全 文 ：第 13卷 第 2期
2 0 0 5年 4月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
Vo1．13 No．2
Apri1， 2005
有机农业施肥方式对土壤微生物活性的影响研究*
李东坡 武志杰 陈利军
(中国科学院沈 阳应用生态研究所 沈 阳 110016)
摘 要 综述 了国内外有机农业施肥方式对培肥土壤及土壤主要微生物活性的影响 ，有机农 业施肥方式显著增加
土壤微生物数量，调控微生物种群结构，提高土壤有益微生物种群 数量 ，土壤微生物量 C、N含量倍 数增加。阐 明
施用有机肥料对维持土壤微 生物多样性与生态稳定性的必要性，并展望 了施用有机肥与土壤微生物活性的关系。
关键词 有机肥料 土壤微生物 微生物活性 微生物多样性 微生态环境
Influence of fertilizing modes of organic agriculture on the soil microbial activities．LI Dong-Po，WU Zhi—Jie，CHEN
Li—Jun(Institute of Applied Ecology，Chinese Academy of Sciences，Shenyang 110016，China)，CJEA，2005，13(2)：99～101
Abstract The influence of fertilizing modes of organic agriculture on the soil fertilization and soil microbes activity at
home and abroad is stated．The soil microbial number is increased significantly by fertilizing organic manure，and the soil
microbial population structure is adjusted and controled，the beneficial population density in soil is improved，the biomass—
es C and N of sol1 microbas are increased in times． It is necessary that organic manure is used in maintaining the soi1
microbial diversity and soil microcosmic stability．The trends of the relationships between fertilizing manure and soil
microbial activity are prospected．
Key words Organic manure，Soil microbes，M icrobial activity，Microbial diversity，Microcosmic—environment
(Received Jan．16，2004；revised March 28，2004)
1 微生物在土壤生态环境中的作用
土壤是具有生物活性的类生物体 ，有复杂的生命现象和特殊的代谢过程 ，其新陈代谢过程由生化反应
实现，微生物生命活动是推动土壤 中各种生化反应的动力。有机质是微生物营养和能量的主要来源，土壤
微生物活性严格受土壤营养有效性限制，土壤中不同类群微生物利用不同有机质作营养及能量来源，其有
机 、无机产物又可供其他微生物利用，故土壤微生物能较早预测土壤有机质的变化过程，常被作为土壤质量
的灵敏指标_l J。土壤微生物是土壤有机与无机体转化的作用者、土壤营养物质循环的重要参与者和构成土
壤肥力的重要因素，微生物生物量是活性的营养库。微生物分解有机物质形成腐殖质并释放养分 ，且同化
土壤 C素和固定无机营养形成微生物生物量 ，微生物生物量 自身含有一定量 C、N、P和 s，可作为土壤有效
养分的储备库 ，土壤微生物参与土壤 C、N、P和 s等元素的循环过程和土壤矿物 的矿化过程 。在微生物
作用下有机养分不断分解转化为植物能吸收利用的有效养分 ，同时释放出被土壤 固定的养分 。微生物在旺
盛生命活动中降解生物能源物质而产生各种酸类物质 ，具有保护土壤有效磷，转化难溶性磷作用，可提高各
类型土壤有效磷含量 ，增强土壤供 P能力。土壤有效磷含量随微生物数量 的增加而提高，难溶性无机磷转
化强度随无机磷细菌数量增加而增加，微生物还能固定土壤中易流失养分。微生物生物量能反映土壤 中能
量循环、养分转移与运输速率以及有机物质转化所对应微生物数量 ，在区别长期与短期土壤处理方面非常
敏感 ，不受无机氮直接影响，常被用于评价土壤生物学性状_1引。土壤生态系统功能主要 由土壤微生物机制
所控制 ，土壤微生物能帮助植物适应养分胁迫环境 ，改善土壤养分的吸收利用_2 ；土壤微小变动均引起土壤
微生物多样性变化_l ，并与土壤生态稳定性密切相关_3 J，在能够精确测定土壤有机质变化之前 ，微生物群体
动态是土壤微妙变化的最好证明。土壤微生物与土壤酶密切相关，土壤酶来 自微生物 、植物和动物 ，微生物
是脱离活体酶的惟一来源 ，土壤酶活性常被作为微生物活性的指示物。砂壤土微生物主要类群数量与主要
* 国家重点基础研究(973)发展规划项 目(G1999011808一O4)和中国科学院沈阳应用生态研究所知识创新重大项 目(SCXZD0104—02)资助
收稿 日期：2004—01—16 改 回日期：2004—03—28
100 中 国 生 态 农 业 学 报 第 13卷
土壤酶中碱性磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性关系密切，其 中真菌数量与碱性磷酸酶活性有极显著负相关关系 ；
细菌数量与蔗糖酶活性有极显著正相关关系 ，与碱性磷酸酶和脲酶活性有显著正相关关系；放线菌数量与
碱性磷酸酶活性有极显著正相关关系[ ，不同介质中磷酸二酯酶和 a-半乳糖苷酶与微生物数量显著相关 ，
表明土壤中微生物丰富程度对酶活性贡献很大["]。土壤补充葡萄糖后土壤酶活性与微生物生长有关 ，而近
期未补充 C源的土壤酶活性 与微生物数量间无密切关系，其原 因是酸性和碱性磷酸酶、磷酸二酯酶、酰胺
酶、脲酶、 一葡萄糖苷酶及过氧化氢酶活性与微生物生物量有显著正相关关系_1 ，这与总生物量与过氧化氢
酶、脱氢酶、碱性磷酸酶、淀粉酶和蛋 白酶活性关系相似。脲酶活性与微生物生物量高度相关 ，多个季节碱
性磷酸酶、过氧化氢酶和酰胺酶活性均可作为与微生物生物量相关性的最好预见，碱性磷酸酶被认为全部
来 自土壤微生物。
2 施用有机肥对土壤微生物的影响 ‘
施用有机肥对土壤微生物组成 、数量和活性有重要影响，能显著提高各类微生物数量 ，特别是与土壤养
分转化有关的微生物数量[5,19 ；施用有机肥能有效增加和活化土壤养分 ，改善土壤理化性质 ，促进微生物活
动 ，增强土壤调理功能，降解土壤中的有毒物质_6 J，对土壤生物和生物化学特性有明显作用。有机肥含丰富
的 C源 ，其有效性是土壤微生物群落演替最重要的影响因素。施有机肥较无机肥料微生物量 N的增加幅度
大[ ，有机肥对微生物生物量 N(或 C)的影响在于直接刺激微生物生长。有机肥等生物能源物质为微生物
提供了大量可给性能源，促使微生物细胞数量倍增 ，从而改善微生物生存环境及土壤微生物组成。土壤中
微生物生物量 C、N含量为 34．03～842．96mg／kg和 1．34～132．44mg／kg，微生物生物量 C、N占土壤有机
碳、氮总量的 0．33％～3．30％和 0．04％～0．72％_7 J。施用有机肥或有机肥与 N、P化肥配施 ，土壤放线菌、
固 N菌及细菌总数均显著增加，而单施 N、P化肥处理除放线菌增加外 ，细菌总数却随 N、P化肥施用量的增
加而减少_8’9 J。施人不同种类厩肥 、畜禽粪和农家肥对土壤微生物量的影响各异 ，研究表明随猪粪施用量的
增加，黄棕壤微生物生物量 C、N含量增加 ，施用 50g／ 猪粪 100d后土壤微生物生物量 C含量可达 750／zg／
g ，120d左右达最大值 ，之后开始缓慢下降，250d达 350／zg／g +后稳定，施肥 150d后微生物生物量 N含
量达 500tg／g千+；施人 100g／kg猪粪 100d后微生物生物量 C含~ 850t,g／g千+，130d后达 950tg／g千+，之
后逐渐降至 550#g／g 保持平稳 ，施肥 100d和 150d后微生物生物量 N含量均达 90~g／g +。持续 30年施
用农家肥土壤微生物生物量 C含量增加 ，最大达 105mg／kg，表明微生物生物量 C可代表与土壤补充物相关
的可变性最大的微生物组分，牛厩肥含较高有机物质和微生物生物量 ，施牛厩肥 比施 N、P、K化肥对提高矿
质土壤的生化特性更有效，连续 3年施牛厩肥比施 N、P、K肥地块的有效微生物数量高。水稻田施人农家肥、
鸡粪和堆肥后微生物生物量 N增加，施人农家肥处理增加量大于施鸡粪和堆肥处理，定期施用农家肥田块其微
生物生物量 N含量增幅比施 N、P、K化肥田块高。
施人其他有机肥对土壤微生物的影响。秸秆是土壤微生物活动的主要和有效能源，施入秸秆能提高和
激发土壤微生物活性 ，作物秸秆还田还显著增加蚯蚓等土壤动物 ，蚯蚓粪中含有大量微生物类群，从而影响
微生物数量的增长_1。。 施人秸秆可增加土壤微生物固定矿质氮量 ，施 8t／hm2麦秸 1年后土壤固定的矿质
氮量增加 1倍以上，施 10t／hm 小麦秸秆 14d后土壤净固定矿质氮为 50kg／hm 。麦秸还田3个月后土壤细
菌数量提高 7倍 ，好气性纤维素菌提高 7．5倍 。秸秆还 田大大提高土壤微生物活性，耕层土壤细菌和真菌数
量分别增加 142．99％和 115．0％，表层土壤较 10～20cm土层土壤微生物活性大。黑土和白浆土施用 20g／kg
玉米秸秆 50d后细菌数量增加 53．7％，其 中无机磷细菌、放线菌和真菌数量分别增加 24．77％、47．75％和
212．19％，施麦秸较未施 麦秸土壤 细菌、放线 菌、真菌、无 机磷 细菌 和有机 磷细 菌分别增 加 192．12％、
189．64％、427．12％、125．06％和 56．40％ ¨。晚稻 田覆盖 21t／hm 稻草土壤细菌、真菌 、好气性纤维素分
解菌、厌气性纤维素分解菌和反硝化细菌总数明显增加_1 。水稻田施入水稻茎叶、三叶草后土壤微生物生
物量 N立即增加 ，其增加量 占施人 N量的 10．5％～13．5％；用稻草、玉米秸和未堆腐马粪培肥草甸黑土型
水稻土和苏打草甸土型水稻土，可显著提高水田土壤微生物生物量 C和 N含量，在最大峰值期微生物生物
量 C占施人 C量的 30％-40％，微生物生物量 N 占施人 N量的 60％～70％_1 3l。水 田施入非腐解有机物
料 ，通过对微生物生物量的影响，能达到促进水田土壤有机质形成与更新 ，协调水田土壤养分保持与供给的
培肥目的Ll引。盐碱壤土小麦一休闲(长草)2种方式种植 4～7年可明显增加土壤微生物数量，活性菌生物量
占总菌类 10％，活性细菌生物量 占总细菌生物量的 39％和 34％，菌类生物量为细菌生物量的 2．9和 2．1
第 2期 李东坡等 ：有机农业施肥方式对土壤微生物活性的影响研究 101
倍。严红研究表明，棕壤施入 10～100g／kg中药渣，随施人中药渣数量 的增加而微生物生物量 C、N含量增
加 ，最高可达 580／zg／g千+$~148／zg／g千十，并在 200 250d内维持较高水平 ；施入 50g／kg中药渣和 50g／kg猪
粪 150d后土壤微生物生物量 C含量达 lO009g／g千+，高于施 100g／kg猪粪处理，并可维持高含量 100多 d，微
生物生物量 N含量可达 80pg／g千+，略低于施 lOOg／kg猪粪处理 ，且微生物生物量 C、N含量均与施用药渣量
有极显著正相关关系。中药渣处理土壤微生物生物量 N含量高峰出现时间滞后于施猪粪处理 ，表明有机物
料组成对微生物生物量 C、N含量影响很大。经过垃圾填埋场渗滤液浇灌 1年的粘土和壤土土壤微生物生
物量 C、N和 P含量均高于对照，壤土和粘土微生物生物量均较高 。粉煤灰施入石灰性褐土其土壤微生
物生物量 N与微生物数量变化趋势相似 ，粉煤灰和绿肥对各生育期土壤微生物均有显著或极显著影响 。
粉煤灰对细菌和放线菌的效应在施入前期和后期均强于施硝酸磷肥和绿肥处理 ，土壤细菌和放线菌对大量
施用粉煤灰改良土壤表现出较灵敏响应 J。
施入有机肥对水稻根际土壤微生物的影响。一定范围内土壤根际微生物总数随生物能源物质施用量
的增加而提高 ，细菌、放线菌和真菌数量均以根际较多。有机肥对红壤水稻 田土壤真菌、放线菌和细菌的
影响根际与非根际分布相似，均为细菌>放线菌>真菌 ，微生物根际效应十分明显，3种菌在根际中数量高
于非根际土壤，有机肥对微生物数量的促进效果明显高于无机肥 。对真菌和放线菌而言，单施有机肥根
际效应最高，而细菌则以有机与无机肥配施效果最佳，对水稻根际土壤溶磷细菌的促进作用也高于单施无
机肥处理，有机磷分解菌数量在根标中以单施有机肥处理最高。
3 小 结
不同有机肥料不同程度影响土壤微生物活性，随培肥时间延长，土壤微生物活性总体呈上升趋势。施
用有机肥后大部分土壤微生物活性与土壤有机质和全 N含量有极显著正相关关系，每年施用一定数量有机
肥料以维持较高土壤微生物活性 ，对维持微生物多样性与生态稳定性十分重要。目前施入有机肥对土壤微
生物影响的研究主要集中在对微生物种类 、群落、数量和各种微生物总体活性上 ，而对微生物活性动态变化
及其机理研究报道较少 ，尤其是长期施用有机肥对土壤微生物多样性和微生态环境影 响及其机理 、土壤微
生物对土壤生态系统功能调控机理研究较少。借助现代微生物学研究先进手段对土壤微生物生物量 C、N、
P动态变化进行定量描述 ，研究长期施用有机肥料与微生物多样性和土壤微生态环境的关系，使微生物活性
能更真实全面反映土壤质量和生产力将是未来研究的重点 ，通过土壤微生物活性变化指标建立发展现代有
机农业与土壤健康质量评价标准的土壤生物学预警体系尚待进一步研究 。
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