全 文 ：紫色土坡耕地 Ｃ、Ｐ与微生物生物量
Ｃ、Ｐ对不同施肥的响应∗
高　 扬１，５∗∗　 徐亚娟２　 彭　 焱１，３　 金　 晶１，４　 朱　 波５　 于贵瑞１
（ １中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室， 北京 １００１０１； ２中南林业科技大学， 长沙
４１００００； ３长江工程职业技术学院， 武汉 ４３０２１２； ４北京高能时代环境技术股份有限公司， 北京 １０００９５； ５中国科学院成都山地
灾害与环境保护研究所， 成都 ６１００４１）
摘　 要　 分析了长期不同施肥处理下紫色土坡耕地土壤碳（Ｃ）、磷（Ｐ）与微生物生物量 Ｃ
（ＭＢＣ）、Ｐ（ＭＢＰ）的变化及其耦合特征．结果表明： 农家肥或秸秆配施无机肥（包括 Ｎ、ＮＰ 和
ＮＰＫ）处理下紫色土坡耕地土壤总有机碳（ＴＯＣ）变化范围为 ９０．８～１００．８ ｇ·ｋｇ－１，高于单施氮
肥处理的 ６２．２ ｇ·ｋｇ－１；农家肥与无机肥配施处理下土壤总磷（ＴＰ）变化范围为 ０．６５ ～ ０．８４
ｇ·ｋｇ－１，而秸秆与无机肥配施处理下土壤 ＴＰ 仅为农家肥与无机肥配施的 ２３％ ～３８％；单施氮
肥处理下 ＭＢＰ 显著小于农家肥和秸秆与无机肥配施处理；农家肥和秸秆配施无机肥处理下
ＭＢＣ ／ ＭＢＰ 在 ５～２６，ＴＯＣ ／ ＴＰ 分别在 ９２ ～ １３７ 和 ２９６ ～ ６５３，而单一氮肥处理下 ＭＢＣ ／ ＭＢＰ 和
ＴＯＣ ／ ＴＰ 分别高达 ５９和 ２０００．表明农家肥和无机肥配施更有利于增加土壤 Ｐ 的有效性，提高
土壤供 Ｐ 潜力．
关键词　 紫色土； 有机碳； 微生物生物量碳； 磷； 微生物生物量磷； 施肥
文章编号　 １００１－９３３２（２０１５）０１－０１０８－０５　 中图分类号　 Ｘ５３　 文献标识码　 Ａ
Ｓｏｉｌ Ｃ， Ｐ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｂｉｏｍａｓｓ Ｃ， Ｐ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｈｉｌｌｓｌｏｐｅ
ｃｒｏｐｌａｎｄ ｏｆ ｐｕｒｐｌｅ ｓｏｉｌ． ＧＡＯ Ｙａｎｇ１，５， ＸＵ Ｙａ⁃ｊｕａｎ２， ＰＥＮＧ Ｙａｎ１，３， ＪＩＮ Ｊｉｎ１，４， ＺＨＵ Ｂｏ５， ＹＵ
Ｇｕｉ⁃ｒｕｉ１ （ １Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ， Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ
Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ａｎｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１０１， Ｃｈｉｎａ；
２Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００００， Ｃｈｉｎａ； ３Ｃｈａｎｇｊｉａｎｇ Ｉｎｓｔｉ⁃
ｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｗｕｈａｎ ４３０２１２， Ｃｈｉｎａ； ４Ｂｅｉｊｉｎｇ ＧｅｏＥｎｖｉｒｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．，
Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００９５， Ｃｈｉｎａ； ５Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｈａｚａｒｄｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉ⁃
ｅｎｃｅｓ， Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００４１， Ｃｈｉｎａ） ．⁃Ｃｈｉｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｅｃｏｌ．， ２０１５， ２６（１）： １０８－１１２．
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ａｉｍ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｉｓ ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ａｎｄ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ
（Ｃ）， ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ （Ｐ） ａｎｄ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｃ， Ｐ ｉｎ ａ ｈｉｌｌｓｌｏｐｅ ｃｒｏｐｌａｎｄ ｏｆ ｐｕｒｐｌｅ ｓｏｉｌ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ
ｔｈａｔ ｔｏｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ （ＴＯＣ） ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ９０．８ ｔｏ １００．８ ｇ·ｋｇ－１ｕｎｄｅｒ ｏｒｇａｎｉｃ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｏｒ ｓｔｒａｗ
ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ （ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｎ， ＮＰ ａｎｄ ＮＰＫ） ａｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｎｉｔｒｏ⁃
ｇｅｎ （Ｎ） ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｎｌｙ （６２． ２ ｇ·ｋｇ－１）． Ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ （ ＴＰ） ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ０． ６５ ｔｏ ０．８４
ｇ·ｋｇ－１ ｉｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ， ａｎｄ ｔｈａｔ ｕｎｄｅｒ ｓｔｒａｗ ｃｏｍｂｉｎｅｄ
ｗｉｔｈ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｗａｓ ２３％－３８％ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｆｅｒｔｉ⁃
ｌｉｚａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ． Ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｂｉｏｍａｓｓ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ （ＭＢＰ） ｕｎｄｅｒ Ｎ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ
ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ａｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ． Ｔｈｅ ｒａｔｉｏｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｂｉｏｍａｓｓ ｃａｒｂｏｎ
（ＭＢＣ） ｔｏ ＭＢＰ ｕｎｄｅｒ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ５ ｔｏ ２６， ａｎｄ ｔｈｅ ＴＯＣ ／ ＴＰ
ｒａｔｉｏｓ ｕｎｄｅｒ ｏｒｇａｎｉｃ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ａｎｄ ｓｔｒａｗ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ９２ ｔｏ １３７ ａｎｄ ２９６ ｔｏ
６５３， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ｗｈｉｌｅ ｔｈｏｓｅ ｕｎｄｅｒ Ｎ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ５９ ａｎｄ ２０００， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ｈｅｌｐｆｕｌ ｆｏｒ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ Ｐ
ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｉｔｓ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｎ ｐｕｒｐｌｅ ｓｏｉｌ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｐｕｒｐｌｅ ｓｏｉｌ； ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ； ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｂｉｏｍａｓｓ Ｃ； ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ； ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｂｉｏｍａｓｓ Ｐ；
ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ．
∗国家自然科学基金项目（３１２００４０４）、中国科学院成都山地灾害与环境保护研究所山地表生过程与生态调控重点实验室开放基金项目
（Ｙ２Ｒ２００５０ＤＤ）和中国科学院地理科学与资源研究所“秉维优秀青年人才”项目（２０１２ＲＣ２０２）资助．
∗∗通讯作者． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｇａｏｙａｎｇ＠ ｉｇｓｎｒｒ．ａｃ．ｃｎ
２０１４⁃０７⁃０７收稿，２０１４⁃１０⁃２４接受．
应 用 生 态 学 报　 ２０１５年 １月　 第 ２６卷　 第 １期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， Ｊａｎ． ２０１５， ２６（１）： １０８－１１２
　 　 磷（Ｐ）是农业生产不可缺少的营养物质，对农
作物的增产起到重要的促进作用，但长期不合理地
施用磷肥对周围环境污染的同时，也容易造成土壤
中 Ｐ 利用效率低和土壤生产力退化［１－２］ ．孟磊等［３］
通过长期定位试验发现，有机肥对土壤有机碳
（ＳＯＣ）含量的提高作用显著高于化肥，而有机肥配
合施用 Ｎ、Ｐ、Ｋ不但可以极大提高土壤生产力，并且
有利于增加 ＳＯＣ 储量． Ｊｏｅｒｇｅｎｓｅｎ 等［４］报道，施用无
机磷肥可显著降低土壤微生物生物量 Ｃ ／ Ｐ，而微生
物生物量 Ｃ ／ Ｐ 明显受土壤有效性磷含量的影响，土
壤中施入无机磷肥将导致其微生物生物量 Ｃ ／ Ｐ 显
著降低［４－６］ ． Ｋａｎｇ 等［７］研究指出，肥料中的可溶性
ＳＯＣ可以降低土壤中 Ｐ 的吸附作用，从而提高土壤
中 Ｐ 的迁移性．这是由于 Ｐ 输入与 ＳＯＣ 的矿化速率
和累积矿化量呈正比［８］，同时 Ｐ 含量的增加将加快
ＳＯＣ的周转速率［９］ ． Ｂｅｃｋ 等［１０］也证实 ＳＯＣ 的解吸
与土壤中 Ｐ 浓度呈显著相关性．外源性 Ｃ 添加到土
壤中容易导致大量 Ｐ 从土壤中解吸并通过地表径
流及壤中流迁移进入水体［１１］；相反，有机磷肥料的输
入有利于土壤中 ＳＯＣ 的解吸，这主要是由于此时土
壤中 ＳＯＣ的竞争吸附能力要小于 Ｐ［７］ ．因此，土壤中
的溶解态 ＳＯＣ 是水⁃土界面中最重要的竞争态阴离
子，也是主要配体交换以及竞争吸附⁃解吸的载体［１２］ ．
目前，关于施肥对土壤 ＳＯＣ、Ｐ 的竞争吸附或解
吸及其在土壤中迁移转化的影响研究报道不多，而
通过土壤 ＳＯＣ 和 Ｐ 的竞争吸附⁃解吸机制研究，可
进一步了解土壤中微生物生物量 Ｃ ／ Ｐ 变化，并预测
土壤中 ＳＯＣ及 Ｐ 的环境归趋．全球气候变化对陆地
生态系统的粮食生产及农业自然资源的影响已成为
全球研究的热点之一，而农田土壤的养分状况是农
业生产的基本环境条件和物质能源，将直接影响农
业生产过程，并在一定程度上决定了一个地区的农
业生产结构和布局．四川省紫色土丘陵区农田约
４􀆰 ７×１０６ ｈｍ２，占四川省耕地面积的 ６８％，因此紫色
土丘陵区农田土壤的 Ｃ、Ｐ 养分状况将直接影响川
中地区的粮食作物生产安全，具有重要的战略意义．
本文以紫色土坡耕地为研究对象，探讨长期不同施
肥处理下土壤 Ｃ、Ｐ 与微生物生物量 Ｃ、Ｐ 变化及其
耦合特征，为提高紫色土坡耕地土壤的供 Ｐ 潜力、
建立合理的施肥制度提供科学依据．
１　 研究地区与研究方法
１􀆰 １　 研究区域
本研究依托中国科学院盐亭紫色土农业生态试
验站 进 行， 该 站 地 处 川 中 紫 色 土 丘 陵 区 域
（３１°１６′ Ｎ，１０５°２７′ Ｅ），属于中亚热带湿润季风气
候，年均气温 １７． ３ ℃，最高气温 ４０ ℃，最低气温
－５．１ ℃，无霜期 １９４ ｄ；多年平均降雨量 ８２６ ｍｍ，降
雨集中于夏季并且多暴雨．供试土壤为蓬莱镇组钙
质紫色土，其主要理化性质为：容重 （ １． ３ ± ０． ０３）
ｇ·ｃｍ－３、ｐＨ （８．１±０．２）、全磷（０．８１±０．３） ｇ·ｋｇ－１、
速效磷（４４．７２±５．９１） ｍｇ·ｋｇ－１、速效氮（１０２． ６４ ±
２􀆰 ２２） ｍｇ·ｋｇ－１、有机质（７．８±０．７） ｇ·ｋｇ－１、含水率
（１６．６±１．０）％．小区土壤质地为中壤，其中砂粒含量
为 ２５．０％、粉粒为 ３０．２％、黏粒为 ４４．８％．
１􀆰 ２　 试验设计
小区始建于 ２００４ 年，根据紫色土坡耕地不同长
期施肥状况，将试验小区分为：单施氮肥（Ｎ）、单施农
家肥（Ｍ）、秸秆还田（Ｒ）、农家肥＋氮磷配施（ＭＮＰ）、
农家肥＋氮磷钾配施（ＭＮＰＫ）、秸秆还田＋氮肥（ＲＮ）、
秸秆还田＋氮磷配施（ＲＮＰ）和秸秆还田＋氮磷钾配施
（ＲＮＰＫ）共 ８个处理，每个处理 ３次重复，小区面积为
长×宽＝８ ｍ×４ ｍ，小区内土层厚度为６０ ｃｍ．各处理的
氮肥品种为碳酸氢铵，施氮量控制在 １５０ ｋｇ·ｈｍ－２
（以 Ｎ计）；磷肥为过磷酸钙，单季施用量（小麦⁃玉米
轮作一次为一季）为 ９０ ｋｇ·ｈｍ－２（以 Ｐ２Ｏ５计）；钾肥
为氯化钾，单季施用量为 ３６ ｋｇ·ｈｍ－２（以 Ｋ２Ｏ 计）；
农家肥为猪粪（含纯 Ｎ ０􀆰 ６％，Ｐ ２Ｏ５ ０􀆰 ４％），单季施用
量为 ３７．５ ｔ·ｈｍ－２，混合配施添加量为 １５ ｔ·ｈｍ－２；
秸秆为小麦杆（含纯 Ｎ ０．５％，Ｐ ２Ｏ５ ０．１７％），单季还
田量为 ５ ｔ·ｈｍ－２ ．该地区耕地坡度变化主要在 ６ ～
１０°，本试验选择小区坡度为 ６．５°．小麦秸秆于耕作
前铡碎，按覆土填埋的方式施入农田．猪粪用水稀释
后以浇灌的方式施入．化肥施肥方式为穴施，底肥一
次性施用，施后覆土．按当地农民常规施肥习惯，各
处理施肥为底肥一次施用．种植作物方式为小麦⁃玉
米轮作，夏玉米于每年 ５ 月 ２３ 日左右播种，９ 月 １４
日左右收获，其余时间种植小麦，期间不再灌溉与追
肥，大田管理与当地农民习惯一致．
１􀆰 ３　 采样与分析
本次采样主要集中在 ２０１２年 ９月，在玉米收获
后对小区土壤进行集中采样，具体方法为：每个小区
采集 ０～４０ ｃｍ土壤样品，采取 Ｓ 形混合取样方法收
集 ５００ ｇ混合土样，过 １ ｍｍ 筛后清除作物根系，将
鲜土用于测定土壤微生物生物量 Ｃ、Ｐ，风干土用于
测定土壤总有机碳（ＴＯＣ）及总磷（ＴＰ）．微生物生物
量 Ｃ、Ｐ 采用氯仿熏蒸，分别用 ０．０５ ｍｏｌ·Ｌ－１ Ｋ２ＳＯ４
和 ０．５ ｍｏｌ·Ｌ－１ ＮａＨＣＯ３（ｐＨ ８．５）作为浸提剂，按液
９０１１期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 高　 扬等： 紫色土坡耕地 Ｃ、Ｐ 与微生物生物量 Ｃ、Ｐ 对不同施肥的响应　 　 　 　 　 　
土比 ４ ∶ １和 ２０ ∶ １ 与土洋混合，室温振荡 ３０ ｍｉｎ，
离心 １０ ｍｉｎ，取上清液过 ０． ４５ μｍ 滤膜，用 Ｐｈｏｅ⁃
ｎｉｘ８０００型 ＴＯＣ分析仪及 Ａｌｌｉａｎｃｅ（法国）流动注射
分析仪测定．土壤总有机碳（ＴＯＣ）的测定采用重铬
酸钾⁃硫酸氧化滴定法；土壤总磷（ＴＰ）的测定采用
消解⁃钼锑抗分光光度法［１３］ ．本研究中 Ｃ、Ｐ 及微生
物生物量 Ｃ（ＭＢＣ）、磷（ＭＢＰ）变化以混合样品测定
的平均值来表示．为研究紫色土坡耕地 Ｃ、Ｐ 耦合特
征，本文进一步分析 ＴＯＣ ／ ＴＰ、微生物 ＭＢＣ ／ ＭＢＰ、微
生物熵 ＭＢＣ ／ ＴＯＣ以及 ＭＢＰ ／ ＴＰ．
１􀆰 ４　 数据处理
采用 ＳＰＳＳ １２．０ 软件进行数据统计分析，利用
单因素方差分析法（ｏｎｅ⁃ｗａｙ ＡＮＯＶＡ）进行方差分析
和差异显著性检验（Ｐ＜０．０５），采用 Ｏｒｉｇｉｎ ８．０ 软件
作图，表中数据为平均值±标准差．
２　 结果与讨论
２􀆰 １　 土壤 Ｃ、Ｐ 及微生物生物量 Ｃ、Ｐ 变化
如图 １ 所示，单独施用农家肥和秸秆对土壤
ＴＯＣ含量提高明显，农家肥和秸秆处理下 ＴＯＣ 含量
变化范围为 ９０．８～１００．８ ｇ·ｋｇ－１，显著高于单施氮肥
的 ６２．２ ｇ·ｋｇ－１ ．农家肥和无机肥配施处理（ＭＮＰＫ）
比单独施用氮肥 ＴＯＣ含量提高 ５％～１０％，而秸秆与
无机肥配施（ＲＮＰＫ）对土壤 ＴＯＣ 的影响并不显著．
不同施肥处理下坡耕地 ＴＯＣ 含量的大小顺序为：无
机肥⁃农家肥配施＞无机肥⁃秸秆配施＞单施秸秆＞单
施有机肥＞单施无机肥．有机肥和秸秆配施都显著提
高了 ＭＢＣ，比单施氮肥平均提高 ２０％，但农家肥及
秸秆与无机肥配施对 ＭＢＣ无显著影响．这主要是由
于长期施用氮肥会加速土壤中的有机碳分解，并导
致土壤中积累的 ＴＯＣ 减少和土壤有机质含量下降．
ＭＢＣ越大意味着土壤保肥作用越强，土壤微生物一
方面分解有机物质，使之转化为生物可利用态，另一
方面对土壤中的无机养分起固持和保蓄作用．本研
究中添加有机肥和秸秆显著提高了土壤 Ｃ 源，而且
对提高土壤养分保持能力和微生物活性作用明显．
另外，孙凤霞等［１４］和徐阳春等［１５］研究也表明，长期
施用无机肥易造成土壤生产力退化、土壤微生物数
量下降，从而导致 ＭＢＣ下降．
　 　 与单施有机肥相比，单施无机肥（Ｎ）ＭＢＰ 显著
减小，农家肥与无机肥配施比秸秆与无机肥配施平
均高 １５％ ～ ２０％．土壤 ＴＰ 表现出与 ＭＢＰ 类似的变
化规律，农家肥与无机肥配施土壤 ＴＰ 为 ０．６５～０􀆰 ８４
ｇ·ｋｇ－１，而秸秆与无机肥配施土壤 ＴＰ（０．１５ ～ ０􀆰 ３２
ｇ·ｋｇ－１）仅为农家肥与无机肥配施的 ２３％ ～ ３８％
（图 ２）．这主要是因为 ＭＢＰ 是土壤中活体微生物细
胞内所含有的 Ｐ，受土壤 ＴＰ 含量的影响很大．Ｌｕｋｉｔｏ
等［１６］研究表明土壤 ＭＢＰ 随无机肥料施用量的增加
而提高；Ｇｈｏｓｈａｌ 等［１７］的试验结果也显示施用化肥
比不施用处理ＭＢＰ增加了３８％．本研究则表明，有
图 １　 不同施肥方式下紫色土坡耕地 ＴＯＣ及 ＭＢＣ变化
Ｆｉｇ．１　 Ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ＴＯＣ ａｎｄ ＭＢＣ ｉｎ ｔｈｅ ｈｉｌｌｓｌｏｐｅ ｃｒｏｐｌａｎｄ ｏｆ
ｐｕｒｐｌｅ ｓｏｉｌ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．
不同字母表示处理间差异显著（Ｐ＜０．０５） Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｔｔｅｒｓ ｍｅａｎｔ ｓｉｇｎｉ⁃
ｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｍｏｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ａｔ ０．０５ ｌｅｖｅｌ． 下同 Ｔｈｅ ｓａｍｅ ｂｅｌｏｗ．
图 ２　 不同施肥方式下紫色土坡耕地 ＴＰ 及 ＭＢＰ 变化
Ｆｉｇ．２　 Ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ＴＰ ａｎｄ ＭＢＰ ｉｎ ｔｈｅ ｈｉｌｌｓｌｏｐｅ ｃｒｏｐｌａｎｄ ｏｆ ｐｕｒ⁃
ｐｌｅ ｓｏｉｌ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．
０１１ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷
机肥添加对 ＭＢＰ 和 ＴＰ 的促进作用明显，秸秆次
之，无机肥的促进作用最小．这是因为有机肥可提供
更多的 ＭＢＣ，显著增加土壤微生物活性，导致大量
的 Ｐ 从土壤中解吸．同时，有机肥的增加提高了土壤
微生物活性，改变了土壤酸环境，促进了土壤中的有
机磷从土壤颗粒中解吸［１８］，该结果与 Ｌｕｋｉｔｏ 等［１６］
的结论不一致，可能是由于土壤所处的养分状态不
同，紫色土地区土壤黏性较大，大量的 Ｐ 被土壤颗
粒吸附所致．
２􀆰 ２　 Ｃ、Ｐ 耦合关系
土壤 ＭＢＣ ／ ＭＢＰ 可作为衡量微生物矿化土壤有
机物质释放磷或从环境中吸收固持磷素潜力的一个
指标［１９－２０］ ．与微生物生物量 Ｃ ／ Ｎ 不同，ＭＢＣ ／ ＭＢＰ
小说明微生物在矿化土壤有机质中释放磷的潜力较
大，土壤 ＭＢＰ 对土壤有效 Ｐ 库有补充作用；ＭＢＣ ／
ＭＢＰ 高则说明土壤微生物对土壤有效磷有同化趋
势，易出现微生物与作物竞争性吸收土壤有效磷的
现象，具有较强的固磷潜力［２１－２２］ ．如图 ３ 所示，农家
肥和秸秆处理土壤 ＭＢＣ ／ ＭＢＰ 在 ５ ～ ２６ 之间变化，
而单一氮肥处理下 ＭＢＣ ／ ＭＢＰ 高达 ５９．这说明农家
肥和秸秆处理有利于土壤 Ｐ 的释放，增加土壤供 Ｐ
潜力，而长期施用无机肥容易导致土壤微生物生物
量 Ｃ、Ｐ 出现竞争性吸附现象．农家肥和无机肥配施
处理土壤 ＭＢＣ ／ ＭＢＰ 为 ５ ～ ８，显著低于秸秆与无机
肥配施处理的 １２ ～ ２６，可见农家肥和无机肥配施
更有利于增加土壤Ｐ有效性 ．土壤ＴＯＣ ／ ＴＰ表现出
图 ３　 不同施肥方式下紫色土坡耕地 ＭＢＣ ／ ＭＢＰ 和 ＴＯＣ ／ ＴＰ
变化
Ｆｉｇ．３ 　 Ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ＭＢＣ ／ ＭＢＰ ａｎｄ ＴＯＣ ／ ＴＰ ｉｎ ｔｈｅ ｈｉｌｌｓｌｏｐｅ
ｃｒｏｐｌａｎｄ ｏｆ ｐｕｒｐｌｅ ｓｏｉｌ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．
与 ＭＢＣ ／ ＭＢＰ 相同的变化趋势，单一氮肥处理土壤
ＴＯＣ ／ ＴＰ 高达 ２０００，而农家肥和无机肥配施处理土
壤 ＴＯＣ ／ ＴＰ 仅为 ９２～１３７，秸秆和无机肥配施处理土
壤 ＴＯＣ ／ ＴＰ 则为 ２９６～ ６５３，该结果表明施用农家肥
和秸秆对紫色土 Ｐ 有激发效应，有利于提高紫色土
供 Ｐ 水平．土壤有效磷含量低于 ５０ ｍｇ Ｐ·ｋｇ－１时，
土壤微生物生物量 Ｃ ／ Ｐ 随 Ｏｌｓｅｎ⁃Ｐ 的提高而急剧降
低［１８］；土壤加入无机磷后，土壤有效磷含量提高，此
时不仅 ＭＢＰ 增加，而且 ＭＢＣ ／ ＭＢＰ 降低，极有可能
是微生物吸收加入的无机磷或吸收土壤中的磷，并
以多聚磷酸盐的形式富集在微生物细胞内． ＭＢＣ ／
ＭＢＰ 明显受土壤有效磷含量的影响，有效磷含量高
的土壤，其 ＭＢＣ ／ ＭＢＰ 较低；当土壤中施入无机磷肥
时，其 ＭＢＣ ／ ＭＢＰ 均显著降低［４，６］ ．
　 　 ＴＯＣ ／ ＭＢＰ 可用于反映土壤微生物 Ｐ 对 Ｃ 源的
利用和需求，ＴＯＣ ／ ＭＢＰ 越大说明土壤 ＭＢＰ 越小，对
土壤 Ｃ 源利用不足，Ｐ 利用率较低．如表 １ 所示，农
家肥和无机肥配施处理下 ＴＯＣ ／ ＭＢＰ 为 ２９０ ～ ４２２，
秸秆和无机肥配施处理下 ＴＯＣ ／ ＭＢＰ 为 ６２５ ～ １２９３，
都显著低于单施无机肥处理．ＭＢＣ ／ ＴＰ 可反映土壤
微生物对土壤 ＴＰ 的解吸能力，ＭＢＣ ／ ＴＰ 越大说明土
壤微生物 Ｃ对土壤 Ｐ 的解吸能力越小，可见农家肥
和秸秆与无机肥配施处理都有利于提高土壤 Ｐ 的
解吸能力．土壤 ＭＢＣ ／ ＴＯＣ 称为微生物熵，它充分反
映了土壤中活性有机碳所占的比例、土壤中输入的
有机质向 ＭＢＣ的转化效率以及土壤中 Ｃ 的损失和
土壤矿物对有机质的固定［２３］ ．研究结果表明，农家
肥和秸秆处理下土壤微生物熵高于无机肥处理，而
农家肥与秸秆处理对土壤微生物熵的影响差异不
大．ＭＢＰ ／ ＴＰ 可以反映土壤有效 Ｐ 的供应潜能，是土
壤微生物对Ｐ固持作用的综合反映 ．ＭＢＰ ／ ＴＰ变化
表 １　 不同施肥方式下紫色土坡耕地 ＴＯＣ ／ ＭＢＰ、ＭＢＣ ／
ＴＰ、ＭＢＣ ／ ＴＯＣ和ＭＢＰ ／ ＴＰ变化
Ｔａｂｌｅ １　 Ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ＴＯＣ ／ ＭＢＰ， ＭＢＣ ／ ＴＰ， ＭＢＣ ／ ＴＯＣ
ａｎｄ ＭＢＰ ／ ＴＰ ｉｎ ｔｈｅ ｈｉｌｌｓｌｏｐｅ ｃｒｏｐｌａｎｄ ｏｆ ｐｕｒｐｌｅ ｓｏｉｌ ｕｎｄｅｒ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ＴＯＣ ／ ＭＢＰ
（×１０３）
ＭＢＣ ／ ＴＰ
（×１０－３）
ＭＢＣ ／ ＴＯＣ
（×１０－５）
ＭＢＰ ／ ＴＰ
（×１０－５）
Ｍ ２９０．１±３５．５ ８．１±１．４ ８．７±１．２ ３２±２
ＭＮＰ ４１０．２±８７．３ ５．１±０．３ ３．８±０．３ ３３±４
ＭＮＰＫ ４２２．３±７９．５ ５．８±１．１ ４．２±０．３ ３２±４
Ｎ ３５８１．３±５６４．３ ５９．４±５．５ ２．９±０．２ ２７±９
Ｒ ８７２．７±１１２．３ ２６．９±４．５ ４．３±０．５ ３５±８
ＲＮ １２９３．１±２３４．１ １６．７±１．４ ３．９±０．７ ３３±４
ＲＮＰ ９３５．７±９７．５ １２．３±２．１ ４．１±０．９ ３２±５
ＲＮＰＫ ６２５．７±６７．４ １２．８±１．７ ４．３±０．７ ４７±４
１１１１期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 高　 扬等： 紫色土坡耕地 Ｃ、Ｐ 与微生物生物量 Ｃ、Ｐ 对不同施肥的响应　 　 　 　 　 　
与土壤微生物熵变化相似，也证明了土壤中 Ｃ、Ｐ 存
在竞争关系．
３　 结　 　 论
施加农家肥和秸秆对土壤 ＴＯＣ 含量增加明显，
与单一施用无机肥相比，有机肥与无机肥配施处理
能提高 ５％～１０％的 ＴＯＣ含量，而与单一秸秆处理相
比，秸秆与无机肥配施处理对土壤 ＴＯＣ 的影响并不
显著．单施无机肥处理的 ＭＢＰ 显著小于有机肥与无
机肥配施处理，而农家肥与无机肥配施处理的 ＭＢＰ
平均比秸秆与无机肥配施处理高约 １５％ ～ ２０％．农
家肥和秸秆处理有利于提高土壤供 Ｐ 潜力，而长期
施用无机肥容易导致土壤微生物 Ｃ、Ｐ 出现竞争性
吸附现象；农家肥和无机肥配施处理下土壤 ＭＢＣ ／
ＭＢＰ 为 ５ ～ ８，显著低于秸秆与无机肥配施处理的
１２～２６，农家肥与无机肥配施更有利于增加土壤 Ｐ
有效性．
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作者简介　 高　 扬，男，１９８１ 年生，副研究员．主要从事生态
水文、环境地球化学研究． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｇａｏｙａｎｇ＠ ｉｇｓｎｒｒ．ａｃ．ｃｎ
责任编辑　 张凤丽
２１１ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷