全 文 ：第 10卷 第 2期
2 0 0 2年 6月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
VO1．10 NO．2
June， 2002
土壤微生物生物量氮研究综述
唐玉霞 贾树龙 孟春香 张贵民 刘春田
(河北省农林科学院土壤肥料研究所 石家庄 050051)(沧州市农林科学院 沧州 061001)
摘 要 筒述了土壤微生物生物量 N 的含量及其影响因素 、土壤微生物量 N的生物有效性、影响土壤无机氮生物
固定 的因素及土壤 微 生物量 N 的测定 ，明确 了土壤微 生物量 N 在 土壤 N 素 循环 转化 过程 中的重要 作用 。土壤 微
生物量 N 是土壤 N 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 N 对作 物 N 素 的供应
起着 重要调节作 用。土壤 无机 氮的生物 固定对减少 N素损 失 ，提 高 N肥利 用效率 和保 护环境 具有积 极的作用 。
关键词 微生物量氮 生物有效性 土壤无机氮 生物固定
A summary of soil microbial biomass nitrogen．TANG Yu—Xia，JIA Shu—Long，MENG Chun—Xiang，ZHANG Gui—Min
(Soil and Fertilizer Institute，Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences，Sh~iazhuang 05005 1)，LIU Chun—
Tian(Cangzhou Academy of Agricultural and Forestry Sciences，Cangzhou 061001)，CJEA，2002，10(2)：76～78
Abstract This thesis discusses the content and influential factors Of．soil microbial bioma~ nitrogen．deals with the biolog—
ic validity of,soil microbial biomass nitrogen and the factors that influenced biologic fixation of．soil inorganic nitrogen，ex—
pands the determination method of．soil microbial biomass nitrogen and also makes clear the importance of microbial bio—
mass nitrogen in the process of cycle and transformation of soil nitrogen．The soil microbial bioma,~s nitrogen is an impor—
tant transformation link of soil nitrogen．It is also the body of soil available nitrogen repertory It plays an important regu—
lation role to nitrogen supply of crops．The biologic fixation of soil inorganic nitrogen also plays positive roles in decreasing
lose of nitrogen，increasing efficiency of nitrogen fertilizer and protecting environment．
Key words Microbial biomass nitrogen，Biologic validity，So il inorganic nitrogen，Biologic fixation
植物生长需要大量的 N素 ，施用 N肥是当前提高农作物产量最有效的手段 之一 ，但 N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
N肥利用率 ，降低 N肥损失 ，充分发挥 N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 N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 N肥损失的有效途径 ，因此有关土壤微生物生物量 N 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 N的研究已从土壤微生物体 内 N的组成成分及结
构来阐明这部分 N 的有效性 ，而国内在这方面 的研究 刚刚起 步。本文综述 了国内外该 领域 的研究进展 ，为
促进国内土壤微生物生物量 N的研究提供参考依据。
1 土壤微生物生物量 N的含量及其影响因素
土壤微生物生物量 N(简称土壤微生物量 N)是指土壤 中体积 <5000t,m3活 的和死 的微 生物体内 N 的
总和 ，其化学组 成大部分是 蛋白质和多肽类物质 ，C／N值一般为 5～6。一般认 为在作物种植前或收获后若
无足量有机物施入土壤时 ，土壤微生物量 N含量较稳定 ，它的多少决 定于该土壤 N 素肥力的高低 。土壤
微生物量 N基础含量能够反映土壤供 N能力的大小 。国外 已有资料表明 ，土壤微生物量 N含量一般为 20
～ 200mg／kg，占土壤全 N 的 3％～6％E9]；而国内尚无 系统的有关资料 ，沈其荣等 分析 了我 国 17种主要水
稻土的土壤微生物量 N 含量 为 28．7～158．6mg／kg，微生物 量 N 占土壤全 N 的 3．57％～7．52％。韩 晓 日
等 在作物种植前测定棕壤长期定位试验不同施肥处理的土壤微生物量 N含量为 6．9～19．8mg／kg，占土壤
全 N 的 8．8％～20．5％。沈其荣 等 研 究还 发现 ，土壤水 作时其 微生物 量 N含 量 比旱作 时要 高 ；而旱作
土壤中土壤微生物量N随土壤水分变化而变化 ，在土壤含水量为 田间持水量80％～90％时土壤微生物量N达
*河北省自然科学基金项目(301462)资助
收稿 日期 ：2001·07·23 改回 日期 ：2001-08．16
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第 2期 唐玉霞等 ：土壤 微生物 生物量氮研 究综述 77
到高峰。李世清等研究土层深度和作物种类对土壤微生物量 N的影响结果表明，土壤微生物量 N具有明显
的层次性 ，0～20cm土层显著高于下层；种植豆科植物能维持土壤微生物量 N库。Srinstava S．C． 等研究
表明，单一轮作制下土壤微生物量 N 明显减少 。Dalal R．C．[1 5等研究几种农业措施对土壤微生物量 N 的影
响指出，有机肥或无机氮肥施入土壤均能增加土壤微生物量 N 的含量 ，且有机肥与无机肥 配合施用对土壤
微生物量 N的增加有显著交互作用 ，就整个土体 (0～100cm 土层 )而 言，常规耕作 又较免耕能增加土壤微 生
物量 N含量。韩晓 日等 ：研究证实长期施用有机肥或化肥均能增加土壤微生物量 N含量，以有机肥的作
用较为明显，且有机肥与化学 N肥配合施用，土壤微生物固定无机氮的能力增强。由此可知，土壤微生物量
N含量与土壤耕作、施肥有密切关系，故在农业实践中通过实施有机肥及秸秆还田技术，增加土壤微生物量 N
的库容量 ，从而提高其在土壤 N素循环转化过程中的调控作用并减少 N肥损失，必将受到人们的重视。
2 土壤新固定态微生物量 N的有效性
土壤新固定态微生物量 N的有效性是土壤微生物量 N研究的实质性问题，它直接影响田问条件下化学
N肥 的去向 ，作物 的 N素营养状况及 N肥利用率 。土壤新 固定态微 生物量 N是指作物种植 和移栽后 土壤
开始所固定在微生物体内的那部分 N，沈其荣等一 研究盆栽条件下土壤微 生物量 N 的消长与土壤供 N特
征的关系发现 ，在作物生长过程 中土壤 微生物量 N 的减 少量 与该 时期 内土壤矿质氮 的增加量 成极显 著相
关 ，且指出大麦可吸收利用 50％～60％新 固定的微生物量 N；而土壤新 固定的微生物量 N 比土壤 固有的微
生物量 N矿化率高得多。Kerstin R．：12 2等报道，在培养条件下土壤矿化的无机氮 55％～89％来 自土壤微生
物量 N。Smith J．L ” 等报道 ，微生物体提供的 N 相当于冬小麦地上部需求量 的 60％。韩 晓 日等 研
究表明，微生物体供 N量 占作物吸收量的 75％以上 ，且土壤微生物体供 N量与作物 吸收 N量及产量之间存
在显著的正相关。王维敏采用麦秸、N肥与土壤混合在不同温度条件下进行培养结果表明，土壤新固定态微
生物量 N的释放量与土壤有机质和全 N含量及培养温度 有关 ，即在适宜 的温度 条件下有 机质和全 N 含量
较高的土壤能较快地释放较多的矿质氮供作物利用 。一般认 为固定 在生物体 内 N 的释放速率 比非 生物体
内 N 的释放速率高得多 ，其半衰期为 4～6个月。可见，土壤微生物量 N是土壤有效 氮活性库 的主要部分。
3 影响土壤无机氮生物固定的因素
一 些研究表明 ，有机肥 与化肥配合施用使土壤微生物 固定无机氮的能力增强 ，但固定量和 固定强度因 C
源物质、施用量和腐解条件而异。廖先苓等 采用 N标记羊粪和稻草研究 2种 C／N值不同有机物质还田
对尿素 N的生物固定率，结果表明C／N值较高的稻草(C／N=37．1)对尿素 N的生物固定量较 C／N值较小的
羊粪(C／N=21．7)为高。沈其荣等 研究蚕粪施入土壤对化学 N肥生物固定的影响发现，在蚕粪分解前期
出现无机氮肥的较强烈的固定。Takuya等研究发现，葡萄糖 +硫铵处理在培养一开始铵迅速被固定，培养
7d时铵被固定 90％，而纤维素 +硫铵处理和木质素 +硫铵处理在培养 28d时 ，铵仅被分别 固定 40％和不足
5％。Ocio J．A． 等研究 田问施用秸秆对土壤微生物量和无机氮的影响发现 ，秸秆中的 C源 比以葡萄糖为
C源固定无机氮 的进程慢得多 ，不同 C源物质对无机氮 的固定差异很大 。黄志武。 研究 C／N值不 同肥料组
合(稻秆 +硫铵 )对 N素有效性 和水稻生 长的影响发现 ，当稻秆用量 占土重的 0．2％和 0．7％即肥料组合 的
C／N值为 10和 25时对水稻生长无 明显影响，但 当稻秆用量过高(稻秆用量 占土重 的 2．5％)即 C／N值 为 40
时即引起强烈的 N素生物 固定作用 ，导致水稻苗期缺 N，严重 影响水稻生长。程励励等研究稻草在不 同土
壤水分条件下土壤微生物对肥料 N的固定发现，在渍水条件下(水 田)固定量较少 ，而在旱地条件下固定量
较多。王维敏研究麦秸在不同温度条件下土壤微 生物对无机氮 的固定 发现 ，在 30℃条件下土壤 无机氮 的生
物固定率明显高于 20℃条件下的生物固定率，水分和温度对土壤无机氮的生物固定有明显的影响。笔者曾
采用磷脂脂肪酸土壤分析和 BIOLOG系统研究不同肥力水平的土壤生物量和生物多样性问题证实，高肥力
土壤不仅微生物数量大，且微生物类群多。金维续等研究麦秸、玉米残茬在土壤中的分解情况发现，当土壤
水分一致时高肥力土壤秸秆腐解较快，而低肥力土壤腐解较慢，这从实践证明了高肥力土壤微生物活性较
强。因此 ，土壤肥力水平是否影响无机氮的生物 固定仍值得进一步深入研究 。
4 土壤微生物生物量 N的测定
土壤微生物量 N是土壤有机氮中最活跃的组分，与土壤 N素转化有密切关系。但如何测定土壤微生物
量 N是解决该问题的关键，因此国外围绕土壤微生物量 N的测定进行了大量的研究，早期多采用平板计数
法测定土壤微生物体量 ，再根据微生物体含 N量计算微生物量 N，该方法繁琐且不便于常规分析。Jenkin—
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son等 1976年提出的氯仿熏蒸培养法，奠定了简便快速测定土壤微生物量 N方法的基础，相继有不少报道
对该方法进行了改进。根据该方法，Shen S．M．’ 等提出氯仿熏蒸通气培养法，该方法根据熏蒸培养后提
取的 N素增量(F )及土壤微生物量 N的矿化系数(K )计算土壤微生物体 N的含量。Brookes P．C． 等
研究发现，熏蒸培养期间释放的矿质氮既可被微生物利用，又可发生反硝化和氨挥发作用，引起 N素损失，
影响测定结果，因此提出了氯仿熏蒸直接提取法，即在氯仿熏蒸后直接浸提释放出的 N素，以熏蒸与未熏蒸
土壤浸提的 N素之差为基础计算土壤微生物量 N。之后又有不少报道论述了氯仿熏蒸直接提取法测定土
壤微生物量 N的影响因子 ，如土壤湿度、预培养 、灭菌时间及温度等 ，使 氯仿 熏蒸 直接提取法测定 土壤微生
物量 N日趋成熟 ’ 。与氯仿熏蒸培养法相比，氯仿熏蒸直接提取法具有测定快速、简便、适用土壤范围较
广且测定结果的重现性较好等优点 ，目前氯仿熏蒸直接提取法已在世界上广泛应用。综上所述，土壤 N的
微生物固定和矿化是同时发生在土壤 N素循环中的两个重要过程，土壤微生物量 N是土壤 N素转化的重
要环节，也是土壤有效氮活性库的主要部分。土壤微生物对无机氮的生物固定是一种“保肥”机制，在农业生
产中施用基肥是保证农业生产的必要措施之一，将 C／N值较高的有机物料与化学 N肥一同施入土壤，将肥
料 N先固定到微生物体内，被固定的无机氮肥一方面避免了挥发、淋洗和反硝化的损失，另一方面在当季作
物的中后期又释放出来供作物吸收利用。可见土壤无机氮的生物固定与释放对作物 N素的供应起着重要
的调节作用，并对减少 N素损失，提高 N肥利用效率和保护环境具有积极的作用。
参 考 文 献
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