全 文 ：长期培肥黑土微生物量碳动态变化及影响因素 3
李东坡1 ,3 3 3 　武志杰1 　陈利军1 　朱　平2 　任　军2 　彭　畅2 　梁成华3
(1 中国科学院沈阳应用生态研究所 ,沈阳 110016 ;2 吉林省农业科学院土壤肥料研究所 ,公主岭 136100 ;
3 沈阳农业大学土地与环境学院 ,沈阳 110161)
【摘要】　以东北典型黑土区长期采用 2 种不同量有机肥 (M2 、M4) 、化肥 (NPK) 和不施肥 (CK) 4 种方式培
肥土壤为研究对象 ,对生长季微生物量碳的动态变化进行研究. 结果表明 ,施用有机肥 ,微生物量碳显著高
于施用化肥和不施肥 ,容量在 620 mg·kg - 1以上. 在各处理中 ,微生物量碳大小顺序为 M4 > M2 > NPK ∂
CK. M2 、M4 微生物量碳最大峰值出现在抽雄吐丝期 ,NPK最大峰值出现在播种期 ,CK最大峰值出现在蜡
熟期 ,季节性变化平稳. 施肥数量和种类不同所引起的微生物量碳的差异 ,并未因季节变化及玉米生育时
期影响而改变. 微生物量碳的动态变化与绝大多数黑土生物、理化特性指标动态变化无显著相关性 ;与黑
土生物、理化特性 ,植物氮、磷、钾及作物籽粒粗蛋白含量之间存在较好的正相关性.
关键词 　黑土 　有机肥 　微生物量 　生长季 　动态变化
文章编号 　1001 - 9332 (2004) 08 - 1334 - 05 　中图分类号 　S154136 　文献标识码 　A
Dynamics of microbial biomass C in a black soil under long2term fertilization and related affecting factors. L I Dong2
po1 ,3 ,WU Zhijie1 ,CHEN Lijun1 ,ZHU Ping2 ,REN Jun2 ,PENG Chang2 ,L IANG Chenghua3 (1 Institute of A pplied E2
cology , Chinese Academy of Sciences , Shenyang 110016 , China;2 Institute of Soil and Fertilizer , Jilin A gricultural A2
cademy of Sciences , Gongzhuling 136100 , China; 3 College of L and and Environment , Shenyang A gricultural Uni2
versity , Shenyang 110161 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2004 ,15 (8) :1334～1338.
The effect of long2term fertilization on the dynamics of microbial biomass C in a typical black soil of Northeastern
China was studied in a field trail treated by different fertilizations. The results showed that the amount of soil mi2
crobial biomass C under different fertilizations varied significantly with growth stages. It was the highest in farm2
yard manure (M2 and M4 ) treatments ,with a less seasonal fluctuation ,second in NPK treatment , the peak at
sowing period ,and the lowest in CK ,the peak at wax maturity stage. No significant correlation was found be2
tween the dynamic changes of soil microbial biomass C and soil biological ,physical and chemical properties in all
treatments ,but the correlation of soil microbial biomass C with the contents of N ,P and K in plants and that of
crude protein in grain was significantly positive.
Key words 　Black soil , Farmyard manure , Microbial biomass , Growth season , Dynamic change.3 国家重点基础研究发展规划项目 ( G1999011808204)和中国科学院
沈阳应用生态研究所知识创新工程重大资助项目 (SCXZD0104202) .3 3 通讯联系人.
2003 - 07 - 04 收稿 ,2004 - 03 - 15 接受.
1 　引 　　言
黑土是我国主要耕作土壤之一 ,总面积达 1 ×
107 hm2 ,耕地面积 7 ×106 hm2 ,占吉林、黑龙江两省
总耕地面积的 50 %左右[15 ,20 ] . 黑土开垦较晚 ,土质
肥沃 ,自然肥力较高 ,但近年来由于自然环境恶化和
农业经营方式的弊端 ,致使黑土有机质含量逐年下
降. 一个时期以来 ,从黑土理化性质变化特点研究黑
土质量下降原因较多 ,而从生物学活性角度研究较
少 ;对长期有机/ 无机培肥耕作黑土理化性质的变化
研究较多 ,而对其生物学性质影响研究较少. 随着黑
土耕作环境的不断恶化 ,黑土生物学活性的变化倍
受农业科研工作者的关注. 土壤生物学活性主要指
土壤微生物和酶活性. 土壤微生物是指土壤中体积
小于 5 ×103μm3 的生物 (不含活体植物根系) ,其主
要生物类群有细菌、放线菌、真菌、藻类和原生动物
等. 微生物生物量是这些生物的总质量. 微生物既是
进入土壤的有机物质的“转化者”,又是活性养分特
别是氮、磷、硫等的“源”和“库”. 微生物能帮助植物
适应养分胁迫环境 ,改善作物对养分吸收利用状
况[12 ] . 微生物量能综合反映微生物活性强度及有机
质分解过程 ,能代表参与调控土壤中能量和养分循
环以及有机物质转化的微生物数量. 微生物量受土
壤管理方法和系统的不稳定影响很大 ,是灵敏的土
壤生物化学指标[9～11 ] .
微生物量碳在土壤全碳中所占比例很小 ,但它
是土壤有机质中最为活跃的部分 ,可反映土壤养分
有效状况和生物活性 ,能在很大程度上反应土壤微
生物数量 ,是评价微生物量和活性的参数指标. 微生
物量碳转化迅速 ,能在检测到土壤总量碳变化之前
应 用 生 态 学 报 　2004 年 8 月 　第 15 卷 　第 8 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Aug 2004 ,15 (8)∶1334～1338
反映土壤有机质的变化 ,是更具敏感性的土壤质量
指标[2 ] . 微生物量碳对不同土壤培肥措施非常敏
感 ,不受无机氮的直接影响 ,这是微生物量碳用作土
壤生物学评价指标的一大优势[13 ] ,通常被用于估计
土壤生物状态 ,对评价土壤质量状况至关重要.
研究长期不同培肥黑土微生物量碳的动态变
化 ,探究其微生物量碳变化在作物生长季具体体现
及机理 ,进一步认识和评价土壤生物学活性在黑土
物质转化和能量流动中的作用 ,对东北黑土区土壤
质量的培育与维护具有重要意义.
2 　研究地区与研究方法
211 　研究地区概况
试验设在吉林省农业科学院黑土肥力长期定位监测试
验区 ,属典型黑土区 ,年平均气温 5～6 ℃,4～5 月平均气温
为 7～16 ℃,6～8 月为 19～25 ℃,9 月份为 16 ℃左右 ,年降
水量 500～650 mm ,作物生长期 (4～9 月份) 降水量约占全
年降水量的 80 %以上 ,雨热同季. 无霜期为 120～140 d ,有
效积温 2 600～ 3 000 ℃,为 1 年 1 季雨养农区 ,主栽玉
米[17 ] .试验前试验地 0～25 cm 土壤化学性质为 :有机质
28110 g·kg - 1 ;全氮 1187 g·kg - 1 ;全磷 0157 g·kg - 1 ;全钾
23116 g·kg - 1 ;碱解氮 114144 mg·kg - 1 ;速效磷 27100 mg·
kg - 1 ;速效钾 190100 mg·kg - 1 ;p H 716.
212 　研究方法
试验始于 1980 年 ,设 4 个处理 ,分别为 CK(不施肥) 、M2
(年施有机肥 211 ×104 kg·hm - 2) ,M4 (年施有机肥 412 ×104
kg·hm - 2) 、NPK(年施 :N 150 kg·hm - 2 ,P2O5 75 kg·hm - 2 , K2O
75 kg·hm - 2) .小区面积 100 m2 ,供试作物为玉米.
有机肥为猪粪肥 ,NPK 肥分别为尿素、三料磷肥、硫酸
钾. 有机肥于春播前撒施地表 ;氮肥 1/ 3 做底肥深施 ,2/ 3 做
追肥 7 月上旬施入 ;磷、钾肥全部做底肥播种时 1 次施入.
2002 年玉米品种为吉单 209 ,播种密度 60 000 株·hm - 2 . 作
物生长季节人工或机械除草 ,人工或生物法防治病虫害. 供
试有机肥全氮、全磷、全钾含量分别为 0130 %～ 0140 %、
0109 %～0118 %、1130 %～1170 % ,有机质 710 %～810 % ,
碱解氮 0102 %～0104 % ,速效磷 01018 %～01024 % ,速效钾
0117 %～0125 %.
早春期 (4 月 22 日) 、播种期 (4 月 30 日) 、出苗期 (5 月
21 日) 、拔节期 (6 月 17 日) 、大喇叭口期 (7 月 2 日) 、抽雄吐
丝期 (7 月 23 日) 、灌浆期 (8 月 15 日) 、蜡熟期 (9 月 6 日) 、完
熟期 (9 月 27 日) 、收获后 (10 月 18 日) 用土钻各采 1 次 0～
25 cm 深田间土样 ,3 次重复采样. 每批土样测定微生物量
碳、氮、磷 ,活性有机质、速效氮、速效磷、速效钾、铵态氮、硝
态氮、碱解氮和含水量. 每一处理测定全量氮、磷、钾 ,有机
质、p H 值等指标.
微生物量碳、氮、磷用氯仿薰蒸浸提法 ( FE) [6 ] ,岛津
TOC2VCPH分析仪和钼锑抗比色法测定. 微生物量碳换算系
数为 0145[9 ] ,氮为 0145[1 ] ,磷为 0140[3 ] .土壤活性有机质采用
稀释热法测定[5 ] ;pH值用 pH2S22 型酸度计测定 ;其他理化性
质指标用常规方法测定[5 ] .在秋季收获后测定植株氮、磷、钾 ,
小区籽粒产量 ,玉米籽粒粗蛋白.植株氮、磷、钾采用常规方法
测定[5 ] ;籽粒品质用相应的农产品品质分析仪器测定.
213 　试验数据处理
数据计算处理、相关分析采用 Excel 97 软件进行 ,方差
分析和多重比较采用 The SAS System 97 软件进行 ,多重比
较采用新复极差法.
3 　结果与讨论
311 　微生物量碳的动态变化
31111 不同处理微生物量碳 　早春期、拔节期、大喇
叭口期、灌浆期、完熟期 ,M2 、M4 处理微生物量碳显
著高于 CK和 NP K 处理 (表 1) . 出苗期、抽雄吐丝
期 ,NP K微生物量碳显著高于 CK处理 ,M2 处理显
著高于 NP K. 蜡熟期 M2 处理微生物量碳显著高于
NP K和 CK 处理 ,NP K 处理微生物量碳显著低于
CK处理 ,这可能是因为玉米蜡熟期 CK处理根系早
衰分解 ,NP K 处理因肥力下降 ,根系活力减弱强度
大 ,使微生物数量减少所致. 收获后 ,M2 和 NP K处
理微生物量 C 显著高于 CK 处理 (表 1) ,且这一时
期长期不施肥处理微生物量最低 ,说明可分解利用
的根系残落物被微生物耗尽.
表 1 　不同处理微生物量碳差异
Table 1 Signif icant difference about the content of microbial biomass carbon in soil with different treatments( mg·kg - 1)
处理
Treatment
早春期
Early
spring
stage
播种期
Sowing
season
出苗期
Emergence
stage
拔节期
Jointing
stage
大喇叭口期
Trumpet2
shaped
stage
抽雄吐丝期
Male come
out and
silking phase
灌浆期
Grouting
stage
蜡熟期
Wax
maturity
stage
完熟期
Complete
ripeness
stage
收获后
After
harvest
CK 322171Cb(19151) 337148Bab(5169) 275119Dc(4193) 221180Cd(9108) 204182Cde(3112) 291177Dc(14160) 288159Cc(11107) 351169Ca(4125) 193175Ce(13108) 217122Cd(1178)
M2 428168Bb(14100) 354153Bd(21181) 384162Bc(7159) 412135Bb(7193) 364186Bcd(9166) 495105Ba(14133) 425195Bb(3196) 374172Bcd(6111) 378158Bcd(26181) 231155Be(4133)
M4 546185Ab(16149) 537119Ab(20133) 500129Ac(12177) 463147Ade(28149) 563156Ab(16146) 612198Aa(9115) 541107Ab(32199) 478119Acd(9153) 437150Ae(13186) 448136Ade(7148)
NPK 312169Cb(10141) 344128Ba(10149) 299120Cc(3113) 234104Cd(5102) 223175Cd(10182) 325183Cb(4179) 291120Cc(10139) 325180Db(4136) 194148Ce(3168) 234148Bd(4176)
括号内为标准差 ,表中大写字母不同表示同一时期不同处理间差异显著 ,小写字母不同表示同一处理不同时期差异显著 (P < 0105) Standard devia2
tion in brackets ,significant differences of different treatments were showed by capital letters in the same stage ,the significant differences of different stage were
showed by litter letters in the same treatment ,and the significant differences were showed by different letters in table1 下同 The same below1
53318 期 　　　　　　　　　　　　李东坡等 :长期培肥黑土微生物量碳动态变化及影响因素 　　　　　　　　　　　　
　　在 4 种处理中 ,施用有机肥黑土微生物量碳在
整个生长季中都处于很高水平 ,M4 处理微生物量碳
在生长季任一时期都显著高于其他处理 ,M2 处理微
生物量碳在生长季任一时期都不低于 NP K 和 CK
处理 ,总趋势为 :M4 > M2 > NP K ≥CK(表 1) ,说明
微生物量碳的大小与土壤中 C/ N 大小一致[20 ] . 微
生物体的 C/ N 比有一定的范围. 在土壤能够满足 N
源供给的条件下 ,微生物的活性取决于碳源的供
应[20 ] ;另一方面 ,在长期施有机肥的土壤中水溶性
有机碳的生物有效性较高[7 ,8 ] ,有机肥的加入激发
了微生物的大量生长 ,因而施入有机肥黑土微生物
量碳明显高于其他处理. 随着作物的生长发育和微
生物的大量繁殖 ,水溶性有机碳逐渐被微生物利用
而减少 ,土壤微生物量碳在玉米生长后期呈下降趋
势 ,但总体水平仍很高.
蜡熟期以后 4 种处理微生物量碳下降明显 ,尤
其是 CK、NP K和 M2 处理更明显 ,说明秋季土壤微
生物量减少. 在长期不施肥和施用化学肥料的黑土
中 ,玉米生长期微生物生长和活性过度依赖于根系
的生命活动和代谢能力 ,当后期玉米根系活力衰退 ,
代谢量减少甚至停止时 ,对微生物数量影响最大 ;收
获后因土壤中残留根系部分分解 ,土壤中微生物生
命活动能源物质增加 ,使微生物量有所增强 ,而 M2
和 M4 处理相对 CK 和 NP K 处理根系依然保持一
定活性 ,残留根系部分分解相对较慢 ,这一现象推迟
出现.
31112 同一处理不同时期微生物量碳 　M2 处理早
春期、拔节期、灌浆期微生物量碳显著高于其他时
期 ,收获后微生物量碳显著低于其他时期 ,在生长季
微生物量碳波动性不大 (表 1) .
M4 处理早春期、播种期、大喇叭口期、灌浆期微
生物量碳很高 ,相互间差异不显著. 拔节期微生物量
碳较低 (表 1) ,说明在这种土壤中 ,拔节期微生物繁
殖很快 ,数量猛增 ,根系活动对养分的吸收作用强
烈 ,使土壤中的养分供给不能同时满足两者对营养
物质的要求[13 ] ,而在一定程度上抑制了微生物的大
量繁殖. 而 M2 、NP K、CK 处理玉米发育滞后 ,对微
生物繁殖抑制滞后 ,这一现象出现在大喇叭口期 ,出
现时间推迟一个时期. 这种现象在田间可以观察到 ,
可能受春季土壤温度影响所致. 随着温度的升高 ,大
分子有机物分解 ,根系代换量增强 ,根系分泌物增
加 ,土壤中有更多的养分释放出来 ,满足二者的生命
活动 ,微生物量又增加.
长期施用有机肥处理土壤微生物量碳早春期显
著高于蜡熟期后各时期 ,说明施用有机肥早春期微
生物活性恢复很快 ,种群数量上升迅速. 施用有机肥
处理微生物量碳最大峰值出现在抽雄吐丝期 ,与其
他各时期差异显著. M4 处理微生物量碳在 620 mg·
kg - 1以上 (表 1) ,说明这一时期微生物数量最大 ,这
一点与玉米旺盛生长期一致. 玉米在旺盛生长期对
养分需求强烈 ,需要量增加 ,微生物对黑土养分的分
解和代谢加快 ;同时 ,根系生长迅速 ,根系代谢旺盛 ,
根系活化养分能力增强 ,根系分泌物、脱落物增多 ,
丰富的基质促进了土壤微生物繁殖[17 ] . 这一时期土
壤养分的有效化能充分满足玉米生长和微生物的繁
殖.
在 NP K 处理中 ,微生物量碳最大峰值出现在
播种期 ,与其他时期差异显著 ;早春期、抽雄吐丝期
和蜡熟期各有峰值出现 ,与其他时期差异显著. 在生
长季的前期和中期偏后微生物量碳较高 (表 1) .
NP K处理虽然增加了黑土有效氮 ,在一定程度上会
促使土壤中植物根茬等残留量增加 ,但土壤中碳源
有限 ,土壤 C/ N 比下降 ,土壤中原有的有机碳加速
分解 ,导致土壤中积累的有机碳总量减少 ,在玉米生
长情况下 ,微生物与玉米之间存在争夺有效碳、氮的
矛盾 ,抑制了微生物的繁殖 ,是黑土微生物量碳没有
显著增加的原因之一.
在 CK 处理中 ,生长季的前期和中期偏后微生
物量碳较高 ,微生物量碳最大峰值出现在蜡熟期 ,显
著高于除播种期的任一时期 ,峰值出现时间滞后于
施用有机肥处理 3 个时期. 该处理微生物量碳达到
最大值需要时间较长 ,微生物的繁殖较慢 ,说明 CK
处理微生物繁殖、代谢活动较弱 ,是土壤不能为微生
物快速繁殖提供大量的有机碳、氮源所致.
施用有机肥 ,可提高黑土微生物量碳的整体水
平 ,并可加速微生物的新陈代谢. 施用高量有机肥处
理不同生育时期微生物量碳都最高 ,季节性变化小 ,
说明这种处理的黑土有效态元素生物固持能力较
强 ,更多的养分固持在微生物体内 (库) ,使黑土保持
较高的肥力水平 ,死亡的微生物矿化后将释放出更
多的养分供作物吸收 ,加速黑土营养元素的周转. 长
期施用大量有机肥处理的微生物量碳在 430～620
mg·kg - 1之间 ,在玉米生命活动旺盛期微生物量碳
在 460～620 mg·kg - 1之间 (表 1) .
4 种处理微生物量碳的动态变化过程 ,反映了
黑土微生物在利用碳源时的种群演替过程. 土壤中
绝大多数微生物属于有机营养型 ,投入不同肥源和
养分转化时间不同引起黑土微生物类群的不同响
6331　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
应 ,因为在某一时期某一土壤养分组成和含量只适
合于某一类型微生物的生长 ,结果影响微生物的种
群结构. 土壤微生物群体可划分为快速生长型和慢
速生长型两类 ,前者为了快速生长需从外部供给能
源和营养 ,而这种能源和营养是有限的 ,因此它们对
于施入土壤中的物质反映迅速 ,只要有能源和养分
可以利用 ,它们就会大量繁殖 ,直到能源和食物耗尽
时数量才下降 ;后者的生长特性是利用土壤有机组
分难分解的植物残体或微生物细胞中难分解的成分
作为营养物质 ,这些养分较难利用 ,使这类群体存在
时间较长 ,生长缓慢 ,数量不易发生波动[18 ] . 在绝大
多数情况下 ,尽管有外源物质加入 ,土壤本身所含的
有机质仍是微生物活动的主要能源与营养源 ,土壤
中快速生长型微生物数量小于慢速生长型微生物数
量[18 ] ,因此 4 种处理黑土微生物量碳季节性波动不
大. 在不同施肥处理黑土中 ,有机物质随着玉米不同
生育时期而发生变化 ,微生物生命活动也随之不断
变化 ,微生物量峰值出现的时期不同[14 ,19 ] . 黑土微
生物量碳的变化可反映不同培肥管理形成的各自特
定的黑土微生物种群 ,说明不同处理之间微生物量
碳差异与有机碳源的生物有效性有关 ,体现了长期
不同施肥制度对黑土性质的影响.
312 　微生物量碳综合比较
由表 2 可知 ,在 4 种不同处理黑土中 M4 处理
微生物量碳最高 ,显著高于其他处理 ; M2 显著高于
NP K和 CK. M4 微生物量碳比 CK增加 89163 % ,比
M2 增加 33120 % ,比 NP K增加 84114 % ;M2 比 CK
增加 42136 % ,比 NP K 增加 38124 % ; NP K 比 CK
增加 2198 %(表 2) ,充分说明长期施用有机肥 ,特别
是施用大量有机肥对黑土微生物产生巨大影响 ,而
施用化肥对黑土微生物没有明显的促进和激活作
用.
表 2 　微生物量碳差异显著性综合比较
Table 2 Comparisons of signif icant difference about average microbial
biomass C in soil with different treatments( mg·kg - 1)
处理
Treatment
CK M2 M4 NPK
微生物量碳
Microbial biomass C
271c
(2179) 385b(1188) 513a(9158) 279c(3146)
表中数据为生长季平均值 Data in the table is average value in growing
season1
313 　微生物量碳与影响因素关系
31311 微生物量碳与影响因素动态变化相关性 　由
表 3 可知 ,NP K处理微生物量碳变化与微生物量氮
变化呈显著正相关 ,CK和 M2 处理中也存在一定的
相关性 ,说明在长期施用化肥黑土中 ,微生物量碳与
氮会同时受到影响 ,同时增加或减少. 在有机质含量
低的黑土中 ,微生物量碳与氮的变化关系密切 ,说明
不同处理的不同时期黑土微生物的种群结构不同.
不同类型微生物的 C/ N 不同 ,如一般细菌 C/ N 在 5
∶1 左右 ,真菌在 10∶1 左右 ,放线菌在 6∶1 左右[4 ] ,
不同时期各种微生物所占比例不同 ,致使微生物量
碳、氮含量变化不完全一致. M2 和 M4 处理微生物
量碳与微生物量磷变化呈显著正相关 ,说明长期施
用有机肥黑土中微生物量碳与磷变化具有高度的同
步性 ,其具体原因有待于进一步研究.
表 3 　微生物量碳与影响因素动态变化的相关系数
Table 3 Correlation coeff icient bet ween dynamics of soil microbial
biomass C and factors in different treatments
相关因子
Correlation factor
CK M2 M4 NPK
微生物量氮 Microbial biomass N 015260 015862 011662 016957 3
微生物量磷 Microbial biomass P - 010608 016347 3 016356 3- 012058
活性有机质Active organic matter 010185 015623 010981 015184
速效氮 Available N 017315 3- 011612 - 012500 013875
铵态氮 Ammonium2nitrogen 016534 3- 012220 - 011400 011978
硝态氮 Nitrate2nitrogen 017566 3 010666 - 012686 013985
速效磷 Available P - 010971 015549 - 011776- 013343
速效钾 Available K - 010541 015548 - 011440 012558
碱解氮 Alkali2hydrolyzable N - 011953 017647 3 010861 010233
含水量 Water content 015422 016055 013808 014942
r0105 = 01632 , n = 10 ; 3 P < 0105.
　　M2 处理微生物量碳与碱解氮含量变化呈显著
正相关 (表 3) ,说明在 M2 处理中微生物量碳受碱解
氮含量影响特别显著. 碱解氮含量增加 ,有利于微生
物的大量繁殖. CK处理微生物量碳与速效氮、铵态
氮、硝态氮变化正相关性显著 (表 3) ,说明在这种处
理中 ,微生物量碳与 3 种氮形态相互影响 ,3 种氮含
量增加 ,可为微生物生命活动提供充足的氮源.
31312 微生物量碳与影响因素的相关性 　从表 4 可
知 ,黑土微生物量碳与微生物量氮、磷 ,活性有机质、
速效氮、速效磷、速效钾、铵态氮、硝态氮、碱解氮 ,土
壤全氮、全磷、有机质 ,植株全 N、全 P、全 K有极显
著的正相关关系 ,与籽粒粗蛋白含量有显著正相关
关系 ,说明黑土微生物量碳与各种表征黑土健康质
量和养分状况的因素关系十分密切. 黑土微生物量
对作物品质有促进作用 ,与玉米籽粒产量存在一定
的正相关性. 黑土微生物量碳与土壤含水量呈显著
正相关 (表 4) ,说明黑土微生物数量对黑土含水量
敏感. 黑土微生物量碳与 p H 值有极显著的负相关
关系 (表 4) ,说明在一定 p H 值范围内黑土微生物量
随 p H 值的降低而增强. 微生物量碳与黑土全钾含
量没有相关性.
73318 期 　　　　　　　　　　　　李东坡等 :长期培肥黑土微生物量碳动态变化及影响因素 　　　　　　　　　　　　
表 4 　微生物量碳与影响因素相关系数
Table 4 Correlation coeff icient bet ween microbial biomass C in soil and
influencing factors
因素
Factors
微生物量氮
Microbial
biomass N
微生物量磷
Microbial
biomass P
活性有机质
Active organic
matter
速效磷
Available P
速效钾
Available K
相关系数
Correlation coefficient 0196918 3 3 0198988 3 3 0199614 3 3 0199853 3 3 0197955 3 3
因素
Factors
速效氮
Available N
铵态氮
Ammonium2
nitrogen
硝态氮
Nitrate2
nitrogen
碱解氮
Alkali2
hydrolyzable N
含水量
Water
content
相关系数
Correlation coefficient 0175823 3 3 0181549 3 3 0174695 3 3 0194186 3 3 0170099 3
因素
Factors
pH值
pH
土壤全氮
Total N
土壤全磷
Total P
土壤全钾
Total K
有机质
Organic matter
相关系数
Correlation coefficient - 0193525 3 3 0196734 3 3 0196766 3 3 0116935 0194323 3 3
因素
Factors
籽粒产量
Grain yield
籽粒粗蛋白
Grain crude
protein
植株全氮
Plant
total N
植株全磷
Plant
total P
植株全钾
Plant
total K
相关系数
Correlation coefficient 0152151 0167489 3 0178216 3 3 0186065 3 3 0184513 3 3
用生长季平均值进行数据分析 Average value in growing season is analyzed1 r0105 = 01576 ,
r0101 = 01708 ; 3 P < 0105 , 3 3 P < 0101 ; n = 12 .
4 　结 　　论
411 　长期不同培肥方式处理黑土微生物量碳差异
十分显著 ,玉米生长代谢旺盛时期微生物量碳含量
最高 ,早春期高于晚秋期 ,施用高量有机肥 > 低量有
机肥 > 化肥 ≥不施肥 ,黑土微生物量碳含量自高肥
力向低肥力呈规律性递减. 在长期采用有机培肥的
黑土中 ,生长季前期、玉米生长旺盛期微生物量碳含
量很高 ,后期下降 ,波动性较小.
412 　施肥数量和种类的不同所引起的黑土微生物
量碳的差异 ,并未因季节变化及玉米生育时期影响
而改变. 在玉米生长各个时期 ,施用有机肥的黑土保
持较高的微生物量 ,微生物量在高水平上动态变化.
413 　黑土施肥方式与肥力关系密切. 肥料类型影响
黑土对微生物、植物的养分供应 ,从而明显影响微生
物量碳. 施用有机肥黑土微生物量的保护容量增大 ,
始终保持微生物量的稳定 ,对黑土有效物质固持能
力强 ,减少黑土有效性碳损失 ,保持高的微生物固持
和碳的周转能力.
414 　黑土微生物量碳与营养状况和质量有显著或
极显著正相关关系 ,与植物所吸收的氮、磷、钾之间
有极显著正相关性 ,与玉米产量之间具有较好的相
关性. 微生物量碳可作为评价黑土肥力和健康状况
的微生物学指标.
参考文献
1 　Brookes PC ,Landman A ,Pruden G , et al . 1985. Chloroform fumi2
gation and the release of soil nitrogen : A rapid direct extraction
method to measure microbial biomass nitrogen in soil. Soil Biol
Biochem ,17 :837～842
2 　Fan J (樊　军) ,Hao M2D(郝明德) . 2003. Effects of long2term ro2
tation and fertilization on soil microbial biomass carbon and nitro2
gen. Res Soil W ater Cons (水土保持研究) ,10 (1) :85～87 (in Chi2
nese)
3 　He ZL ,Wu J ,O’Donnell AG , et al . 1997. Seasonal responses in mi2
crobial biomass carbon ,phosphorus and sulphur in soil under pas2
ture. Soil Biol Fert Soil Biochem ,24 :358～363
4 　Jiang P2K(姜培坤) ,Zhou G2O (周国模) . 2003. Changes in soil mi2
crobial biomass carbon and nitrogen under eroded red soil by vegeta2
tion recovery. J Soil W ater Cons (水土保持学报) , 17 (1) :112～
127 (in Chinese)
5 　Li Y2K(李酉开) . 1983. Conventional Methods of Agricultural Chem2
istry Analysis in Soil. Beijing :Science Press. 60～80 (in Chinese)
6 　Lu R2K(鲁如坤) . 1999. Agricultural Chemistry Analysis Methods
of Soil. Beijing :Agricultural Press. 105～175 (in Chinese)
7 　Mcgill WB ,Cannon KR. 1986. Robertson C in Berton I. After 50
years of cropping to two rotations. Can J Soil Sci ,66 :1～19
8 　Mcgill WB ,Hunt HW ,Wodcansee RG , et al . 1981. A model of the
dynamics of carbon and nitrogen in grassland soil. Ecol B ull ,33 :49
～115
9 　Ocio JA ,Brookes PC. 1990. An evaluation of methods for measur2
ing the microbial biomass in soils following recent additions of
wheat straw and the characterization of the biomass that develops.
Soil Biol Biochem ,22 :685～694
10 　Pankhurst CE , et al . 1997. Defining and Assessing Soil Health and
Sustainable Productivity Biological Indicators of Soil Health. New
York :CAB International. 1～324
11 　Ren T2Z(任天志) . 2000. Soil bioindicators in sustainable agricul2
ture. Sci A gric S in (中国农业科学) ,33 (1) :68～75 (in Chinese)
12 　Singh ,JS ,Raghubanshi ,AS ,Srivastava ,SC. 1989. Microbial biomass act
as a source of plant nutrients in dry tropical forest and savanna. Nature ,
338 :499～500 (in Chinese)
13 　Song Q2H(宋秋华) ,Li F2M (李凤民) ,Liu H2S(刘洪升) , et al .
2003. Effect of film mulching on soil microbial biomass in spring
wheat field in semi2arid loess area. Chin J A ppl Ecol (应用生态学
报) ,14 (9) :1512～1516 (in Chinese)
14 　Song R(宋　日) , Wu C2S (吴春胜) , Mou J2M (牟金明) . 2002.
Effects of maize stubble remaining in field on dynamics of soil mi2
crobial biomass C and soil enzyme activities. Chin J A ppl Ecol (应
用生态学报) ,13 (3) :303～306 (in Chinese)
15 　Sun H2D(孙宏德) ,Zhu P(朱　平) ,Liu S2H(刘淑环) . 2002. Re2
search on moving regularity of NO -3 2N in black soil and increasing
utilization rate of nitrogen fertilizer. Plant N ut r Fert Sci (植物营
养与肥料学报) ,8 (supp . ) :100～105 (in Chinese)
16 　Sun H2D(孙宏德) ,Zhu P(朱　平) ,Liu S2H(刘淑环) . 2002. The
monitoring research of influence on fertility of black soil and crop
yield by using organic and inorganic fertilizers. Plant N ut r Fert Sci
(植物营养与肥料学报) ,8 (supp . ) :110～116 (in Chinese)
17 　Wang Z2H(王忠华) , Ye Q2F(叶庆富) ,Shu Q2Y(舒庆尧) ,et al .
2002. Impact of root exudates from transgenic plants on soil micro2
ecosystems. Chin J A ppl Ecol (应用生态学报) ,13 (3) :373～375
(in Chinese)
18 　Wang Z2M (王志明) ,Zhu P2L (朱培立) ,Huang M2D(黄东迈) , et
al . 2003. Straw carbon decomposition in situ in field and character2
istics of soil biomass carbon turnover. Acta Pedol S in (土壤学报) ,
40 (3) :446～453 (in Chinese)
19 　Zhou Z2B(周智彬) ,Li P2J (李培军) . 2003. Ecological distribution
of soil microorganism in artificial greenbelt in hinterland of Takili2
makan Desert and their relations with soil factors . Chin J A ppl Ecol
(应用生态学报) ,14 (8) :1246～1250
20 　Zhu P (朱 　平) , Peng C (彭 　畅) , Gao H2J (高洪军) . 2002. Ni2
trogen distribution and dynamics in black soil profile under long2
term fertilization. Plant N ut r Fert Sci (植物营养与肥料学报) , 8
(supp . ) :106～109 (in Chinese)
作者简介 　李东坡 ,男 ,1964 年生 ,在读博士 ,助理研究员 ,
主要从事土壤生态、生态农业及土壤肥料研究 ,发表论文多
篇. E2mail :lidp1964 @sohu. com.
8331　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷