203.16ab12.972.51abW2M2-20.1713.18ab23.152.13ab38.613.08abW1M2增加/%放线菌/(105CFU·g-1)增加/%真菌/(104CFU·g-1)增加/%细菌/(106CFU·g-1)处理与常规耕作措施（CK）相比，各耕作措施处理细菌数量没有显著差异，小麦季旋耕、玉米季隔年旋耕、秸秆还田真菌数量显著增加（150%），放线菌数量显著减少（60%）。（二）耕作方式中土壤可培养微生物三大菌群区系耕作方式影响可培养微生物群落中各类群微生物的组成、数量和各类群的比例。与常规耕作措施相比，小麦季深耕、玉米季隔年深耕、秸秆还田（W4M4)耕作方式最有利于增加微生物数量，而耕作措施小麦季旋耕、玉米季隔年旋耕、秸秆还田（W1M1）形成的土壤环境微生物数量最少。388.8342.46165.11.051.7357.09222CK41.64550.7525.64141.22.513.5573.72406W4M4-2.04380.8826.86102.32.522.5872.46276W3M3-43.99217.7829.1163.46.914.3868.88150W1M121.09470.8332.37152.41.592.4367.12316W4M2-18.06318.6142.03133.92.022.7157.12182W3M2-6.22364.6630.30110.52.863.1668.83251W2M213.66441.9329.82131.81.622.1369.69308W1M2平均占有率平均平均占有率平均平均占有率平均总菌数增加总菌数放线菌真菌细菌处理×104CFU•g-1两季免耕秸秆还田（W2M2）处理SMBC含量与对照相比显著增加（34%），qMB最高为2.69。小麦深耕玉米免耕秸秆还田（W4M2）处理SMBC含量比对照处理显著降低（43%），qMB最低为1.07。与常规耕作相比，各耕作处理SMBN含量、SMBC/SMBN没有显著差异（三）耕作方式对土壤微生物量碳氮的影响3.98ab54.32b1.89cd11.64bcd220.92bcW4M44.27a83.42ab2.31abcd12.20abc281.53abW3M33.68abc72.75ab2.63ab10.51d273.61abW1M11.82bc86.81ab1.07e12.60ab134.75dW4M23.84ab70.81ab1.97bcd13.55a265.71abW3M23.22abc106.22a2.69a12.21abc326.94aW2M21.61c105.73a1.64de10.88cd177.37cdW1M22.66abc87.30ab2.35abc10.11d237.13bcCKSMBC/SMBNSMBN(mg·kg-1)qMB（SMBC/SOC）(%)SOC(g·kg-1)SMBC(mg·kg-1)处理与常规耕作措施相比，小麦季旋耕玉米季免耕秸秆还田（W1M2）、小麦季深松玉米季免耕秸秆还田(W3M2)和小麦季旋耕玉米季旋耕秸秆还田(W1M1)处理产量增加显著。不同处理行粒数、穗粒数和百粒重差异显著，其中对照行粒数和穗粒数最少。穗行数和穗数差异不显著。6513.70ab33.53a6.07a501.02ab34.58a14.49aW4M46532.84ab32.15ab6.05a507.23ab35.51a14.28aW3M37314.71a32.64ab5.93a511.65ab35.47a14.42aW1M16696.28ab30.95b5.83a520.92a35.25a14.78aW4M27463.46a33.93a5.42a507.24ab34.56a14.67aW3M26784.11ab32.89ab6.11a495.69ab34.25ab14.47aW2M27271.00a32.17ab5.60a523.60a36.14a14.50aW1M25854.15b32.10ab6.17a465.25b31.75b14.67aCK籽粒产量（Kg/hm2）百粒重（g）穗数（104穗/hm2）穗粒数（粒）行粒数（粒）穗行数（行）处理（四）耕作方式对玉米产量及产量构成因素的影响1、受耕作方式的影响，土壤微生物数量差异显著。与常规耕作措施（CK）相比，各耕作措施处理细菌数量没有显著差异，小麦季旋耕、玉米季隔年旋耕、秸秆还田真菌数量显著增加（150%），放线菌数量显著减少（60%）。土壤3大微生物类群（真菌、细菌、放线菌）中各类群的比例产生了一定的变化。与常规耕作措施相比，小麦季深耕、玉米季隔年深耕、秸秆还田（W4M4)耕作方式最有利于增加微生物数量，而耕作措施小麦季旋耕、玉米季隔年旋耕、秸秆还田（W1M1）形成的土壤环境微生物数量最少。四、结论2、与常规耕作措施相比，各耕作措施土壤总有机碳（SOC）含量均有不同程度的增加。两季免耕、秸秆还田土壤微生物量碳(SMBC)含量显著增加38%，微生物商(qMB)最高；而小麦深耕、玉米免耕、秸秆还田耕作措施下SMBC显著降低43%，qMB最低。各耕作措施土壤微生物量氮（SMBN）、微生物量碳氮比（SMBC/SMBN）与传统耕作措施相比没有显著差异。3.周年耕作措施小麦季旋耕玉米季免耕秸秆还田、小麦季深松玉米季免耕秸秆还田和小麦季旋耕玉米季旋耕秸秆还田有利于增加玉米的籽粒产量。行粒数、穗粒数和百粒重受耕作措施影响显著，其中常规耕作措施行粒数和穗粒数最少。穗行数和穗数差异不显著。致谢本研究获公益性行业（农业）科研专项（200903007）和粮食丰产科技工程（2011BAD16B）资助。欢迎多提宝贵意见,谢谢！