周蓓蓓，侯亞玲，王全九,2

（1. 西安理工大學(xué) 西北旱區(qū)生態(tài)水利工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，西安 710048；2. 中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，楊陵 712100）

0　引　言

西北干旱區(qū)位于降雨稀少的內(nèi)陸盆地，其中山區(qū)是水資源形成的主要地區(qū)，水分在徑流的過(guò)程中，與母巖不斷發(fā)生溶濾，且伴隨“鹽隨水走，水去鹽留”的現(xiàn)象，導(dǎo)致在地下水的流動(dòng)過(guò)程中，水體不斷鹽化[1-2]，同時(shí)影響鹽分分布的另外一個(gè)主要因素是灌溉作用，在田間由于蒸發(fā)作用導(dǎo)致水分耗失，鹽分積累在表層土壤，導(dǎo)致土壤發(fā)生次生鹽堿化[3-4]。土壤鹽堿化及次生鹽堿化是限制農(nóng)田高效利用和導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平低下的直接影響因素[5]。據(jù)最新統(tǒng)計(jì)，新疆是中國(guó)最大的鹽土區(qū)，鹽堿土面積達(dá)1 100萬(wàn)hm2，約占全國(guó)鹽堿土面積的1/3和新疆土地面積的 6.6%[6]。改造治理及合理開(kāi)發(fā)利用這些資源是西北干旱半干旱農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一，亦對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[7]。目前，生物改良鹽堿地主要通過(guò)生物途徑使植物充分適應(yīng)鹽漬環(huán)境，從而提高植物在鹽漬土壤上的生產(chǎn)力，因其綠色環(huán)保、成本低等顯著優(yōu)勢(shì)，成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外鹽漬土改良的新方向[8]。

枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）是芽孢桿菌屬的一類分布廣泛的細(xì)菌，具有耐熱抗逆性強(qiáng)、對(duì)人畜無(wú)毒無(wú)害、不污染環(huán)境、環(huán)境兼容性好等優(yōu)點(diǎn)[9]。枯草芽孢桿菌是種對(duì)植物根際有益的微生物，可分泌各種酶、激素類物質(zhì)、抗菌類物質(zhì)，從而促進(jìn)植物根系生長(zhǎng)，增強(qiáng)植物抗逆境生長(zhǎng)的能力，提高植株生長(zhǎng)的能力[10]。于占東等[11]研究表明施用生物菌劑可降低大棚連作土壤全鹽含量，減輕黃瓜枯萎病。李志洪等[12]認(rèn)為施用微生物菌劑可使土壤中難溶性的磷活化，改善玉米生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)條件，促進(jìn)玉米根系對(duì)養(yǎng)分的吸收，提高植株的生長(zhǎng)。尹漢文[13]研究報(bào)道，枯草芽孢桿菌可明顯提高辣椒和茄子的耐鹽性?？灯絒14]研究發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌可以產(chǎn)生各類有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸，降低土壤環(huán)境中pH值，這種低分子量有機(jī)酸通過(guò)羥基、羧基與土壤發(fā)生螯合作用，使礦物表面的金屬離子溶出，導(dǎo)致土壤微孔受到破壞而減少，改善土壤結(jié)構(gòu)[15]。其次，這種低分子有機(jī)酸通過(guò)靜電作用被土壤顆粒吸附，同時(shí)還能與土壤中的鐵鋁等多種金屬離子形成絡(luò)合物而被土壤所吸附，這種吸附會(huì)增加可變電荷土壤表面的負(fù)電荷，并減少表面的正電荷量[16]。以上眾多研究均表明，鹽分脅迫下，枯草芽孢桿菌可以促進(jìn)植物對(duì)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，提高品質(zhì)和產(chǎn)量；增加植物對(duì)水分的吸收和利用能力；誘導(dǎo)植物生理代謝發(fā)生變化等。李蘭曉等研究認(rèn)為芽孢桿菌菌劑可以提高鹽堿地造林成活率，并能促進(jìn)生長(zhǎng)[17]，但是目前大部分工作仍集中枯草芽孢桿菌對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量、品質(zhì)等表觀方面，而對(duì)于枯草芽孢桿菌如何從根本上改善鹽堿土理化性質(zhì)以及影響作物生長(zhǎng)的水鹽運(yùn)移的研究較少。

因此，本文將不同含量枯草芽孢桿菌可濕性粉劑與土壤均勻混合，基于一維垂直土柱入滲試驗(yàn)，比較不同含量枯草芽孢桿菌情況下土壤的入滲特征及水鹽分布特征，分析枯草芽孢桿菌對(duì)土壤入滲公式參數(shù)的影響，進(jìn)而明確枯草芽孢桿菌對(duì)土壤水鹽運(yùn)移的影響，以期為微生物改良鹽堿地提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　試驗(yàn)材料

供試土樣取自新疆維吾爾自治區(qū)昌吉市農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站田間試驗(yàn)小區(qū)，均為表層 0～20 cm 耕作層的土壤，土質(zhì)均勻。土壤容重采用環(huán)刀法測(cè)定，為1.47 g/cm3，將取回土樣置于陰涼處干燥、風(fēng)干，去除土樣中的枯枝、殘留物，過(guò)2 mm篩以留備用。土壤粒徑組成采用英國(guó)馬爾文儀器有限公司生產(chǎn)的Mastersizer 2000激光粒度分析儀進(jìn)行測(cè)定，其黏粒、粉粒、砂粒的體積分?jǐn)?shù)分別為7.13%、60.41%、32.46%，依據(jù)國(guó)際制土壤質(zhì)地分類標(biāo)準(zhǔn)，得知該土壤質(zhì)地為粉壤土。利用DDS-307型電導(dǎo)儀器測(cè)得研究區(qū)域土壤的含鹽量為0.18%，pH值為8.3，該區(qū)域土為鹽堿土。土壤初始體積含水率和土壤飽和體積含水率分別為0.027、0.32 cm3/cm3。

試驗(yàn)所用的 1 0億活芽孢/克枯草芽孢桿菌可濕性粉劑由保定市科綠豐生化科技有限公司生產(chǎn)。

1.2　試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

土壤入滲試驗(yàn)裝置由馬氏瓶、有機(jī)玻璃制作的土柱試管、支架等組成，其中馬氏瓶高度為 50 cm，內(nèi)徑為5 cm，土柱試管高50 cm，內(nèi)徑為5 cm，底部5 cm為反濾層，并設(shè)有排氣孔，裝土高度40 cm。將10億活芽孢/克枯草芽孢桿菌可濕性粉劑與過(guò)篩后的土樣混合均勻，混合比例分別為0、1、3、5、7 g/kg，并按田間實(shí)際容重1.47 g/cm3，將混合后的土樣裝入土柱試管內(nèi)，每5 cm分層裝入（共8層），層間刮毛，供水系統(tǒng)為馬氏瓶，控制水頭高度為 1 cm，試驗(yàn)過(guò)程中記錄土柱濕潤(rùn)鋒和馬氏瓶的讀數(shù)，馬氏瓶中水位的下降高度即為土壤的累積入滲量。當(dāng)濕潤(rùn)鋒運(yùn)移至距土面27 cm（入滲深度約為整個(gè)土柱長(zhǎng)度的2/3）時(shí)停止供水，并迅速吸干上層積水，分層取樣，取樣深度為0、3、5、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25、27 cm，質(zhì)量含水率采用烘干法（105±2） ℃測(cè)定。將分層取得的樣陰干、研磨、過(guò)1 mm篩后保存，室內(nèi)分析采用5∶1水土質(zhì)量比浸提電導(dǎo)法，換算得到土壤全鹽含量。研磨后按土水質(zhì)量比 1:5浸提，利用DDS-307型電導(dǎo)儀測(cè)定溶液的電導(dǎo)率，轉(zhuǎn)化得到土壤含鹽量[18]；其次將分層取得的樣經(jīng)過(guò)干燥、研磨后，稱取4 g置于濕篩分裝置中測(cè)量土壤的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量[19]， 3次重復(fù)。

1.3　入滲模型

該文采用Philip和Green-Ampt入滲公式分析枯草芽孢桿菌對(duì)水分入滲特性的影響。

（1）Philip入滲公式

Philip方程[20]具有公式形式簡(jiǎn)單，物理意義明確等特點(diǎn)，適用于初始含水量均勻分布的均質(zhì)土壤的一維垂直入滲問(wèn)題，其表達(dá)公式為

式中，i(t)—土壤入滲速率，cm/min；t—入滲歷時(shí)，min；S—吸滲率，cm/min0.5；A—穩(wěn)定入滲率，cm/min。

累積入滲量[21]表示為

式中，I—土壤入滲速率，cm。

（2）Green-Ampt入滲模型

Green-Ampt入滲模型[21-22]假定在積水入滲過(guò)程中，濕潤(rùn)鋒面以上的土壤處于飽和狀態(tài)，且在濕潤(rùn)鋒面存在1個(gè)固定不變的吸力，其表達(dá)公式為

式中，KS—土壤表征飽和導(dǎo)水率，cm/min；zf—概化的濕潤(rùn)鋒深度，cm；hf—濕潤(rùn)鋒處的吸力，cm；H—土壤表面積水深度，cm。

由于土壤表面積水深度比較小，積水所形成的壓力勢(shì)可忽略不計(jì)，將（2）式簡(jiǎn)化為

由于濕潤(rùn)鋒面以上土壤處于飽和狀態(tài)，根據(jù)水量平衡原理，累計(jì)入滲量表示為

式中，θs—土壤飽和含水量，cm3/cm3；θi—土壤體積含水量，cm3/cm3。

在Philip入滲模型和Green-Ampt入滲模型中，對(duì)于確定的入滲率存在相對(duì)應(yīng)的入滲時(shí)間和概化濕潤(rùn)鋒深度，且確定的入滲時(shí)間和相對(duì)應(yīng)的概化濕潤(rùn)鋒深度，0I與I相等，結(jié)合（1）、（2）、（4）與（5）得到

因此，利用式（6）即可根據(jù) Green-Ampt入滲模型的參數(shù)來(lái)計(jì)算Philip入滲模型參數(shù)或根據(jù)Philip入滲模型的參數(shù)來(lái)計(jì)算Green-Ampt入滲模型參數(shù)。

1.4　數(shù)據(jù)處理與分析

文中試驗(yàn)數(shù)據(jù)均取3次重復(fù)的平均值，用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；SPSS19.0進(jìn)行方差分析和模型參數(shù)擬合。

2　結(jié)果與分析

2.1　枯草芽孢桿菌對(duì)土壤累積入滲量的影響

受枯草芽孢桿菌的影響，土壤水分累積入滲量和入滲速率隨時(shí)間的變化過(guò)如圖 1所示。在施加枯草芽孢桿菌后，土壤的累積入滲量均顯著減少，枯草芽孢桿菌質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3 g/kg尤為顯著。在初始入滲時(shí)（滲潤(rùn)階段），土壤較為干燥，入滲水分受分子力作用下滲，且濕潤(rùn)鋒

面的非飽和度和水勢(shì)梯度大，入滲速率大，由于累積入滲量較小，該時(shí)期不同含量枯草芽孢桿菌對(duì)土壤累積入滲量和入滲速率的影響較小，并無(wú)顯著差異（P＞0.05）。隨著入滲的進(jìn)行，當(dāng)土壤含水量大于最大分子持水量時(shí)，入滲進(jìn)入滲漏階段[23]，入滲水分受毛管力和重力作用，直至土壤水達(dá)到飽和狀態(tài)，其中在入滲約300 min后，枯草芽孢桿菌的保水性能顯現(xiàn)，1、3、5、7 g/kg的累積入滲量均小于0 g/kg，不同含量枯草芽孢桿菌處理差異極顯著（P＜0.01），不同處理的入滲速率差異也逐漸變大。這主要由于枯草芽孢桿菌可以在土壤中產(chǎn)生各類有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸[14]，而這種低分子量有機(jī)酸通過(guò)羥基、羧基與土壤發(fā)生作用，螯合作用使礦物表面的金屬離子溶出，導(dǎo)致土壤微孔受到破壞而減少，改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土壤形成良好的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)[16]，進(jìn)而大大改善粉壤土壤的保水能力；同時(shí)，枯草芽孢桿菌亦能產(chǎn)生具有良好絮凝性能的絮凝劑γ-聚谷氨酸（γ-PGA）[5]，而γ-PGA可增加土壤的保水性能，具有明顯的減少土壤水分入滲和增強(qiáng)土壤持水的效果[24]。在入滲時(shí)間為3600 min時(shí)，枯草芽孢桿菌質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1、3、5、7 g/kg的累積入滲量分別比未添加減少了 18.49%、21.85%、12.18%、3.78%?？莶菅挎邨U菌質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3 g/kg時(shí)，累積入滲量和入滲速率最小，在枯草芽孢桿菌質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于 3 g/kg時(shí)，累積入滲量之所以呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，可能主要由于枯草芽孢桿菌產(chǎn)生的低分子有機(jī)酸，不僅通過(guò)靜電作用被土壤顆粒所吸附，還能與土壤中的鐵鉛等多種金屬離子形成絡(luò)合物而被土壤吸附，而這種吸附會(huì)增加可變電荷土壤表面的負(fù)電荷，并減少表面的正電荷量[16]，入滲速率增大。

圖1　不同枯草芽孢桿菌含量對(duì)累積入滲量及入滲速率的影響Fig.1　Effect of different contents of Bacillus subtilis on accumulative infiltration and infiltration rate

2.2　枯草芽孢桿菌對(duì)土壤濕潤(rùn)鋒運(yùn)移的影響

根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，將枯草芽孢桿菌對(duì)濕潤(rùn)鋒運(yùn)移的影響繪于圖2。由圖2可知，在入滲初期，不同處理間無(wú)顯著性差異，隨著入滲時(shí)間的增加，枯草芽孢桿菌對(duì)土壤的保水性能得以顯現(xiàn)，各處理之間差異顯著（P＜0.01），當(dāng)各濕潤(rùn)鋒運(yùn)移至土柱底部27 cm時(shí)，0、1、3、5、7 g/kg所用時(shí)間分別為3 700、7 260、7 700、5 100、4 320 min，運(yùn)移速率分別為7.84×10–3、4.00×10–3、3.77×10–3、5.69×10–3、6.71×10–3cm/min，呈現(xiàn)先減少后增大的趨勢(shì)，與累積入滲量變化趨勢(shì)相似，故枯草芽孢桿菌可增加土壤的保水性能，王曉閣研究表明枯草芽孢桿菌能產(chǎn)生具有良好絮凝性能的絮凝劑γ-聚谷氨酸（γ-PGA）[9]；鞠蕾等[25]研究結(jié)果表明γ-PGA具有很強(qiáng)的吸水能力，在蒸餾水和生理鹽水中的吸水倍數(shù)約為200；當(dāng)枯草芽孢桿菌施加量大于3 g/kg時(shí)，運(yùn)移速率較1、3 g/kg有所增加，可能是因?yàn)橥寥辣砻尕?fù)電荷增加，土壤孔隙增大導(dǎo)致。因此，當(dāng)枯草芽孢桿菌的施加量為3 g/kg時(shí)，可增加土壤的保水性能，提高土壤水分的利用率。

對(duì)濕潤(rùn)鋒 F（cm）和入滲時(shí)間 t（min）兩者進(jìn)行關(guān)系擬合，符合冪函數(shù)關(guān)系：F=atb，其中a表示初始計(jì)時(shí)時(shí)的濕潤(rùn)鋒運(yùn)移距離，b表征濕潤(rùn)鋒運(yùn)移的衰減程度[26]。對(duì)實(shí)測(cè)資料的擬合見(jiàn)圖2，其決定系數(shù)R2均大于0.99，顯著性檢驗(yàn)（P＜0.01）。在濕潤(rùn)鋒與時(shí)間變化過(guò)程中，隨著枯草芽孢桿菌含量增大，a值先減少后增大，b值先增大后減少。

圖2　不同枯草芽孢桿菌含量對(duì)濕潤(rùn)鋒的影響Fig.2　Effect of different contents of Bacillus subtilis on wetting front

2.3　枯草芽孢桿菌對(duì)土壤入滲公式參數(shù)的影響

利用Philip和Green-Ampt入滲模型對(duì)實(shí)測(cè)的入滲數(shù)據(jù)擬合結(jié)果如表 1所示，各處理的均方根誤差最大為0.044，幾何平均數(shù)最小 0.959，決定系數(shù) R2最小值為0.956，其表明Philip和Green-Ampt入滲模型均可較好地模擬不同枯草芽孢桿菌含量下土壤的入滲規(guī)律。在枯草芽孢桿菌施加量相同的情況下，Green-Ampt入滲模型擬合后的均方根誤差均小于Philip入滲模型，幾何平均數(shù)和決定系數(shù)R2均大于或等于Philip入滲模型。這也正符合了王全九等[22]的研究結(jié)果，在入滲時(shí)間較長(zhǎng)的情況下，Philip入滲模型偏差較大，也證實(shí)了Philip入滲模型對(duì)所參數(shù)的精度及靈敏性較Green-Ampt入滲模型高。

進(jìn)一步分析表1可以看出，對(duì)于Green-Ampt入滲模型，隨著枯草芽孢桿菌含量的增加，土壤飽和導(dǎo)水率 KS先減少后增大，濕潤(rùn)鋒處的吸力 hf則呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)，先增大后減少，與對(duì)照相比較為顯著（P＜0.05）；對(duì)于Philip入滲模型的2個(gè)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)S、A均隨枯草芽孢桿菌含量的增加先減少再增加，且均顯著小于0 g/kg（P＜0.05），表明枯草芽孢桿菌對(duì)水分入滲的阻滯作用明顯，其中當(dāng)施加量為3 g/kg時(shí)，S及KS均取得最小值。

利用式（6）對(duì)比分析施加不同含量枯草芽孢桿菌后，2個(gè)入滲模型公式中參數(shù)間相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，結(jié)果見(jiàn)表2。隨著枯草芽孢桿菌含量的增加，SA和KShf均先減少后增大，且在B3處理時(shí)達(dá)到最小值，計(jì)算值與2個(gè)入滲模型擬合規(guī)律一致，但擬合值和計(jì)算值之間存在偏差，說(shuō)明在枯草芽孢桿菌的影響下，通過(guò)式（6）進(jìn)行 Philip和Green-Ampt入滲模型間參數(shù)互推具有一定的誤差。這是由于枯草芽孢桿菌的施加改變了土壤的結(jié)構(gòu)，致使入滲公式參數(shù)發(fā)生變化，從而降低了Philip和Green-Ampt入滲模型參數(shù)轉(zhuǎn)化間的精度。

表1　施加不同含量枯草芽孢桿菌條件下Philip和Green-Ampt入滲模型擬合效果分析Table 1　Fitting effect analysis of Philip and Green-Ampt models under different contents of Bacillus subtilis

表2　不同含量枯草芽孢桿菌條件下2個(gè)入滲公式參數(shù)的擬合值和計(jì)算值Table 2　Fitting values and calculated values of two infiltration formula parameters under different contents of Bacillus subtilis

2.4　枯草芽孢桿菌對(duì)土壤含水率分布的影響

入滲后，各不同處理取相同深度處土壤測(cè)定含水率，結(jié)果見(jiàn)圖3。由圖3可看出，枯草芽孢桿菌施加量為1、3、5和7 g/kg的剖面含水量均大于0 g/kg，在3 g/kg時(shí)剖面含水量較大，且差異極為顯著。在 27 cm深度處，施加量為1、3、5和7 g/kg相比0 g/kg的剖面含水量分別增加了 17.65%、31.76%、11.76%、7.06%。這是由于枯草芽孢桿菌在土壤中產(chǎn)生的酸使得礦物表面的金屬離子溶出，部分有機(jī)質(zhì)由于失去礦物質(zhì)的支撐而溶出，導(dǎo)致其微孔減少，改善土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤的保水性能，然而隨著施加量的增大，土壤顆粒表面負(fù)電荷增大，孔隙增大，土壤水分便于流失。侯亞玲等[27]的研究結(jié)果顯示，枯草芽孢桿菌可增加土壤的持水性能。因此，在施加量為 3 g/kg時(shí)，可增強(qiáng)土壤的持水能力，有利于作物根系對(duì)水分的吸收。

2.5　枯草芽孢桿菌對(duì)土壤含鹽量分布的影響

入滲后，各不同處理取相同深度處土壤測(cè)定含鹽量，結(jié)果見(jiàn)圖4。由圖4可知，土柱表層含鹽量最低，且含鹽量隨深度增加而增加，不同處理各土層鹽分含量均以0～15 cm最低，在27 cm處最高，土壤鹽分隨著土壤水分運(yùn)移由上向下遷移，并在濕潤(rùn)鋒處累積，造成上層脫鹽、下層積鹽的現(xiàn)象。在整個(gè)土層中，枯草芽孢桿菌施加量為1、3、5、7 g/kg均小于0 g/kg的土壤含鹽量，且比0 g/kg的處理分別降低了22.37%、31.29%、17.78%、10.67%，說(shuō)明枯草芽孢桿菌可降低鹽堿地土壤的鹽分，這可能是由于枯草芽孢桿菌在土壤中分泌的有機(jī)物、死亡菌體分解產(chǎn)生的酸可使得礦物表面的金屬離子溶出，部分有機(jī)質(zhì)由于失去礦物質(zhì)的支撐而溶出，使得鹽堿土壤的有機(jī)成分增加，鹽堿度降低。Doran等[28]的研究結(jié)果顯示，γ-PGA對(duì)酸、堿具有較好的緩沖能力，可有效平衡土壤的酸堿值，避免因長(zhǎng)期使用化學(xué)肥料造成的土壤酸化和板結(jié)。

圖3　不同處理土壤含水量與深度的關(guān)系Fig.3　Relationship of soil moisture and soil depth for different treatments

圖4　不同處理土壤含鹽量與深度的關(guān)系Fig.4　Relationship of soil salt and soil depth for different treatments

2.6　枯草芽孢桿菌對(duì)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的影響

通常將粒徑大于0.25 mm的團(tuán)聚體稱為水穩(wěn)性團(tuán)聚體[22]。圖 5為不同枯草芽孢桿菌施加量在入滲結(jié)束后土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體分析圖。由5a圖可知，在整個(gè)土層中，枯草芽孢桿菌施加量為1、3、5、7 g/kg的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量均大于0 g/kg，且在15～25 cm時(shí)較為顯著，圖5b為在不同處理下整個(gè)土層水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量的平均值，分別為14.57%、16.47%、17.13%、15.98%和15.33%，相比0 g/kg水穩(wěn)性團(tuán)聚體增加了13.02%、17.59%、9.68%和5.24%。因此，枯草芽孢桿菌可改善土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。與本文結(jié)果相似，羅歡研究表明，在鹽脅迫下，芽孢桿菌可誘導(dǎo)植物生理代謝發(fā)生變化與植物根際其他微生物協(xié)同作用，進(jìn)而改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)等[29]。

圖5　枯草芽孢桿菌對(duì)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的影響Fig.5　Effect of different contents of Bacillus subtilis on soil water-stable aggregate

3　討　論

利用植物促生菌對(duì)鹽堿土壤進(jìn)行改良是目前國(guó)內(nèi)外劣質(zhì)土壤改良研究的熱點(diǎn)，尤其是針對(duì)枯草芽孢桿菌對(duì)土壤物理性質(zhì)影響的研究甚少，因此，本文擬通過(guò)大量土柱試驗(yàn)，著重研究了不同含量枯草芽孢桿菌對(duì)鹽堿土水鹽運(yùn)移的影響，探求枯草芽孢桿菌對(duì)鹽堿土改善的機(jī)理，以期待在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行廣泛推廣。本文將枯草芽孢桿菌當(dāng)做物理調(diào)理劑來(lái)添加分析，而沒(méi)有考慮枯草芽孢桿菌是一類微生物，具有很強(qiáng)的繁殖能力，且會(huì)隨著時(shí)間的變化而發(fā)生變化。作者將在后期的研究過(guò)程中，將著重分析枯草芽孢桿菌自身的繁殖作用對(duì)鹽堿土的改良有何影響，同時(shí)考慮枯草芽孢桿菌自身的繁殖作用對(duì)作物生長(zhǎng)情況下土壤水鹽運(yùn)移及根系吸水等的影響，保證在實(shí)際應(yīng)用之前，給出具體的標(biāo)準(zhǔn)，以求達(dá)到最佳效果，實(shí)現(xiàn)環(huán)境的友好性。

4　結(jié)　論

本文基于一維土柱入滲試驗(yàn)，測(cè)定分析枯草芽孢桿菌對(duì)土壤累積入滲量、濕潤(rùn)鋒運(yùn)移速率、入滲參數(shù)、剖面含水量、剖面含鹽量、水穩(wěn)性團(tuán)聚體的影響。主要取得以下研究成果：

1）枯草芽孢桿菌的添加使土壤水分累積入滲量減少?？莶菅挎邨U菌施加量為1、3、5、7 g/kg的累積入滲量和入滲速率均小于0 g/kg，在3 g/kg時(shí)累積入滲量和入滲速率最小，且不同處理間差異極顯著（P＜0.01）。

2）枯草芽孢桿菌的添加使土壤濕潤(rùn)鋒運(yùn)移速率減少。隨著入滲時(shí)間的增加，各處理之間差異顯著（P＜0.01），當(dāng)各濕潤(rùn)鋒運(yùn)移至27 cm時(shí)，運(yùn)移速率分別為7.84×10–3、4.00×10–3、3.77×10–3、5.69×10–3、6.71×10–3cm/min，在施加量為3 g/kg時(shí)，土壤濕潤(rùn)鋒運(yùn)移速率最小。

3）Green-Ampt和Philip入滲模型均能較好的模擬土壤入滲規(guī)律。對(duì)于Green-Ampt入滲模型，隨著枯草芽孢桿菌含量的增加，土壤水飽和導(dǎo)水率KS先減少后增大，濕潤(rùn)鋒處的吸力hf則呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)，與0 g/kg相比較為顯著（P＜0.05）；對(duì)于Philip入滲模型的2個(gè)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)S、A均隨枯草芽孢桿菌含量的增加先減少再增加，且均顯著小于0 g/kg，其中當(dāng)施加量為3 g/kg時(shí)，S及KS均取得最小值。

4）枯草芽孢桿菌能增加土壤的保水性能。在27 cm深度處，施加量為1、3、5和7 g/kg相比0 g/kg的剖面含水量分別增加了17.65%、31.76%、11.76%、7.06%。

5）枯草芽孢桿菌的添加使土壤的含鹽量顯著減少?？莶菅挎邨U菌施加量為1、3、5、7 g/kg相比0 g/kg的處理分別降低了22.37%、31.29%、17.78%、10.67%。

6）枯草芽孢桿菌的添加使土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量增加。在整個(gè)土層中，枯草芽孢桿菌施加量為1、3、5、7 g/kg的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量相比 0 g/kg水穩(wěn)性團(tuán)聚體增加了13.02%、17.59%、9.68%和5.24%。

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