土壤微生物和土壤酶是農田生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，土壤微生物多樣性、微生物量和酶活性是重要的土壤微生物指標，也是衡量土壤質量重要的生物學指標，并能對土壤質量的變化做出敏感反應。不同耕作制度會對土壤質量產(chǎn)生影響。休耕也是一種耕作制度，能夠使耕地得到休養(yǎng)生息，促進土壤質量發(fā)生重大變化。這種變化可能源于土壤微生物群落和相關生物化學過程的變化。左梅等研究了休耕對植煙田土壤酶活性細菌多樣性影響，Zhang等研究了撂荒、裸地休耕和耕種3種不同土壤管理方式對土壤質量的影響，也有關于長期休耕與連續(xù)耕作條件下的微生物量碳的變化規(guī)律的研究報道。這些研究內容有一個共同的特點就是都是將休耕期間的土壤特性與其他耕作制度對比，分析土壤微生物多樣性、微生物生物量、酶活性等變化特征，進而提出不同土地利用方式和耕作制度對土壤質量改變的影響，未考慮休耕對后茬耕作農田土壤微生物特性的影響，從而提出采用休耕改進完善現(xiàn)有耕作制度的合理建議。

內蒙古呼倫貝爾市是糧食主產(chǎn)區(qū)，長期以來當?shù)刂饕獙嵤﹤鹘y(tǒng)的秋播制度，近年來出現(xiàn)了耕地質量嚴重退化，生產(chǎn)能力大幅下降的問題。在該地區(qū)開展休耕對土壤生物學特性影響的作用。本研究以該地區(qū)小麥—油菜輪作田為試驗對象，探討休耕后茬作物農田土壤生物豐富度和多樣性、土壤酶活性以及土壤微生物生物量的變化規(guī)律，分析研究休耕后作物農田土壤酶活性、微生物生物量和微生物多樣性的響應，綜合評價休耕對耕地質量的影響，深入認識休耕制度改善輪作農田土壤質量的生物學機制，為在該地區(qū)建立以小麥和油菜輪作模式為基礎的休耕制度提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于內蒙古呼倫貝爾市陳巴爾虎旗特泥河試驗站(120°48′E，49°55′N)，該地區(qū)屬寒溫帶大陸性季風氣候，春季多風少雨，蒸發(fā)量大；夏季溫涼而短促，降水集中；秋季降溫快，霜凍早；冬季嚴寒漫長，地面積雪時間長。年平均氣溫-3.0～-2.5℃，≥10℃以上的積溫為1700～1800℃。年平均降水量為350～370mm，年日照時數(shù)平均為2800h，無霜期110～130d，是典型的旱作農業(yè)區(qū)。試驗田土壤為黑鈣土，黑土層厚為35～40cm，其中0～20cm土層土壤pH值7.02，有機質含量57.16g/kg，全氮含量2.39g/kg，全磷含量0.59g/kg，速效鉀含量193.33mg/kg。該試驗區(qū)農田從2008年開始進行小麥—油菜輪作模式。

1.2 試驗設計

試驗于2015-2017年開展，采用大區(qū)對比試驗，設休耕—小麥輪作、油菜—小麥輪作、休耕—油菜輪作和小麥—油菜輪作4個處理，每個處理3個重復，每個重復200m2，2016，2017年進行年際間重復，具體試驗設計見表1。本試驗中休耕為裸地休耕，且休耕期為1a，休耕田的上茬作物收獲后秸稈全量還田，休耕期間翻埋入土。RW和WR2個處理采取秸稈全量還田和免耕播種的方式。

供試作物小麥和油菜品種分別為龍麥36和青雜5號。2016，2017年小麥播種時間分別為5月2日和5月3日，播種量為300kg/hm²，油菜播種時間分別為5月4日和5月6日，播種量為7.5kg/hm²。小麥種肥施肥量為N59kg/hm²，P20597kg/hm²，K2016kg/hm²；油菜種肥施肥量為N63kg/hm²，P20589kg/hm²，K2016kg/hm²，硼砂3kg/hm²。所有肥料均作為種肥于播種時一次性施入，全年無灌溉。

1.3 土樣采集與分析方法

分別于2016，2017年小麥和油菜開花期采集土樣。每個小區(qū)按照“S”形取樣法，取樣點5個，取土深度0～20cm，采集的土樣混勻后去除石礫和植物殘茬等雜物。測定土壤微生物量碳和氮的土樣裝入無菌自封口袋后存于4℃冰箱，測定土壤微生物多樣性的土樣裝于無菌自封口袋后存放于-80℃冰箱，其余土樣置于陰涼通風處風干后測定土壤酶活性。

土壤酶活性測定參照關松蔭的方法進行，其中土壤過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法；蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法；脲酶活性采用靛酚比色法；磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法。土壤微生物量碳和氮采用氯仿熏蒸-K₂S0₄提取方法測定。土壤細菌和真菌的種群特征由北京諾禾致源科技股份有限公司進行測試分析，其中DNA提取采用CTAB方法，并通過HiseqPE250平臺進行測序和分析。在小麥和油菜收獲期每個小區(qū)隨機選取5個面積為1m²的樣方，風干后對地上部生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量稱質量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用MicrosoftExcel2010進行數(shù)據(jù)處理和作圖，利用SPSS22.0軟件進行差異顯著性分析和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 休耕對土壤酶活性變化的影響

由圖1可見，經(jīng)過2a試驗，總體表現(xiàn)為FW和FR處理土壤酶活性分別高于RW和WR處理土壤酶活性。FW和FR處理土壤過氧化氫酶活性在2016年分別比RW和WR處理增加了3.51%，8.94%，在2017年分別比RW和WR處理增加了10.05%，5.41%，差異顯著(P＜0.05)；脲酶在2016年分別比RW和WR處理增加了22.26%，11.47%，在2017年分別比RW和WR處理增加了28.07%，11.67%；蔗糖酶在2016年分別比RW和WR處理增加了53.79%，51.92%，在2017年分別比RW和WR處理增加了49.90%，40.87%；磷酸酶在2016年分別比RW和WR處理增加了26.66%，24.69%，在2017年分別比RW和WR處理增加了35.39%，38.47%。其中，過氧化氫酶和磷酸酶在2017年差異性達到顯著水平。在不同作物農田土壤酶比較發(fā)現(xiàn)，小麥田的土壤酶活性高于油菜田的酶活性，其中蔗糖酶和磷酸酶的活性差異較大。綜合分析土壤酶活性變化表明，休耕提高了后茬小麥和油菜田土壤酶活性，其中對蔗糖酶活性的影響最大，對過氧化氫酶活性影響最小。

2.2休耕對土壤微生物量碳和氮的含量變化

相比常規(guī)輪作相比，休耕提高了土壤微生物量碳和氮的含量(圖2)，2a試驗中，F(xiàn)W和FR處理的土壤微生物量碳含量分別大于同年的RW和WR，且達到了顯著性差異(P＜0.05)，其中，2016年FW和FR處理的土壤微生物量碳含量為267.79，225.87mg/kg，分別比RW和WR處理提高41.55%，24.47%；2017年FW和FR處理的土壤微生物量碳含量為258.97，235.80mg/kg，分別比RW和WR處理提高了21.95%，30.53%。微生物量氮含量在2a試驗中也表現(xiàn)為FW大于RW和FR大于WR，其中，2016年，F(xiàn)W和FR處理的土壤微生物量氮含量為51.84，46.52mg/kg，比FW和FR處理分別提高了10.78%，27.56%，且FR與WR的差異達顯著性水平(P＜0.05)；2017年FW和FR處理的土壤微生物量氮含量為56.05，49.52mg/kg，分別比RW和WR處理提高了58.20%，35.97%，且差異顯著(P＜0.05)。

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