JournalofAgriculturalResourcesandEnvironment
June2015Vol.32No.3：296-304··秸秆还田对长期连作棉田土壤微生物量碳氮磷的影响郭成藏，李鲁华，黄金花，刘军，杨志兰，魏飞，刘建国*
（新疆兵团绿洲生态农业重点实验室，石河子大学，新疆石河子832003）
摘SMBN、SMBP）氮、磷（SMBC、要：通过棉花长期连作定点微区试验，研究了秸秆还田条件下长期连作棉田土壤微生物量碳、含量
研究结果表明：秸秆还田可以显的变化规律，为衡量和评价秸秆还田对长期连作棉田土壤质量和肥力的影响提供科学的理论依据。SMBN、SMBP含量，SMBC、SMBN、SMBP含量逐渐升高；随着连著提高不同土层SMBC、且随着连作年限增加，秸秆不还田条件下，SMBN、SMBP含量下降，0耀20cm土层秸秆还田条件下连作5、10、15年SMBC比无秸秆还田条件下分别增加作年限增加SMBC、
20.8%、67.2%、70.4%，SMBN比无秸秆还田条件下分别增加22.2%、81.2%、85.4%，SMBP比无秸秆还田条件下分别增加22.3%、99.65%、27.8%和7.15%；0耀20cm土层连作30年的SMBP含量比连作5、10、15、20年和25年的分别增加了65.7%、6.9%、34.2%、1.4%
81.2%、85.3%；秸秆还田条件下，0耀20cm土层连作30年棉田SMBC比连作5、10、15、20年和25年分别增加了116.6%、86.2%、101.6%、28.9%和7.99%；0耀20cm土层连作30年的SMBN含量比连作5、10、15、20年和25年的分别增加了114.1%、82.1%、
氮、磷的含和2.22%。不同土层间微生物量差异表现为0耀20cm>20耀40cm>40耀60cm。秸秆还田可以显著提高连作棉田微生物量碳、量，且可以缓解棉花连作的不利影响，有利于提高土壤质量和土壤肥力。关键词：棉花；秸秆还田；长期连作；棉田；微生物量S181中图分类号：
A文献标志码：
2095-681903-0296-09文章编号：（2015）
doi:10.13254/j.jare.2014.0354
EffectsofCottonStrawIncorporationonSoilMicrobialBiomassCarbon,NitrogenandPhosphorusinLong-TermContinuousCroppingCottonField
GUOCheng-zang,LILu-hua,HUANGJin-hua,LIUJun,YANGZhi-lan,WEIFei,LIUJian-guo*
（KeyLaboratoryofOasisEcologyAgricultureofXinjiangBingtuan,ShiheziUniversity,Shihezi832003,China）
Abstract:Thisstudyexploredtheeffectofstrawincorporationonthecontentofsoilmicrobialbiomasscarbon（SMBC）,microbialbiomassnitrogen（SMBN）andmicrobialbiomassphosphorus（SMBP）inthecontinuouscroppingcottonfield.Resultsshowedthatcottonstrawincor原
pingincreasing,thecontentofSMBC,SMBNandSMBPwereallremarkablyraisedinthestrawincorporationtreatment.However,withthetimeofcontinuouscroppingincreasing,thecontentofSMBC,SMBNandSMBPwereallremarkablydeclinedinthestrawremovaltreatment.In0耀20cmsoillayer,comparedwiththestrawremoval,bothSMBCcontentandSMBNcontentwith5,10,15yearscontinuouscropping
porationcouldincreasethecontentofSMBC,SMBNandSMBPsignificantlyindifferentsoillayers.Besides,withthetimeofcontinuouscrop原
treatmentsinthestrawincorporationtreatmentwereincreasedby20.8%,67.2%,70.4%and22.2%,81.2%,85.4%,respectively,andthetion,in0耀20cmsoillayer,comparedwiththe5,10,15,20,25yearscontinuouscropping,bothSMBCcontentandSMBNcontentin30yearscreasedintheorderas0耀20cm>20耀40cm>40耀60cm.Consequently,cottonstrawincorporationcouldsignificantlyincreasethethecontent
SMBPcontentinthestrawincorporationtreatmentwasincreasedby22.3%,81.2%,85.3%,respectively.Underthecottonstrawincorpora原wereincreasedby116.6%,86.2%,101.6%,28.9%,8.99%and114.1%,82.1%,99.65%,27.8%,7.15%,respectively,andtheSMBPcontentofsoilmicrobialbiomasscarbon,microbialbiomassnitrogenandmicrobialbiomassphosphorusinthelong-termcontinuouscroppingcottonfield,besidesitcouldalleviatethenegativeimpactofcottoncontinuouscropping,sothatitwouldbebeneficialtoimprovethesoilqualityandsoilfertility.
Keywords:cotton;strawreturning;long-termcontinuouscropping;cottonfield;microbialbiomass
in30yearswasincreasedby65.7%,6.9%,34.2%,1.4%,2.2%,respectively.ThecontentofSMBC,SMBN,SMBPindifferentsoillayersde原
2014-12-15收稿日期：
（31260307）基金项目：国家自然科学基金项目
（1989—）作者简介：郭成藏，男，硕士研究生，研究方向为农田生态环境。E-mail:1021296961@qq.com
*通信作者：刘建国E-mail:l-jianguo@126.com
—296—http://www.aed.org.cn
等：郭成藏，秸秆还田对长期连作棉田土壤微生物量碳氮磷的影响
土壤微生物量是指土壤中体积小于50滋m3的生
是土壤有机质和物总量，它是活的土壤有机质部分，
N、P、S等转化和循环的动力，并参与土土壤养分C、
土壤养分的转化壤中有机质的分解、腐殖质的形成、
维持土壤肥循环等各个生化过程；是衡量土壤质量、力和作物生产力的一个重要指标[1-7]。土壤微生物量受
前人进地理条件、气候、土地利用方式等因素的影响。行的多是秸秆还田结合施肥、秸秆还田结合水分管理、不同的秸秆还田量、不同的还田方式和连作对农而且是集中田生态系统中土壤微生物量影响的研究，
在作物生长一季或几季的短期农田系统[2-7]。杨滨娟等[2]
显研究表明秸秆还田配施化肥能合理调节土壤温度，增加土壤微生物量著提高土壤微生物的数量与活性，
碳、氮含量，有利于土壤生态环境的改善。汤宏等[5]研究发现不同水分管理方式对不同秸秆还田量下稻田土壤微生物量碳、氮的影响不同。王丹丹等[6]研究发现免耕秸秆还田能显著提高微生物生物量碳的含量。刘瑜等[7]研究新疆棉花长期连作时发现微生物量碳
（MBN）（MBC）和微生物量氮随连作年限的延长显著下降。刘建国等[8]研究表明棉田土壤微生物种群数量及作物连作障碍的负面效应和秸秆长期还田培肥地
国内外学者多从土力的正面效应的双重影响。目前，
壤类型、施肥方式和土地利用方式等方面对农田生态
微生物种群系统中土壤微生物生物量、微生物数量、的影响进行研究，而关于长期连作及秸秆还田条件下长期连作会产的微生物量的含量变化的研究却较少。
土壤肥力下降、作生连作障碍，导致农田病虫害加剧、
物减产等一系列问题[9-12]，秸秆还田在提高土壤肥力、利改良土壤结构和理化性质的同时又会加剧病虫害，与弊共存[13-16]。因此，研究长期连作棉田土壤中微生物量含量变化，对于评价秸秆还田对长期连作棉田土壤
本文以棉花长期连质量的变化具有十分重要的意义。
作定位试验田为依托，旨在探明随着连作年限的增加
磷在秸秆还田条件下不同土层深度微生物量碳、氮、含量的动态变化规律，为衡量和评价秸秆还田对长期为植连作棉田土壤质量和肥力的影响提供理论依据，棉区合理应用秸秆还田技术提供科学的理论支撑。
光照资源丰富而降量1660mm，属温带大陆性气候，
温度日差较大，供雨稀少，为典型的绿洲灌溉农业区，试土壤为壤土。
1.2田间试验设计
益，无霜期160d，多年平均降水量208mm，平均蒸发
2015年6月本试验于2005年开始，在石河子大学农学院试
设有秸秆还田模式验站设置棉花长期连作定位试验，
10、15、20、25年和30年棉田连作小区，无下连作5、
5、10年和15年连作小区（标秸秆还田模式下连作1、CK5、CK10和CK15）每记为CK1、，共计10个处理，
个处理3次重复。各个小区土壤于2005年取自农八20~40cm和40~按0~20、师石河子总场三分场二连，
60cm分层取土，按原层次放入长期连作定点微区试
hm-2）用铡刀切成5~8cm，即模拟大田棉花秸秆机械然后冬灌；棉还田方式，入冬前结合施化肥翻入耕层，花无秸秆还田连作模式是棉花收获后将全部秸秆带
翻耕、冬灌。每处理1.5m伊1.5出农田，然后施化肥、按“30+60+30”花品种为“新陆早46号”，宽窄行距配2014年4月20日播种，置，采用膜下滴灌，留苗密度7月9日打顶。全生育期滴灌11为每hm219.8万株，
验田内，土壤初始背景值相近。棉花秸秆还田连作模
（平均7000kg式是每年秋季棉花收获后将全部秸秆·
m，每处理3次重复。棉不同处理间用厚塑料膜隔开，
hm-2，hm-2，次，滴灌总量5400m3·共施纯氮495kg·
30%作基肥，其他管理措施同一般大其余随水滴施，田管理。
1.3样品采集及预处理
于2014年春季棉花播种前，用土钻采集0耀20、20耀40、40耀60cm土层不同连作年限棉田土壤样品，土壤采集后存放在4益冰箱保鲜备用。1.4微生物量碳氮磷测定
土壤微生物量碳氮采用氯仿灭菌-K2SO4提取
重铬法，浸提液中全氮、有机碳分别用茚三酮比色法、
酸钾氧化-容量法测定；土壤微生物量磷采用土壤熏蒸提取法测定。计算公式如公式（1）、公式（2）和公式
[17]
（3）。
BC=EC/KEC微生物量C的计算公式：
BN=EN/KEN微生物量N的计算公式：
（1）
（2）
1（东经试验小区位于石河子大学农学院试验站
86毅03忆，北纬45毅19忆）长期连作定位试验田。海拔443
1.1试验区概况
材料与方法KEC其中EC为熏蒸与未熏蒸土壤有机碳的差值，
EN为熏蒸与未熏蒸土壤全氮取值0.38；为转换系数，
m，年平均日照时间达2865h，大于10益积温为3480
KEN为转换系数，取值0.45。的差值，
Bp=/Kp（3）（Bp）微生物量磷的计算公式：（F-uF）
F为熏蒸土壤浸提的磷，uF为未熏蒸土壤其中：
—297—
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Kp为浸提的微生物量磷占熏蒸杀死的微浸提的磷，
取0.40。生物量磷的比例，
1.5数据分析
采用Excel2003和SPSS19.0统计分析软件进行方差分析，处理间的差异采用Duncan法进行多重比较。
非秸秆的增加不同土层SMBC增加的幅度逐渐减小。
还田模式下不同土层深度随连作年限增加SMBC含0耀20cm土层连作15年分别量呈降低的变化趋势，
5年和10年降低30.7%、23.8%、9.34%；20耀比连作1、
52.1%和17.9%，（P<0.01）差异极显著。随着连作年限
22.1长期连作棉田土壤微生物量碳含量的变化
结果与分析40cm土层连作15年分别比连作1、5年和10年降23.4%、9.61%；40耀60cm土层连作15年分低26.7%、
5年和10年降低23.6%、20.1%、14.0%。别比连作1、
这表明，秸秆还田可以显著提高土壤微生物量碳含量，
且随着连作年限增加土壤微生物量碳含量逐渐升高。
秸秆还田与无秸秆还田不同土层间SMBC含量均表现为0耀20cm>20耀40cm>40耀60cm，且不同土层
随着连作年限的增间SMBC含量都有明显的差异性。
加，秸秆还田模式下随着连作年限增加土层SMBC在
土壤微生物量碳的大小反映了微生物利用土壤
碳源的能力。从图1可以看出，非秸秆还田处理土壤SMBC含量明显低于秸秆还田处理，0耀20cm土层连
18.1%、64.4%、83.1%；40耀60cm土层连作5、10年和15年处理比CK5、CK10和CK15分别增加了1.50%、在秸秆还田条件下不同土层SMBC含量均随着连作
10年和15年处理比CK5、CK10和CK15分别增加了
10年和15年处理比CK5、CK10和CK15分别作5、
67.2%和70.4%。20耀40cm土层连作5、增加了20.8%、
40cm土层与40耀60cm土层间的差异较小；这说明
0耀20cm土层和20耀40cm之间差异逐渐增大，而20耀
74.2%、77.2%，随着连作年限的增加差异逐渐增大。年限的增加呈现先增加后略微降低然后又上升的变5年到10年增加，10年到15年稍微下降，15化趋势，
0耀20cm土层连作30年后又呈现增加的变化趋势；
10、15、20年和25年的分别增年的SMBC比连作5、
86.2%、101.6%、28.9%和7.99%，加了116.6%、差异极20耀40cm土层连作30年的SMBC含（P<0.01）显著；10、15、20年和25年的分别增加103.1%、量比连作5、
72.3%、71.1%、23.0%和8.62%，（P<0.05）差异显著；
随着种植年限的增加0耀20cm土层SMBC积累幅度
最大。而秸秆不还田模式下不同土层土壤微生物量碳含量差异随着连作年限的增加均呈现逐渐减小的趋
秸秆还田势。由表1不同连作年限SMBC方差表明，和长期连作作为单一因子和秸秆还田长期连作交互
且作用对长期连作棉田SMBC影响均达到显著水平，
秸秆还田作用F秸秆=295.1>秸秆连作交互作用F交互=连作棉田土壤SMBC的主要影响因子。2.2长期连作棉田土壤微生物量氮含量变化
20.3>长期连作作用F连作=4.97。表明秸秆还田是长期
15、20年和25年的分别增加了195.5%、85.3%、118.8%、
450400350300250200150100500
5eEF
eD
dDfE
10
deDE
dC
cC
dC
cBcC
bBbA
40耀60cm土层连作30年的SMBC含量比连作5、10、
参与土土壤微生物量氮反映土壤氮素的有效性，
壤氮的供应和循环[18]。从图2可以看出，无秸秆还田0耀20cm土处理SMBN含量显著低于秸秆还田处理，
aAaA
土层0~20cm
土层20~40cm土层40~60cm
aA
dD
bB
eD
fFGefDEfECK1
fG
fDEfE
gHgEFfgECK10
gH
gF
gE
1520
连作年限Yearsofcontinuouscropping
2530CK5CK15
不同小写字母表示同一土层不同处理间差异显著（P<0.05），大写字母表示处理间差异显著（P<0.01），下同Inthesamelayeramongdifferenttrentments,differentsmalllettersindicatesignificantdifferenceatP<0.05
anddifferentcapitallettersindicatesignificantdifferenceatP<0.01level.Thesamebellow
—298—
Figure1MicrobialbiomassCcontentoflong-termcontinuouscroppingcottonfield
图1长期连作棉田土壤微生物量碳含量变化
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等：郭成藏，秸秆还田对长期连作棉田土壤微生物量碳氮磷的影响
表1不同连作年限SMBC方差分析
Table1VarianceanalysisofSMBCofdifferentcontinuouscroppingyears变异来源Sourceofvariation
秸秆Straw
连作年限
Yearsofcontinuouscorpping秸秆×连作年限
Straw×yearsofcontinuouscorpping
误差Error总变异Totalvariation
平方和Sumofsquare17625.657593.8722424.932716.810457956.557
自由度
Degreeoffreeness
1221218
均方Meansquare17625.657296.9361212.46659.734
F值F-value295.0684.97120.298
2015年6月P值P-value00.0270
Note:F0.05=4.75,F0.05=3.88.Thesamebellow.（1,12）（2,12）
9080706050403020100
5fEF
eE
dDfF
eE
cC
dDdD
dD
cCcC
aA
bBbB
aA
F0.0512）=4.75，F0.0512）=3.88。下同。注：（1，（2，
bB
土层0~20cm
土层20~40cm土层40~60cm
fF
aA
eE
fF
gGfF
fF
fF
hH
jHgGhGfgFGgG
CK15
1015
连作年限Yearsofcontinuouscropping
202530CK1CK5CK10
图2长期连作棉田土壤微生物量氮含量变化
Figure2MicrobialbiomassNcontentoflong-termcontinuouscroppingcottonfield
10年和15年处理比CK5、CK10和CK15连作5、层，
81.2%和85.4%；20耀40cm土层，分别增加了22.2%、
10年和15年处理比CK5、CK10和CK15分连作5、
70.2%和96.0%；40耀60cm土层，连别增加了23.5%、
10年和15年处理比CK5、CK10和CK15分别作5、
94.1%、99.9%，增加了4.60%、差异都达到极显著水平
20耀40、40耀60cm（P<0.01）。在秸秆还田条件下0耀20、土层SMBN含量随着连作年限的增加呈现先增长后
5年到10年上升，10年到降低再增长的变化趋势，
同土层随连作年限增加SMBN含量呈现逐渐降低的
0耀20cm土层连作15年分别比连作1、5变化趋势，
74.2%、99.8%、39.3%和13.7%。非秸秆还田模式下不
29.3%、10.9%，20耀40cm土层年和10年降低40.4%、
5年和10年降低32.2%、连作15年分别比连作1、
29.9%、13.7%，40耀60cm土层连作15年分别比连作（P<0.05）。
1、5年和10年降低27.5%、23.6%、15.3%，差异显著
15年减少，15年后显著增加；0耀20cm土层，连作3010、15、20年和25年的分年的SMBN含量比连作5、
82.1%、99.7%、27.8%和7.15%，别增加了114.1%、差异
秸秆还田与无秸秆还田不同土层间SMBN含量
差异表现为0耀20cm>20耀40cm>40耀60cm，且不同土随着连作年限的层间SMBN含量都有明显的差异性。
增加，秸秆还田模式下随着连作年限增加土层土壤微生物量氮含量在0耀20cm土层和20耀40cm之间差异而20耀40cm土层与40耀60cm土层间的差逐渐增大，
异稳定；这说明随着种植年限的增加0耀20cm土层微不同生物量氮积累幅度最大。而无秸秆还田模式下，土层土壤微生物量氮含量随着连作年限的增加均呈
—299—
40耀60cm土层，连作30年的SMBN含量（P<0.01）；
10、15、20年和25年的分别增加了191.7%、比连作5、
97.2%、73.7%、77.2%、22.6%和6.43%，差异极显著
20耀40cm土层，（P<0.01）连作30年的SMBN极显著；
10、15、20年和25年的分别增加了含量比连作5、
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现逐渐减小的趋势，且各个土层的表现具有一致性。
秸秆还田和表2不同连作年限SMBN方差分析表明，
长期连作作为单一因子和秸秆还田长期连作交互作
且秸用对长期连作棉田SMBN影响均达到显著水平，
秆还田作用F秸秆=261.8>秸秆连作交互作用F交互=19.7>长期连作作用F连作=5.28。表明秸秆还田对长期连作棉田土壤SMBN的影响较大。
2.3长期连作棉田土壤微生物量磷含量的变化土壤微生物磷关系到土壤磷素的供给和调节[19]。从图3可以看出，无秸秆还田处理SMBP含量显著低0耀20cm土层，连作5、10年和15于秸秆还田处理，
CK10和CK15分别增加了42.7%、年处理比CK5、
SMBN变化完全一致，5年到10年上升，10年到1515年后显著增加；在0耀20cm土层，连作30年减少，
10、15、20年和25年的分年的SMBP含量比连作5、
6.93%、34.2%、1.42%和2.22%；20耀别增加了65.7%、
40cm土层，连作30年的SMBP含量比连作5、10、
15、20年和25年的分别增加了97.2%、73.7%、77.2%、22.6%和6.43%；40耀60cm土层，连作30年的SMBP含量比连作5、10、15、20年和25年的分别增
39.1%、122.7%、12.5%和9.65%。加了132.9%、非秸秆还田模式下不同土层深度随连作年限增加SMBP含
1年时最大，15年最小，量呈现逐渐降低的变化趋势，
0耀20cm土层连作15年分别比连作1、5年和10年
0耀20、20耀40、40耀60cm土层SMBP秸秆还田条件下，
含量随着连作年限的增加其变化趋势与SMBC和
245.7%、130.5%，（P<0.01）在差异都达到极显著水平。
195.7%和268.9%；40耀60cm土层连作5、10年和15
CK10和CK15分别增加了10.2%、年处理比CK5、
184.5%和223.3%；20耀40cm土层连作5、10年和15CK10和CK15分别增加了52.5%、年处理比CK5、
期连作作为单一因子和秸秆还田长期连作交互作用
且长期对长期连作棉田SMBP影响均达到显著水平，
54.6%、6.30%，（P<0.01）降低72.9%、差异极显著。表
3不同连作年限SMBP方差分析表明，秸秆还田和长
40耀60cm土层连作15年分别比连作1、5年和10年
62.2%、21.7%；20耀40cm土层连作15年降低72.5%、
5年和10年降低78.4%、66.5%、36.1%；分别比连作1、
Table2VarianceanalysisofSMBNofdifferentcontinuouscroppingyears变异来源
Sourceofvariation
秸秆Straw
连作年限
Yearsofcontinuouscorpping秸秆×连作年限
Straw×yearsofcontinuouscorpping
误差Error总变异Totalvariation14121086420
5
10
15
20
25
30
CK1
CK5
eE
cCbAB
gGfE
cC
平方和Sumofsquare1023.47441.301153.7880.02321053.567
自由度
Degreeoffreeness
1221218
均方Meansquare1023.47420.65076.8943.910
表2不同连作年限SMBN方差分析
F值F-value261.78325.28219.668
P值P-value00.0230
bB
aA
abABbB
aAaA
dD
dCeE
cBdD
gG
hH
fF
土层0~20cm土层20~40cm土层40~60cmeD
gFhH
fF
iIhG
iI
jJ
iHjJ
连作年限Yearsofcontinuouscropping
CK10CK15
—300—
Figure3MicrobialbiomassPcontentoflong-termcontinuouscroppingcottonfield
图3长期连作棉田土壤微生物量磷含量变化
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等：郭成藏，秸秆还田对长期连作棉田土壤微生物量碳氮磷的影响
连作作用F连作=63.8>秸秆还田作用F秸秆=52.6>F交互=1.3。
2015年6月MBC/MBN大体在4耀6间变化。件下，无秸秆还田模式下不同土层中CK15处理下MBC/MBN均明显高于（P<0.05）其他处理，且差异显著；而秸秆还田处理下
10、15、20、25、30年的MBC/MBN值差异不显连作5、
著。土壤MBC/MBN在不同土层的变化规律不明显。
2.4.2长期连作棉田土壤微生物量碳磷比的变化
秸秆还田与无秸秆还田不同土层间SMBP含量差异表现为0耀20cm>20耀40cm>40耀60cm，且不同土随着连层间土壤微生物量磷含量都有明显的差异性。作年限的增加，秸秆还田模式下随着连作年限增加土层土壤微生物量氮含量在0耀20cm土层和20耀40cm而20耀40cm土层与40耀60cm土之间差异逐渐增大，
层间的变化差异不大；这表明随着种植年限的增加
0耀20cm土层微生物量磷积累幅度最大。而无秸秆还
不同的连作年限和不同的土层中土壤MBC/MBP
（表5）值大体在10耀43间变化，变化幅度较大。在各CK15明显高于其他处理，且差个处理及不同土层中，
MBC/MBP随（P<0.05）异显著。在无秸秆还田处理中，
CK15在0耀20cm土层，连作年限的延长而呈增大趋势，
CK5和CK10分别增加了151.7%、101.4%处理比CK1、
MBC/MBP随连作年限和15.8%。在秸秆还田处理中，
的延长呈先增加后减少再增加的变化趋势，在连作
5耀15年MBC/MBP增大，在连作15~20年MBC/MBP减20~30年增加。不同连作年限处理少，在各个土层中，
MBC/MBP均表现为0耀20cm>20耀40cm>40耀60cm。
田模式下，不同土层土壤微生物量磷含量随着连作年限的增加均呈现逐渐减小的趋势。2.4长期连作棉田土壤微生物量碳、氮、磷比值的变化
2.4.1长期连作棉田土壤微生物量碳氮比的变化
土壤的MBC/MBN可用来表征土壤微生物群落结构特征，也可用作土壤氮素供应能力和有效性的评价指示[20]。由表4可以看出不同连作年限秸秆还田条
表3不同连作年限SMBP方差分析
Table3VarianceanalysisofSMBPofdifferentcontinuouscroppingyears变异来源Sourceofvariation
秸秆Straw
连作年限
Yearsofcontinuouscropping秸秆×连作年限
Straw×yearsofcontinuouscropping
误差Error总变异Totalvariation
平方和Sumofsquare24.71059.9681.2295.643702.322
自由度
Degreeoffreeness
1221218
均方Meansquare24.71029.9840.6140.470
F值F-value52.55263.7671.306
P值P-value000.307
表4长期连作棉田土壤微生物量碳氮比（MBC/MBN）的变化
Table4TheratiochangeofthesoilmicrobialbiomassCandNunderlong-termcontinuouscroppingcottonfield处理Treatments
CK1CK5CK10CK155年5years10年10years15年15years20年20years25年25years30年30years
0~20cm土层0~20cmsoillayer
4.32±0.29c4.66±0.27abc4.94±0.26ab5.02±0.24a4.61±0.18abc4.56±0.2bc4.62±0.25abc4.62±0.19abc4.62±0.12abc4.66±0.15abc
20~40cm土层20~40cmsoillayer
4.79±0.35ab4.74±0.47ab4.94±0.42ab5.18±0.26a4.53±0.32b4.78±0.24ab4.84±0.38ab4.65±0.28ab4.58±0.2ab4.67±0.16ab
40~60cm土层40~60cmsoillayer
4.87±0.47ab4.91±0.38ab5.05±0.39ab5.13±0.43a4.76±0.4ab4.54±0.32ab4.55±0.24ab4.42±0.26b4.65±0.21ab4.83±0.22ab
（P<0.05）注：不同小写字母表示处理间差异显著。下同。
Note:DifferentsmalllettersindicatesignificantdifferenceatP<0.05level.Thesameasbelow.
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·农业资源与环境学报第32卷·第3期
表5长期连作棉田土壤微生物量碳磷比（MBC/MBP）的变化Table5TheratiochangeofthesoilmicrobialbiomassCandP
underlong-termcontinuouscroppingcottonfield处理
TreatmentsCK1CK5CK10CK155年5years10年10years15年15years20年20years25年25years30年30years
0~20cm土层20~40cm土层40~60cm土层0~20cmsoillayer20~40cmsoillayer40~60cmsoillayer15.3±1.03g19.1±1.12f33.3±1.59c38.5±1.7a18.9±0.81f30.7±1.29d35.4±1.69b28.1±1.1e29.1±0.68de29.6±0.9de
12.4±0.89f18.4±1.81e29.8±2.68b42.2±1.71a17.7±1.21e28.8±1.34b39.5±3.3a22.1±1.31d24.6±1.11cd26.7±0.95bc
10.4±1.04f16.6±1.28e31.9±2.59a29.3±2.47ab16.1±1.35e28.6±1.89bc26.0±1.3c15.8±0.95e19.9±0.94d21.4±0.99d
与能量的交换，从而能使表层土壤形成更好地适宜微生物生存的环境。而有研究表明秸秆覆盖还田显著提高了0耀10cm土壤微生物量含量，对10耀20cm土层土壤微生物量含量的影响较小[26]，与本试验结果产生偏差，产生这种现象的原因可能与秸秆利用方式不同
其有关，本试验是将秸秆切割成5耀8cm后翻耕还田，
MBC/MBP中MBC/MBN低于其他研究者的报道值，与其他研究者的报道值相近[27]。这可能与长期秸秆还
田造成土壤中细菌与真菌的比例不同，从而引起MBC/MBN不同。
秸秆还田对土壤微生物量的影响多集中于秸秆
而还田量与水肥管理、秸秆还田方式等方面的研究，秸秆还田对长期连作条件下土壤微生物量影响的研究报道较少，土壤微生物量在提高土壤肥力和改善土
研究秸秆还壤中的生态环境发挥着重要作用。因此，
评价秸秆还田对长期连作棉田土壤微生物量的变化，
田对提高土壤肥力和土壤质量有重要意义。
土壤耕作层进行的，使秸秆产生的有机物主要积累在0耀20cm土层，且土壤表层能更好地与外界进行物质
3讨论土壤微生物量是土壤有机质和土壤养分转化与
循环的动力[21]，可作为土壤中有效养分的储备库[22]。因此，其在土壤供肥能力和植物营养中具有重要作用。
土壤微生物生物量对土壤环境因子的变化极为敏感，土壤的微小变动均会引起其活性变化[23]。秸秆还田是
它不但影响土壤的物经过机械操作的土壤扰动过程，
理化学性质，而且影响土壤的微生物学特征。Carter等[24]就曾把土壤微生物碳含量作为由不同耕作法引
秸秆还田起的土壤生物学性质变化的一个重要因素。改善各类土壤细菌营养能有效改善土壤物理性结构，
条件与提高细菌活性[25]，胡诚等[26]研究表明秸秆分解促进了作物的中产生的可利用的氮及其他营养元素，
促进了土壤微生长，增加了根的生长和根系分泌物，
与本生物的生长和繁殖，从而提高了微生物生物量，试验结果具有一致性。
本试验结果表明，秸秆还田条件下土壤微生物量碳、氮、磷含量和微生物熵随着连作年限的延长呈增
各土层的微加的变化趋势，且随着连作年限的增加，这与前人关于秸秆还田生物量含量的变化极为显著，
可以提高土壤微生物量的结果一致[13-15]。本试验中秸
氮、磷含量明显高于秆还田条件下土壤微生物量碳、
13]
无秸秆还田条件，也与前人研究结果具有一致性[11，。
氮、磷在各个土层间表现的在本试验中，微生物量碳、
4结论在秸秆还田条件下，随着棉花连作年限的增加，
磷的含量显著增加，而秸秆棉田土壤微生物量碳、氮、氮、磷的含量随不还田条件下，棉田土壤微生物量碳、
说明秸秆还田着连作年限的增加均呈现下降的趋势。
可以缓可以显著提高连作棉田土壤微生物量的含量，
有利于提高土壤质量。解棉花连作的不利影响，
秸秆还田对连作棉田不同土层间微生物量影响
表现为0耀20cm>20耀40cm>40耀60cm，且随着秸秆还0耀20cm土层土壤微生物量显著高于20耀田年限增加，
40cm和40耀60cm，而20耀40cm和40耀60cm土层间
差异变小，说明秸秆还田对棉田土壤微生物量的影响受秸秆翻耕深度限制仅限于0耀20cm耕作层土壤。
参考文献：
[1]王
岩,沈其荣,史瑞和,等.土壤微生物量及其生态效应[J].南京农
:45-51.业大学学报,1996,19（4）
WANGYan,SHENQi-rong,SHIRui-he,etal.Soilmicrobialbiomassanditsecologicaleffects[J].JournalofNanjingAgriculturalUniversity,[2]杨滨娟,黄国勤,钱海燕,等.秸秆还田配施化肥对土壤温度根际微:150-157.生物及酶活性的影响[J].土壤学报,2014,51（1）
YANGBin-juan,HUANGGuo-qin,QIANHai-yan,etal.Effectsof1996,19:45-51.（4）（inChinese）
差异性并不完全一致，这一现状在微生物量磷的含量
SMBP在CK5和30年2个处理上表现的较为明显，
中20耀40cm和40耀60cm2个土层中含量相差很近；产生这种现象的原因可能是因为秸秆还田主要是在—302—
strawincorporationpluschemicalfertilizeronsoiltemperature,rootmi原
http://www.aed.org.cn
等：郭成藏，秸秆还田对长期连作棉田土壤微生物量碳氮磷的影响
51:150-157.（1）（inChinese）
cro-organismsandenzymeactivities[J].ActaPedologicaSinica,2014,
:497-504.群的影响[J].应用生态学报,2014,25（2）
2015年6月WEIWei,XUYan-li,ZHULin,etal.Impactoflong-termcontinuouscroppingonthefusariumpopulationinsoybeanrhizosphere[J].Chinese[12]洪
JournalofAppliedEcology,2014,25:497-504.（2）（inChinese）:1006-1012.碍效果[J].土壤学报,2013,50（5）
[3]刘骁蒨,涂仕华,孙锡发,等.秸秆还田与施肥对稻田土壤微生物生5218援
:5210-物量及固氮菌群落结构的影响[J].生态学报,2013,33（17）LIUXiao-qian,TUShi-hua,SUNXi-fa,etal.Effectofdifferentfertil原
生,杨筱楠,周晓冬.磷石膏专用复混肥缓解红壤花生连作障
izercombinationsandsrawreturnonmicrobialbiomassandnitrogen-33:5210-5218.（17）（inChinese）
fixingbacteriacommunityinpaddysoil[J].ActaEcologicaSinica,2013,[4]梁
斌,周建斌,杨学云,等.不同培肥措施下种植制度及撂荒对土
HONGSheng,YANGXiao-nan,ZHOUXiao-dong.Effectsofphosph原ogypsum-containingmixedfertilizeronpeanutgrowthandrestorationicaSinica,2013,50:1006-1012.（5）（inChinese）
ofsoilfertilityofcontinuousmonocroppinginredsoil[J].ActaPedolog原[13]潘剑玲,代万安,尚占环,等.秸秆还田对土壤有机质和氮素有效性
:209-壤微生物量碳氮的影响[J].中国生态农业学报,2009,17（2）214.
LIANGBin,ZHOUJian-bin,YANGXue-yun,etal.Effectofdifferent
:526-535.影响及机制研究进展[J].中国生态农业学报,2013,21（5）PANJian-ling,DAIWan-an,SHANGZhan-huan,etal.Reviewofre原searchprogressontheinfluenceandmechanismoffieldstrawresidueincorporationonsoilorganicmatterandnitrogenavailability[J].ChineseJournalofEco-Agriculture,2013,21:526-535.（5）（inChinese）
croprotationsystemsandcontinuousfallowonsoilmicrobialbiomassnalofEco-Agriculture,2009,17:209-214.（2）（inChinese）
carbonandnitrogenunderdifferentfertilizertreatments[J].ChineseJour原
宏,沈建林,张杨珠,等.秸秆还田与水分管理对稻田土壤微生
[5]汤
氮的影响[J].水土保持学报,2013,27物量碳、氮及溶解性有机碳、
[14]SunLimin,LiChunjie,HePing,etal.Long-termapplicationofKfer原
tilizerandstrawreturningimprovecropyield,absorptivecapacityofK,andsoilnutrientnaturalsupplyingcapacityinnorthChina[J].Frontiers[15]田慎重,宁堂原,王
ofAgricultureinChina,2011,5:563-569.（4）
:240-246.（1）
TANGHong,SHENJian-lin,ZHANGYang-zhu,etal.Effectofricecarbon,nitrogenanddissolvedorganiccarbon,nitrogeninaricepaddy（inChinese）[6]王丹丹,周735-740.
strawincorporationandwatermanagementonsoilmicrobialbiomassfiled[J].JournalofSoilandWaterConservation,2013,27:240-246.（1）
亮,黄胜奇,等.耕作方式与秸秆还田对表层土壤活性
:373-378.有机碳含量的影响[J].应用生态学报,2010,21（2）
瑜,等.不同耕作方式和秸秆还田对麦田土壤
TIANShen-zhong,NINGTang-yuan,WANGYu,etal.Effectsofdiffer原enttillagemethodsandstraw-returningonsoilorganiccarboncontent21:373-378.（2）（inChinese）
inawinterwheatfield[J].ChineseJournalofAppliedEcology,2010,
:有机碳组分与产量的短期影响[J].农业环境科学学报,2013,32（4）
WANGDan-dan,ZHOULiang,HUANGSheng-qi,etal.Short-termsoillabileorganiccarbonfractionsandyieldincentralChina[J].Journal[7]刘
ofAgro-EnvironmentScience,2013,32:735-740.（4）（inChinese）
瑜,梁永超,褚贵新,等.长期棉花连作对北疆棉区土壤生物活
[16]MaErdeng,ZhangGuangbin,MaJing,etal.Effectsofricestrawre原
trureCyclAgroecoSys,2010,88:463-469.（3）
effectsoftillagepracticesandwheat-strawreturnedtothefieldontop原
turningmethodsonN2Oemissionduringwheatgrowingseason[J].Nu原
[17]吴金水,林启美,黄巧云,等.土壤微生物生物量测定方法及其应用
WUJin-shui,LINQi-mei,HUANGQiao-yun,etal.Measurementofsoilmicrobialbiomass[M].Beijing:ChinaMeteorologicalPress,2006:56-69.（inChinese）
[M].北京:中国气象科学出版社,2006:56-69.
:1586-1592.性与酶学性状的影响[J].生态环境学报,2010,19（7）
LIUYu,LIANGYong-chao,CHUGui-xin,etal.Effectsoflong-term
cottonmonocroppingonsoilbiologicalcharacteristicsandenzymeactiv原19:1586-1592.（7）（inChinese）
itiesinnorthernXinjiang[J].EcologyandEnvironmentalSciences,2010,
[18]王光华,金剑,韩晓增,等.不同土地管理方式对对黑土土壤微生
:1275-1280.物量碳和酶活性的影响[J].应用生态学报,2007,18（6）WANGGuang-hua,JINJian,HANXiao-zeng,etal.Effectsofdiffer原entlandmanagementpracticesonblacksoilmicrobialbiomassCand1275-1280.（inChinese）
enzymeactivities[J].ChineseJournalofAppliedEcology,2007,18:（6）
[8]刘建国,李彦斌,卞新民,等.长期连作和秸秆还田对棉田土壤生物:1027-1032.活性的影响[J].应用生态学报,2008,19（5）
LIUJian-guo,LIYan-bin,BIANXin-min,etal.Effectsoflong-tremcontinuouscroppingofcottonandreturningcottonstalkintofieldonsoilbiologicalactivities[J].ChineseJournalofAppliedEcology,2008,19:1027-1032.（5）（inChinese）
[19]林启美.土壤可溶性无机磷对微生物生物量磷测定的干扰[J].生态
:993-996.学报,2001,21（6）
LINQi-mei.InterferenceofsoilsolubleinorganicPinmeasurementof996.（inChinese）
震,张
[9]ZhangWei,LongXuanQi,HuoXiangDong,etal.16SrRNA-based
PCR-DGGEanalysisofactinocommunitiesinfieldswithcontinuouscottoncroppinginXinjiang,China[J].SoilMicrobiology,2013,66:85-
soilmicrobialbiomassP[J].ActaEcologicaSince,2001,21:993-（6）[20]白
明,宋斗妍,等援不同施肥对农田黑土微生物群落的影
[10]ZhangXH,LangDY,ZhangEH,etal.Diurnalchangesinphotosyn原
thesisandantioxidantsofAngelicasinensisasinfluencedbycroppingsystems[J].Photosynthecita,2013,51:252-258.（2）
巍,许艳丽,朱
琳,等.长期连作对大豆根际土壤镰孢菌种
393.
:3244-3253.响[J].生态学报,2008,28（7）
BAIZhen,ZHANGMing,SONGDou-yan,etal.Effectofdifferentfer原tilizationonmicrobialcommunityinanarablemollisl[J].ActaEcologica[21]JenkinsonDS.Determinationofmicrobialbiomasscarbonandnitrogen
Sinica,2008,28:3244-3253.（7）（inChinese）
[11]魏
http://www.aed.org.cn
—303—
·农业资源与环境学报第32卷·第3期
insoilnitrogencyclinginagriculturalecosystems[J].Wallingford,Eng原land:CABInternational,1988:368-386.
[22]胡曰利,吴晓芙.土壤微生物生物量作为土壤质量生物指标的研
:51-55.究[J].中南林学院学报,2002,22（3）
HUYue-li,WUXiao-fu.DiscussiononsoilmicrobialbiomassasaForestryUniversity,2002,22:51-55.（3）（inChinese）
bio-indicatorofsoilqualityforlatosolearth[J].JournalofCentralSouth
:65-70.及产量的影响[J].中国水稻科学,2008,22（1）
YEWen-pei,XIEXiao-li,WANGKai-rong,etal.Effectsofricestrawmanuningindifferentperiodsongrowthandyieldofrice[J].Chinese[26]胡
JournalofRiceScience,2008,22:65-70.（1）（inChinese）
:808-814.壤微生物生物量碳的影响[J].生态学报,2006,26（3）
诚,曹志平,叶钟年,等.不同的土壤培肥措施对低肥力农田土
[23]JacksonLE,CalederonFJ,SteenwerthKL,etal.Responsesofsoil
plicationsforsoilquality[J].Geoderma,2013,114:305-317.（3,4）
HUCheng,CAOZhi-ping,YEZhong-nian,etal.Impactofsoilfertil原
microbialprocessesandcommunitystructuretotillageeventsandim原
itymaintainingpracticeonsoilmicrobialbiomasscarboninlowpro原2006,26:808-814.（3）（inChinese）
ductionagro-ecosysteminnorthernChina[J].ActaEcologicaSinica,
[24]CarterMR,WhiteRP.Determinationofvariabilityinsoilphysical
AppliedSoilEcolgy,2004,26:81-92.（2）
propertiesandmicrobialbiomassundercontinuous-plantedcorn[J].
[27]VriesFT,HofflandE,EekerenNV,etal.Fungal,bacterialratiosin
grasslandswithcontrastingnitrogenmanagement[J].SoilBiologyandBiochemistry,2006,38:2092-2103.（8）
[25]叶文培,谢小立,王凯荣,等.不同时期秸秆还田对水稻生长发育
—304—
http://www.aed.org.cn
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