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编号NO：河北农业大学现代科技学院毕业论文论文题目 不同促腐条件与秸秆还田方式 对土壤微生物量氮动态变化的影响 学生姓名 宋雅琼 学 号 2006614150121 成 绩 学部 生命科学学部 专业班级 环境科学0601班 指导教师姓名 _刘文菊_ 指导教师职称 教 授 材料目录：1、任务书 （ 1 ）份2、开题报告 （ 1 ）份3、文献综述 （ 1 ）份4、翻译文章及外文原文 （ 1 ）份5、开题报告记录表 （ 1 ）份6、阶段检查表 （ 1 ）份7、指导教师评阅书 （ 1 ）份8、专家评阅书 （ 1 ）份9、答辩评分表 （ 5 ）份10、答辩记录表 （ 1 ）份11、论文正文 （ 1 ）份12、其它材料河北农业大学现代科技学院毕业论文任务书学 院： 现代科技学院 教师姓名： 刘文菊 职 称： 教授 2010年3月15日专业名称环境科学论文题目不同促腐条件与秸秆还田方式对土壤微生物量氮动态变化的影响 题目来源十一五“国家科技支撑计划”粮食丰产科技工程项目（2006BAD02A08）目的意义：1、目的：本研究以河北省山前平原秸秆还田条件下现有小麦玉米轮作体系为试验对象，通过大田定点定位和实验室分析相结合的方法，明确秸秆促腐菌剂的应用与耕作方式下土壤微生物量N的动态变化规律。最终目的在于构建秸秆还田的最佳方式和促进秸秆腐熟的技术体系。2、意义：秸秆直接还田后的腐解过程主要是在土壤微生物作用下的生物化学过程。在对秸秆进行腐解的同时，土壤微生物利用秸秆中的碳源物质大量进行自身繁殖，将秸秆中的碳同化为微生物体碳，同时从土壤中吸取部分氮、磷等养分作为自身机体的组成部分。土壤微生物量在土壤物质和能量转换中起着极为重要的作用，它不仅能代表参与调控土壤中能量和养分循环以及有机质转化的对应微生物数量，而且能够反映出人为因素或其它干扰引起的土壤性质变化，对土壤环境的改变极为敏感。秸秆直接还田是向土壤加入大量新鲜有机碳源的过程，土壤微生物量碳、氮、磷会对对不同还田控制条件做出响应，同时不同的外源微生物制剂也会对对土壤微生物量有影响。这对于研究不同促腐条件与秸秆还田方式对土壤微生物量氮动态变化的影响具有重要意义。 可行性分析：研究条件：1、试验研究内容是当前农业生产中急需解决的问题，对生产有较强的指导意义；2、选地好：华北太行山山前平原自然条件优越，农田生态系统生产力高，属河北农业高产类型区，历来是重要的粮食产区；3、所采用的研究方法及分析测定方法成熟可靠，时间安排合理，整个试验可在预期的时间内完成；4、经费充足，实验设备配套，可支持试验的顺利实施；5、技术路线清晰，分工明确，能够完成预期目标。预期结果：不同的秸秆促腐菌剂与还田方式下对夏玉米季生育期内土壤微生物量N的动态变化规律。可能存在的问题：1、实验过程比较繁琐，试验中出现问题不易查找；2、土壤中微生物量N在土壤全氮中所占比例小，测定中可能会产生误差。进度安排：2011.11.20 开动员大会，听取院指导教师的动员报告；2010. 3.01 开始实习；2010.3.01-3.15 查阅相关文献资料，2010.3.15 下达任务书；2010.3.26-4.05 查阅有关资料，完成开题报告；2010.4.05 正式开题；2010.4.06- 5.15 开始试验；5.15 进行中期阶段检查；2010.5.24 处理数据，构思毕业论文的结构，撰写论文；2010.5.25-6.09 修改毕业论文；2010.6.12 毕业论文的答辩。专家意见：我国秸秆资源丰富，目前秸秆年产量高达数亿吨，秸秆还田是国内外研究的重点问题。该论文针对这一问题，从土壤微生物生物量的角度进行分析，拟对秸秆还田条件下不同耕作方式和不同微生物制剂对土壤微生物量N这一重要指标的影响进行分析研究，选题具有一定的科学性和先进性。试验方案设计合理，研究方法可行，同意立题。专家签字：年 月 日学院意见:（是否同意立题）院长： 年 月 日 生命科学 学部 环境科学 专业 宋雅琼 学生：现把 20092010 学年，第 二 学期的毕业论文安排下达给你，你本学期承担的毕业论文任务如下：1、依据本任务书中论文题目、目的意义、可行性分析的内容完成开题报告。2、按照开题报告的要求按期完成毕业论文各项工作的实施。3、完成毕业论文的撰写。4、完成毕业论文的答辩。 请按相关要求完成毕业论文任务。教师签字： 年 月 日河北农业大学现代科技学院毕业论文开题报告题 目： 不同促腐条件与秸秆还田方式 对土壤微生物量氮动态变化的影响 学 部： 现代科技学院 学生姓名： 宋雅琼 专 业： 环境科学 班级学号： 2006614150121 指导教师姓名： 刘文菊 指导教师职称： 教授 2010 年 3 月 25 日学生姓名宋雅琼专业班级环境科学学 号2006614150121指导教师刘文菊职 称教授所在学院现代科技学院论文名称不同促腐条件与秸秆还田方式对土壤微生物量氮动态变化的影响选题依据：一、理论依据农作物秸秆含有丰富的有机质、氮、磷、钾及微量元素等养分，是我国重要的有机肥源之一。过去，秸秆大多被作为燃料烧掉了，不仅未能充分利用，还污染了环境。秸秆还田，既可以增加土壤肥力，避免秸秆燃烧污染环境，又可以降低种田的成本，保温、保湿，提高作物抗灾害能力。但是，由于我国人均占有耕地少，复种指数高，倒茬间隔时间短，加之秸秆碳氮比高，不易腐烂，所以秸秆还田常因翻压量过大，土壤水分不适，施氮肥不够，翻压质量不好等原因，出现妨碍耕作，影响出苗、烧苗、增加病虫害等现象，有时甚至造成减产。为了克服秸秆还田的盲目性，减少秸秆燃烧带来的不利影响，对秸秆还田进行研究就显得十分必要。秸秆直接还田后在土壤中的转化是一个复杂的生物化学过程。在土壤、环境、秸秆本身性质等各种因素的综合影响下，其转化速率的大小一方面受限于土壤生物活性的高低，另一方面又必然对土壤生物活性产生重大作用，通过复杂的生物学效应影响到土壤内部的物质和能量运转，秸秆还田后土壤生物化学性质的动态变化规律对于评价秸秆直接还田技术措施的效果具有重要意义。土壤微生物量氮(microbial biomass nitrogen，MBN)是土壤有机氮的重要组成部分，它的数量虽少，但却控制着土壤中碳、氮养分循环，对土壤有机质含量、氮磷钾硫等养分的供给以及有机无机养分转化起重要作用，是土壤氮素转化的重要环节，也是土壤有效氮活性库的主要部分。土壤微生物量氮的基础含量能够反映土壤肥力状况及土壤的供氮能力。随着土壤氮素水平的提高，土壤中微生物量氮也会有所增加。在高氮土壤中，微生物总量随作物生长时间的延长而增加，氮在低氮土壤上，微生物总量在作物长到一定时间后，后有所下降。根际微生物通过吸收土壤中的大量养分，形成近根缓效供应的养分库，而且根际微生物固持氮导致根际土壤蛋白酶和酰胺酶活性高于非根际土壤；土壤酶活性的提高，进一步促进了根际微生物量的转化速度，使根际微生物氮的富集更加明显。二、目的意义1、目的：本研究以河北省山前平原秸秆还田条件下现有小麦玉米轮作体系为试验对象，通过大田定点定位和实验室分析相结合的方法，明确秸秆促腐菌剂的应用与耕作方式下土壤微生物量N的动态变化规律。最终目的在于构建秸秆还田的最佳方式和促进秸秆腐熟的技术体系。2、意义：秸秆直接还田后的腐解过程主要是在土壤微生物作用下的生物化学过程。在对秸秆进行腐解的同时，土壤微生物利用秸秆中的碳源物质大量进行自身繁殖，将秸秆中的碳同化为微生物体碳，同时从土壤中吸取部分氮、磷等养分作为自身机体的组成部分。土壤微生物量在土壤物质和能量转换中起着极为重要的作用，它不仅能代表参与调控土壤中能量和养分循环以及有机质转化的对应微生物数量，而且能够反映出人为因素或其它干扰引起的土壤性质变化，对土壤环境的改变极为敏感。秸秆直接还田是向土壤加入大量新鲜有机碳源的过程，土壤微生物量碳、氮、磷会对对不同还田控制条件做出响应，同时不同的外源微生物制剂也会对对土壤微生物量有影响。这对于研究不同促腐条件与秸秆还田方式对土壤微生物量氮动态变化的影响具有重要意义。三、国内外研究概况随着农业生产的发展和科学种田水平的提高，自九十年代以来，秸秆还田已在我国全面推广，各地都开展了秸秆还田的科学试验。目前秸秆问题己经引起各界的重视，国内外众多学者进行了广泛研究，使得秸秆还田面积逐年扩大（OeioJA et al.1991）。农作物秸秆是目前农业生产中的主要副产品，产量大，分布广。作物秸秆直接或间接归还于土壤，不仅有利于良好的土壤生态系统的构建，而且又同时有效解决了有机废弃物的资源化利用问题。因此，秸秆还田技术在现代农业生产中被大力提倡，且应用广泛，有关秸秆还田的效应研究已随之展开。植物生长需要大量的N素，施用肥是当前提高农作物产量最有效的手段之一，但 肥在大幅度促进农作物增产的同时，又因其挥发和淋溶损失，增加了农业生产成本，还造成一定程度的环境污染。因此提高肥利用率，降低肥损失，充分发挥肥在农业生产中的作用，对保护生态环境，促进农业的可持续发展具有重要意义。长期以来如何提高肥利用率一直是农业科研工作者重点研究的课题之一，已有研究表明促使无机氮肥的微生物固定是减少肥损失的有效途径，因此有关土壤微生物生物量的研究已引起国内外越来越多研究者的关注，国外对土壤微生物生物量的研究已从土壤微生物体内的组成成分及结构来阐明这部分的有效性，而国内在这方面的研究刚刚起步。近来，随着测试方法的不断改进和完善，土壤微生物量的研究日益受到国际土壤学界的重视，并取得了一些重要进展。在土壤有机质和养分循环，生态系统优化及环境与资源质量等方面都大大开阔了研究者的眼界，增加了新的知识。可以预计，在持续农业、 环境和资源保护方面土壤微生物量的研究将日益显示其巨大的潜力。研究方法、内容： 一、田间试验设计(08-09小麦玉米轮作中玉米季)1、试验地点选择：本试验预定于2009年6月-2009年10月在河北省辛集市马庄试验站壤质潮土上进行。2、品种确定：初步选定超高产品种丰玉4号3、实验设计：在玉米的关键生育期（苗期、拔节、大喇叭口时期、抽雄、收获期）采集以20cm为间隔，040cm土层土壤样品，分析土壤的微生物学指标。小区面积：36 m2 ，共计：540 m2 （包括小区间隔100 cm，留出边行200cm）不同还田方式： A. 小麦秸秆留茬 B. 小麦秸秆粉碎覆盖不同促腐菌剂：（1）CK （2）秸秆促腐菌剂一（3）秸秆促腐菌剂二南小区分布:A3A1A1A2A1A2A3A2A3B3B2B1B3B3B2B3B1B2小区面积6*6=36 m2，小区间隔1 m,，留出边行2 m，共6个处理，每个处理重复3次，合计6*3=18个试验小区。水肥管理设计：品种播种量复合肥水分管理丰玉4号密度为66.8万株/ha225（28：6：6）大喇叭口期灌水注: (1). 氮肥追施450 kg /ha(大喇叭口期追施)4、样品采集：动态土壤样品 在玉米的关键生育期：苗期、拔节、大喇叭口时期、抽雄、收获期，采集0-20cm，20-40cm土壤样品，样品采集后用冰盒保存立即运回，后在4下保存。土壤微生物量N的测定：1、土壤前处理：新鲜土壤测定前，先仔细除去土壤中可见的植物残体及土壤动植物残体，过2mm筛并混匀。将土壤置于密封的塑料桶中，在25度下密封7天，桶内放置适量水以保持相对湿度为100%，并放置一小杯1mol/l的溶液易吸收释放的CO2.2、熏蒸：称取经前处理相当于2.5g烘干基的新鲜土壤3份。将一份置于比色皿中，放入真空干燥器，并盛有一烧杯去乙醇氯仿，同时放入一小杯稀NaOH溶液以吸收熏蒸期间释放出来的CO2，干燥器底部还应加入少量水以保持湿度。采用真空泵抽真空，控制在0.09Mpa以下，使氯仿剧烈分沸腾35min。关闭真空干燥器，在25度暗室放置24小时，熏蒸结束后取出比色皿。3、提取： 将熏蒸的未熏蒸的两份土壤无损的转移到振荡瓶中，加入50ml 0.5mol/L K2SO4溶液提取液，充分振荡30min，用慢速定量滤纸过滤。如果滤液浑浊，应使用双层滤纸，或先离心再过滤。4、测定：取5ml提取液于50ml消化管中，加入0.25ml浓硫酸酸化后，至于电热板上110120下浓缩3小时，将溶液浓缩至12ml，冷却，再加入3ml浓硫酸、1ml Na2SO4，340环境下消煮3h（消煮时要盖上小漏斗）。消煮完毕后，将剩余液体定容至50ml，去10ml该液体于定氮管中，再加入10ml 10mol/L NaOH溶液，定氮蒸馏，同时用10ml硼酸溶液（20g分析纯硼酸溶于去离子水，定容至1L）吸收。定氮结束后，用0.001mol/L稀硫酸（需标定）滴定，溶液颜色由蓝色到紫色最终滴至微红色为滴定终点。5、计算：土壤微生物量氮：BN=EN/kEN式中EN为熏蒸与未熏蒸土壤的差值；kEN为转换系数，取值0.45（Jenkinson，1988；Brookes etal，1985b）进度安排： 2009.10.14 开动员大会，听取院指导教师的动员报告；2010. 3.01 开始实习；2010.3.01-3.15 查阅相关文献资料，2010.3.15 下达任务书；2010.3.26-4.05 查阅有关资料，完成开题报告；2010.4.05 正式开题；2010.4.06- 5.15 开始试验；5.15 进行中期阶段检查；2010.5.24 处理数据，构思毕业论文的结构，撰写论文；2010.5.25-6.09 修改毕业论文；2010.6.12 毕业论文的答辩。指导教师意见：该选题“不同促腐条件与秸秆还田方式对土壤微生物量氮动态变化的影响”，针对当前的热点问题之一“秸秆还田问题”，拟研究秸秆还田技术及微生物制剂对土壤微生物量氮的影响及其生育期内的动态变化特征，具有很强的代表性和一定的科学性。试验方案设计合理，研究方法可行，同意开题。 指导教师：年 月 日文献综述秸秆还田对土壤微生物量动态变化影响的研究进展宋雅琼（河北农业大学现代科技学院 河北保定 071000）摘要：我国秸秆资源丰富，更好的利用秸秆资源是一项非常重要的任务。秸秆还田技术，在有效利用秸秆资源的同时，也给土壤带来了大量的碳源物质，对改善土壤质量，保持土壤水分等都有很大的作用。秸秆直接还田后腐解过程主要是在土壤微生物作用下的生物化学过程，而土壤微生物生物量是土壤养分的储存库和植物生长可利用养分的重要来源，与微生物个体数量指标相比，更能反映微生物在土壤中的实际含量和作用，因而具有更加灵敏、准确的优点。本文从秸秆还田、土壤微生物生物量以及秸秆还田对土壤微生物量的影响等几个角度进行综述，对目前的研究现状进行了介绍。关键词：秸秆还田 土壤微生物量Research Progress Effects of Returning Straw into Field on Dynamic Change of Soil Microbial Biomass Song Yaqiong(Department Of Modern Science & Technology, Agricultural University of Hebei, Baoding 071000, China)Abstract: Straw is abundant in China. The better use of straw resource was a very important task. Technology of returning straw into field could use straw resource effectively, bring a lot of carbon source, improve the quality of the soil and keep the soil moisture. The decomposition processes of straw after fielding directly is the biochemical processes under the soil microbes, while microbial biomass is the repository of soil nutrients and the important source of available nutrients which can be absorbed by plants. Comparing to the number of individuals，it can reflect the actual content and function of microorganisms in the soil, thus it has the more sensitive and accurate advantages. This review will introduce the returning of straw, soil microbial biomass, effects of returning straw into field on dynamic change of soil microbial biomass, and the current research progress.Key words: Returning straw into field; Soil microbial biomass 农作物秸秆具有丰富的氮磷钾和微量元素成分，是重要的有机肥源之一。在我国，传统上作物秸秆是农村生活燃料和动物饲料的主要来源，是一项宝贵的资源。据相关资料统计，我国年生产秸秆约6亿t左右。为了有效地利用秸秆这项资源，近年来，农业部大力向全国农村推荐秸秆还田技术。秸秆还田，既可以增加土壤肥力，避免秸秆燃烧污染环境,又可以降低种田的成本，保温、保湿，提高作物抗灾害能力1。秸秆还田的方法分为整株还田技术、根插粉碎还田技术和传统沤肥还田技术2。秸秆还田具有很好的增产效果，特别对改造中低产农田，缓解我国氮、磷、钾的比例失调，弥补磷、钾化肥不足有十分重要的意义。在小麦玉米轮作体系中，小麦秸秆直接覆盖还田有助于保持土壤水分，降低土壤温度，增加土壤表层微生物量，其玉米产量随着小麦秸秆覆盖还田量的增加而增加3。与此同时秸秆直接还田还可以提高土壤的全氮含量。土壤微生物量(Microbial Biomass，MB) 指土壤中体积小于 5.0 103m3的生物总量，但活的植物体如植物根系等不包括在内，它是活的土壤有机质部分。广义的土壤微生物量应包括微生物碳(MB - C)、微生物氮(MB - N)、微生物磷(MB - P) 和微生物硫(MB - S)，它们均可采用氯仿熏蒸提取法测定3。土壤微生物生物量是土壤养分的储存库和植物生长可利用养分的重要来源，与微生物个体数量指标相比，更能反映微生物在土壤中的实际含量和作用潜力，因而具有更加灵敏、准确的优点，现已成为近年来国内外土壤学研究的热点之一4-5，土壤微生物是所有进入土壤的有机物质的分解者和转化者。土壤微生物在土壤中的绝对数量不大，土壤微生物碳(MB-C)一般为土壤有机碳的1%4%；土壤微生物氮(MB-N)为土壤全N的2%6%6；土壤微生物磷(MB-P)为土壤有机磷的3% 7；土壤微生物硫(MB-S)为土壤有机硫的1%3%。Hassink8研究发现，在粗质土中，MB-C占土壤全C的比例要比细土低，但在粗质土中，C、N转化快。污染物的存在不但影响生物量的数量，更重要的是影响其活性，从而进一步影响微生物对污染物的分解与转化的速度9。人们对环境和高产持续农业的日益关注要求人们研究和发展新的农业管理措施和手段来保护土壤和环境资源。农业中种植制度、轮作措施、有机残体的投入和施肥均对土壤微生物量有较大的影响。而微生物本身是有机物分解、养分转化的中介者，它们的数量及其活性直接影响着进入土壤中有机物和污染物的分解转化速度，因而影响作物的生长和环境的质量。提高土壤微生物数量和保持其较高的活性则是提高和保持土壤肥力，保护生态平衡和提高环境质量的前提9。国内外有关施肥措施对土壤微生物生物量的影响研究已有许多报道。秸秆直接还田后腐解过程主要是在土壤微生物作用下的生物化学过程。在对秸秆进行腐解的同时，土壤微生物利用秸秆中的碳源物质大量进行自身繁殖，将秸秆中的碳同化为微生物体碳，同时从土壤中吸取部分氮、磷等养分作为自身机体的组成部分，将土壤氮、磷养分同化为微生物体氮、磷10-13。研究表明，土壤微生物量N的周转速率一般较土壤有机氮快5 倍14，土壤微生物量P的年周转量至少是微生物量P的2倍15-16，微生物量N、P在调控土壤氮、磷对植物有效性和生态循环方面有重要意义17-18。因此，土壤微生物量在土壤物质和能量转换中起着极为重要的作用，它不仅能代表参与调控土壤中能量和养分循环以及有机质转化的对应微生物数量，而且能够反映出人为因素或其它干扰引起的土壤性质变化，对土壤环境的改变极为敏感。秸秆直接还田是向土壤加入大量新鲜有机碳源的过程，土壤微生物量碳、氮、磷必然对不同还田控制条件做出响应，而考察这些响应对评价秸秆直接还田技术措施的效应显然具有重要意义10。随着测试方法的不断改进和完善，土壤微生物量的研究日益受到国际土壤学界的重视，并取得了一些重要进展。在土壤有机质和养分循环，生态系统优化及环境与资源质量等方面都大大开阔了研究者的眼界，增加了新的知识。可以预计，在持续农业、环境和资源保护方面土壤微生物量的研究将日益显示其巨大的潜力3。参考文献：1 孙颉吗, 胡敏, 谢笔钧. 秸秆还田的效果与方法. 精细化工. 2000,7(17): 431。2 韩永俊, 尹大庆, 赵艳忠. 秸秆还田的研究现状. 农机化研究. 2003, 2: 39。3 王爱玲, 高旺盛, 黄进勇. 秸秆直接还田的生态效应. 中国农业资源与区划. 2000, 4(21):41.4 赵先丽, 程海涛, 吕国红, 贾庆宇. 土壤微生物生物量研究进展. 气象与环境学报. 2006,4(22): 395 陈安磊, 王凯荣, 谢小立. 施肥制度与养分循环对稻田土壤微生物生物量碳氮磷的影响. 农业环境科学学报2005 ,24 (6) :1094 1099.6 Brookes P C, Landman A, Pruden G,et al. Chloroform fumigation and the release of soil nitrogen: Arapid direct extraction method to measure MB-N in soil. Soil Biol &Biochem, 1985, 12: 837842.7 Brookes P C, Mcgrath S P. Effects of metal toxicity on the size of the soil microbial biomass. J of SoilSci, 1984, 35: 341346.8 Hassink J. Effects of soil texture and grassland management on soil organic C and N and rate of C and N mineralization. Soil Biol &Biochem, 1994, 26:12211231.9 王岩, 沈其荣, 史瑞, 黄东迈. 土壤微生物量及其生态效应. 南京农业大学学报. 1996,19(4): 4551。10 张电学, 韩志卿, 李东坡, 刘微, 高书国, 侯东军, 常连生. 不同促腐条件下秸秆还田对土壤微生物量碳氮磷动态变化的影响. 应用生态学报. 2005,10(16): 190311 Liang W(梁巍) ,Yue J (岳进) ,Wu J (吴吉力) , et al . 2003.Seasonal variations of soil microbial biomass respiration rate and CH4 emission in black earth rice fields. Chin J A ppl Ecol (应用生态学报) ,14 (12) :22782280 (in Chinese).12 Song Q2H(宋秋华) ,Li F2M(李凤民) ,Liu H2S(刘洪升) , et al .2003. Effect of plastic film mulching on soil microbial biomass in spring wheat field in semiarid loess area. 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Chin J Eco-A gric(中国生态农业学报) ,9 (2) :7274 (in Chinese).换成中文文献翻译 不同耕作体系对土壤微生物量动态变化的短期效应摘要：保护性耕作，尤其是免耕土壤，会使土壤剖面上有机库的分布发生变化。在长期的田间试验中，在以前的耕作土地上，这种土壤微生物量总量及其活动性（所呈现出来的）显著的分层现象一直作为免耕土壤的应用成果。我们的目的是研究在免耕农田上引进新品种后直至第一次收获期间的培养过程中，其土壤微生物量和无机碳在总量及活动性上的变化规律。这个试验是在阿根廷南美大草原的典型的湿润软土上进行的。剩余的植物残体，分别在05cm 和515cm的深度处，分三个时期进行取样测定微生物量和无机碳的总量及其活动性，三个时期分别为：小麦耕作期、小麦抽穗期和小麦成熟期。这种免耕方式的引入在土壤表层（05cm）中产生了一种植物残留物的积聚物，显示了在所有取样日期内随着深度的分层现象。在土壤表层最上面的5cm阶段，免耕条件下土壤微生物量活性和碳化度比传统耕作条件下高。土壤微生物量的总计和处理不同。活跃的土壤生物量的高效性和积极性与植物残留物( r2=0.617；P0.01 )和无机碳( r2=0.732；P0.01)有相互关系。因此，当前的微生物地上生物量和矿化碳直接影响残余量处理上的变化，而在我们的试验中微生物量的总量似乎并不是一种新的土壤管理形式的引入的早期指示剂。关键词：耕作体系 土壤微生物量 碳矿化 微生物量活性引言 传统的耕作方式可能会长期导致土壤有机质严重流失，导致土壤腐蚀现象增加和土壤结构缺失（Dalal and Mayer 1987; Haines and Uren 1990）。为了减少这些负面影响，许多作者提出了在一定条件下减少耕地系统的使用。保护耕地，特别是免耕，使得土壤中有机碳和氮分发生改变。在免耕土壤表层5cm到10cm处，土壤有机质的含量明显高于耕作土壤。然而，在新管理做法实施后，短期内很难检测到土壤有机质的变化。土壤微生物生物量是土壤有机质库的活性物质组成部分，它与有机物质分解和养分流失相关。有机池通常可以对残留物和耕作管理有良好响应，在长期试验中已经观测到对原来耕种的土地采取免耕之后会产生土壤微生物总量和活动会产生明显分层。有时，土壤微生物的这些变化会预先增加土壤含碳量，因此，微生物生物量可能是耕作发生变化的一个有用指标。范德和韦斯特拉特1987年提出了能在活跃状态量化微生物生物量总比例的方法，这种方法建立在具有容易代谢C源土壤的呼吸分析基础上，他们观察到总生物量在一个活跃的变化范围内（4%49%）。这个比例与一些土壤特征成正相关，如pH、有机氮和阳离子交换能力。其它作者已经观察到生物活性的增加，如在免耕土地上酶的产量。关于活性微生物及其活动管理新方法的引进的短期效应我们了解的还很少。此外，活性微生物总量有可能成为免耕措施引进后土壤环境改变的新指标。我们的目标是研究不同耕种系统变成作物土壤后第一个作物阶段总的土壤活性微生物和探矿化的进化。材料和方法实验地点位于阿根廷学院农学系在胡宁试验田（南纬3436，西经6055）。气候温和湿润，平均气温16，平均降水量1015mm。土壤上段30cm的主要特征有：1.4%的有机碳，0.12%有机氮，每克土壤7毫克P（布雷和库尔茨），pH值5.4和沙质壤土质地。在实验之前该地区管理按常规耕作，最后收成春小麦。 在1997年6月，两个耕作体系得到实施：（1）犁耕作，在此制度是5月中旬和8月中旬由犁翻耕土壤至15厘米（2）免耕，即土壤遭到直接钻探。实验进行了随机区组设计，每次处理有3个重复。每个区面积是715m，8月16日，每公顷区域种植上120公斤春小麦。7月施肥，每公顷使用100公斤尿素和30公斤重磷酸钙。由4个重复组成的膨体土壤样品随机从每个小区采集3次：（1）小麦分蘖（播种后30天），（2）小麦吐丝期（播种后63天），（3）小麦成熟期（播种后120天）。这些土壤样本 从两个土壤深处获得：0-5厘米和5-15厘米。将新鲜土壤样品进行匀浆，通过了一个2毫米筛后把的残留物的洗涤并且在60度下微波烘干。而且手动把植物残体从小麦根部分离。此外，4 个区域每个区域收集625平方厘米土壤表面残留物。总干物质残留量计算按照大于2mm处的总植物干物质量加上目前残留在土壤表面干物质的量。植物残留体中碳的百分比按照湿解法确定。微生物生物量通过熏蒸培养法测定新鲜土壤样品来计算。将90克湿筛土样（2毫米）放在400毫升瓶中。通过控制在一定条件下对非熏蒸土壤的CO2 - C生产在10-20天。为了将CO2- C转换为微生物C， 使用了一个0.45的因素。土壤的微生物生物量是靠范德和韦斯特拉特在1987年提出的技术得以量化的。土壤样品相当于达到平衡时田间持水量75的100土壤的湿重。然后，向每个样本中加入葡萄糖120毫克，酵母提取物30毫克，氯化铵15毫克，硫酸镁12毫克和磷酸二氢钾10毫克。这些瓶子放在20度下保温10小时。产生的二氧化碳被困在0.1 M NaOH溶液中。由范德和韦斯特拉特1987提出的公式计算活性土壤微生物生物量：活性土壤微生物总量=0.283CO2CO2=20度保温时产生的量为了把活性土壤微生物生物总量转换成生物碳，我们认为土壤微生物生物量占碳的50。土壤二氧化碳生产（矿化C）是由筛土（2毫米）新鲜样品来评估的。每个区域的两个相同样品（90克新鲜土壤）在30 度条件下保温10天。矿化碳被困在1 M NaOH溶液中，并用盐酸滴定。对不同采样日期耕作和深度对土壤成分的影响是通过双向方差分析的，包括免耕和深度。检测统计差异时，应用邓肯的多重范围试验以比较操作手段。变量之间的关系通过回归分析评价，统计意义的建立使用F -检验。结果和讨论图1是不同耕作方式对植物残体在深度上的分布情况的影响。有机池在所有抽样日期实施免耕，在开垦阶段植物残体质量与传统耕作差不多。犁耕制使表层下15 cm范围内的植物残体分布得以均一。而实施免耕后植物残体仍然留在土壤表层。在0-5厘米内，免耕土壤每克留有693毫克碳，传统的土壤每克留有451毫克碳。图1 在小麦耕作、抽雄和成熟三个期内，免耕和传统耕作制相比，植物残体在在深度上的分布情况。 免耕 传统耕作在耕种和抽雄期的时候，第一个5厘米范围内两种耕种系统中微生物生物量是相似的，（图2）。在翻耕和成熟期，这种有机物质池深度下降，但免耕时在吐丝期不下降。然而，0-5厘米范围内，与传统的耕作相比，免耕系统微生物集中活动较大。在所有的日期（图3），不翻耕的土壤比犁耕后土壤活性微生物量多23。在传统耕作中所有深度上土壤微生物生物量处于同等阶段。在免耕体统中，所有日期土壤活性成分都随深度增加而减少，在 0-5厘米深度37毫克，在5-15厘米深度29毫克。图2 在小麦耕作、抽雄和成熟三个期内，免耕和传统耕作制相比， 总的微生物生物量在深度上的分布情况。免耕 传统耕作图3 在小麦耕作、抽雄和成熟三个期内，免耕和传统耕作制相比，微生物生物量活性在深度上的分布情况。免耕 传统耕作在以往的研究中，减少耕地使用改变了植物残体随深度分布的情况，使得土壤表层微生物得以积累。根据这些调查结果，与翻耕土壤相比，免耕土壤微生物生物量在0-5厘米层较大，该活性土壤微生物生物量被定义为微型有机物。对于两个耕作系统在不同深度和取样日期，微生物生物量与植物残留量呈良好的正相关性（图4）。而总生物量不与植物残体相关。许多研究都发现，免耕土壤表面层微生物生物量会增加。但是随然经过长期实验，依然发现深层土壤微生物生物量有相反的趋势。当不同类型的土壤管理措施事实较长一段时间后，大概三年左右的时间，不同管理方法之间出现土壤微生物生物图4 两个耕作系统在所有处理、深度和取样日期下，微生物生物量与植物残留量之间的相关性。量产生了不同。与此对照，古普塔等在不同类型的生物耕作和残留管理推出第一年后对土壤微生物总量进行了评估。他们发现土壤管理新体系引进后土壤有更大的价值。在我们的研究中，土壤管理的新系统引进后， 0-5厘米深度处，在第一期作物阶段，土壤微生物总量并没有因为耕种手法不同而有所差异。与此同时，活性土壤微生物在土壤管理发生变化时立即做出反应。为了支持这些研究结果，Kandeler等在其试验的第一年（1999年）土壤表面最少耕层发现较高的木聚糖酶活动，这些高的活性酶可与较高数额的微生物量共同存在。每克干燥土壤活性微生物量为26.6ug碳到38.7ug碳。总的微 生物量为126ug碳到408ug碳。活性土壤微生物量占总的微生物量的8.5-28.4%。图5 在小麦耕作、抽雄和成熟三个期内，免耕和传统耕作制相比， 矿化C在深度上的分布情况。免耕 传统耕作这10天中，0-5厘米深处的土壤体外呼吸效应也被认为是受到土壤管理的影响（图5）。所有 采样日期中平均CO2-C生产量免耕比在犁耕作高80左右。以往的长期实验研究表明减少耕作土壤系统与犁耕作土壤相比，碳矿化量增加，尤其是在土壤表层一厘米深处。碳矿化量显示，所有采样日期中免耕土壤里植物残体和活性微生物生物量有相同分层。传统的耕作土壤的呼吸效应在耕作和吐丝阶段仍然与土壤深度相一致。免耕土壤在所有采样日期均表现出明显的分层现象：0-5厘米深处为碳矿化量为每克土壤298g，5-15厘米深处是每克土壤122g。在碳矿化量和微生物生物量活性有一种强烈的正相关性（图6）， 但碳化量与生物量总量的相关性不大（r=0.315，P）0.05）。由于具有积极的代谢特点的活性微生物生物量是总微生物生物量的构成部分，活性微生物生物量较高的土壤微生物活性值也较高。图6 在实验室，10天内，两个耕作系统在所有处理、深度和取样日期下，土壤微生物量活性和矿化C之间的相关性。免耕制度的引入改了土壤中植物残体的分布。随之而来的改变还有免耕土壤活性微生物生物量和碳化量的分层， 而微生物总生物量并没有因处理方式不同而出现明显差别。因此，活性微生物的生物量可以快速反映出残留物管理的变化，而在先前的研究中，总微生物量在新型土壤管理引进后似乎并不是一个早期变化指标。致谢：感谢布宜诺斯艾利斯大学TG01 1998-2000年方案对本研究的支持。河北农业大学现代科技学院 2010 届毕业论文（设计）开题报告记录表所在学部： 生命科学学部 专业班级：环境科学0601 时间：2010年 4月5日学 生 姓 名宋 雅 琼学 号220614150121指导教师姓名刘 文 菊职 称教 授毕业论文（设计）题目：不同促腐条件与秸秆还田方式对土壤微生物量氮动态变化的影响 审 核 小 组 成 员姓 名职 称备 注姓 名职 称备 注谢建治教授高志岭讲师刘树庆教授王晓敏讲师魏静副教授开题报告记录：宋雅琼同学介绍了“不同促腐条件与秸秆还田方式对土壤微生物量氮动态变化的影响”的目的意义，方法和内容。该研究为今后研究秸秆还田的最佳方式和促进秸秆腐熟的技术体系及其与土壤可持续利用提供合理依据，审核小组提问并提出修改意见，讨论后通过该论文的开题。审核小组评语：选题具有一定的科学性，设计方案合理，研究方法可行，可以达到预期效果，同意开题。审核小组组长：（签字）年 月 日学院意见：院长：年 月 日河北农业大学现代科技学院 2010 届毕业论文（设计）阶段检查表 学 部现代科技学院专 业环 境 科 学学生姓名宋 雅 琼学 号2006614150121题 目不同促腐条件与秸秆还田方式对土壤微生物量氮动态变化的影响 计划完成时间2010年6月工作进展情况2009.10.14 开动员大会，听取院指导教师的动员报告；2010. 3.01 开始实习；2010.3.01-3.15 查阅相关文献资