全 文 ：施肥对雷竹林土壤活性有机碳的影响 3
姜培坤 3 3 　徐秋芳
(浙江林学院生态环境研究所 ,临安 311300)
【摘要】　采用重施肥料试验研究了不同重施肥习惯对雷竹林土壤碳库产生的影响 ,结果表明 ,各有机肥、
化肥混合处理土壤总有机碳 ( TOC) 、水溶性碳 ( WSOC) 、微生物量碳 ( MBC) 、矿化态碳 ( MC) 及 WSOC/
TOC、MBC/ TOC 和 MC/ TOC 均显著或极显著高于单施化肥各处理. 3 个有机肥、化肥混施处理中 ,随着有
机肥用量减少 , TOC、WSOC、MBC 和 MBC/ TOC 显著下降 ,有机肥用量减少一半 ,上述各类碳分别下降
10175 %、12102 %、30194 %和 22161 %. 单施化肥处理中 ,氮素用量超过 100915 kg·hm - 2·年 - 1会使土壤
WSOC、MBC、MBC/ TOC 明显降低. 雷竹土壤 TOC、WSOC、MBC 和 MC 两两之间相关性均达显著或极显
著水平 ,进一步通过 6 个处理变异系数分析发现 ,土壤 MBC、MBC/ TOC 是衡量雷竹土壤碳库质量的最佳
指标.
关键词 　雷竹 　土壤 　施肥 　有机碳
文章编号 　1001 - 9332 (2005) 02 - 0253 - 04 　中图分类号 　S155 　文献标识码 　A
Effects of fertilization on soil active organic carbon under Phyllostachys praecox stand. J IAN G Peikun ,XU Qi2
ufang ( Institute of Eco2Envi ronment , Zhejiang Forest ry College , L in’an 311300 , China) . 2Chin. J . A ppl .
Ecol . ,2005 ,16 (2) :253～256.
In this paper ,fertilization experiment was conducted on Phyllostachys praecox stand to study the effects of differ2
ent heavy application of chemical fertilizers and manure on soil active organic carbon pool. The results showed
that compared with only applying chemical fertilizers ,the combined application of chemical fertilizers and manure
significantly increased the contents of soil total organic carbon ( TOC) ,water2soluble organic carbon ( WSOC) ,
microbial biomass carbon (MBC) and mineralized carbon (MC) as well as the ratios of WSOC/ TOC ,M GC/ TOC
and MC/ TOC ( P < 0. 01 or P < 0105) . With the decreasing application rate of manure ,soil TOC ,WSOC ,MBC
and MBC/ TOC decreased significantly ( P < 0105) ,and when the application rate of manure was decreased by
50 % ,soil TOC ,WSOC ,MBC and MBC/ TOC decreased by 10. 75 % ,12. 02 % ,30. 94 % and 22. 61 % ,respec2
tively. In the treatments of only applying chemical fertilizers ,soil WSOC ,MBC and MBC/ TOC decreased obvi2
ously when the application rate of fertilizer nitrogen exceeded 100915 kg·hm - 2·yr - 1 . There were significant
correlations between soil TOC ,WSOC ,MBC and MC ( P < 0. 01 or P < 0. 05) ,among which ,MBC and MBC/
TOC could be used as the quality indications of soil carbon pool under Phyllostachys praecox stand.
Key words 　Phyllostachys praecox , Soil , Fertilization , Organic carbon.3 国家自然科学基金项目 (30271072)和浙江省自然科学基金资助项
目 (301250) .3 3 通讯联系人.
2003 - 06 - 17 收稿 ,2004 - 09 - 10 接受.
1 　引 　　言
土壤碳库平衡是土壤肥力保持的重要内容[14 ] .
在研究土壤碳库时 ,活性碳的研究尤为重要[20 ] . 土
壤活性碳是指土壤中移动快、稳定性差、易氧化、矿
化 ,并具有较高植物和土壤微生物活性的那部分有
机碳[20 ] ,常用水溶性碳、微生物量碳、矿化态碳等表
征[25 ] .土壤活性碳具有很高的灵敏度 ,可在全碳变
化之前反映土壤的微小变化 ,因而对土壤碳库平衡
和土壤化学、生物化学特性的保持具有重要意义.
雷竹 ( Phyllostachys praecox ) 是近十几年来筛
选出的优良笋用竹种[26 ] . 目前 ,雷竹在中国长江以
南各省均有栽培 ,其中以浙江省面积最大 ,近十几年
来 ,以重施肥和冬季地表覆盖稻草、竹叶、砻糠增温
为核心的高产、高效栽培技术在生产上大面积推
广[12 ] .高产、高效技术一方面使出笋期从 3 月份提
前到 1 月份 (实现反季节生产) ,另一方面使笋产量
增加 ,从而取得很高的经济收益. 在雷竹高效栽培
中 ,不同农户施肥量和用肥类型有较大差异 ,全年单
施化肥和有机肥化肥混施习惯均存在. 长期多量施
肥已造成竹林和土壤退化、笋产品质量受到影
响[7 ,8 ,10～12 ] ,长期不同施肥习惯对土壤碳库产生了
深刻影响[9 ,13 ] . 为进一步明确不同施肥数量、不同
施肥习惯对土壤碳平衡的影响结果 ,有必要研究目
前生产上较为普遍施肥习惯下土壤碳库的状况 ,从
而为雷竹土壤肥力保持提供科学依据.
应 用 生 态 学 报 　2005 年 2 月 　第 16 卷 　第 2 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Feb. 2005 ,16 (2)∶253～256
2 　研究地区与研究方法
211 　试验地自然条件
试验地设在浙江省临安市三口乡 ,位于 119°42′E ,30°
14′N ,是浙江省雷竹主产区之一. 试验点海拔 150 m ,年平均
气温 1518 ℃,年降水量 1 420 mm ,无霜期 236 d. 土壤为发
育于粉砂岩的红壤 ,地形地貌为丘陵. 该试验地雷竹建园历
史 6 年 ,2001 年已覆盖 1 年. 试验地土壤 p H 值 5102 ,有机质
含量 44135 g·kg - 1 、全氮 1171 g1kg - 1 、碱解氮 13516 mg·
kg - 1 、有效磷 16187 mg·kg - 1 、速效钾 115160 mg·kg - 1 .
212 　研究方法
21211 试验设计 　2002 年 5 月布置试验. 按目前雷竹生产施
肥习惯设置 6 个处理 (表 1) ,3 次重复 ,随机区组设计 ,小区
面积为 120 m2 . 考虑到雷竹重施肥的现实 ,本次不设立不施
肥的空白对照. 施肥时间分 3 次. 即 5 月 12 日、9 月 22 日和
12 月 5 日 ,每次肥料用量占全年比例分别为 35 %、30 %和
35 % ,地表增温覆盖时间为 12 月 10 日. 在地表覆盖和第 3
次施肥前即 12 月 1 日 ,采集每小区 0～25 cm 土层土壤混合
土样 1 个 ,分析土壤活性碳状况.
表 1 　试验各处理肥料用量
Table 1 Fertilizer rate of different treatments( kg·hm - 2)
处理
Treatment
化肥 Chemical fertilizer
N P K
有机肥
Manure
氮素用量
相对值
Relative
value of N
1 673 225 225 厩肥 112 500 210
2 673 225 225 菜籽饼 18 750 210
3 33615 11215 11215 厩肥 56 250 110
4 1346 450 450 210
5 100915 33715 33715 115
6 673 225 225 110
厩肥成分 Ingredients of manure : H2O 7315 % , C 1412 % , N 01598 % , P
01091 % , K 0152 % ;菜籽饼成分 Ingredients of oil cake :C 44108 % ,N 3159 % ,P
(P) 1105 % , K 1117 %.
21212 分析方法 　土样采集后过 2 mm 钢筛 ,后分成两份 ,1
份鲜样供土壤水溶性碳、微生物量碳和矿化态碳测定 ;另 1
份风干后供土壤总有机碳含量和常规养分测定. 分析方法如
下 :土壤水溶性有机碳 ,蒸馏水 25 ℃恒温振荡浸提 30 min
(水土比为 2∶1) ,每分 6 000 转离心 10 min ,再用 0145μm 滤
膜抽滤 ,滤液直接在岛津 TOC2VCPH 有机碳分析仪上测定.
土壤微生物量碳 ,氯仿熏蒸浸提法[13 ] ,熏蒸后土壤用 015
mol·L - 1 K2 SO4 浸提 (水土比为 5∶1) ,滤液在有机碳分析仪
上测定. 矿化态碳 ,碱吸收法 [5 ] ,吸收时间 5 d ,以每天的呼吸
量为结果. 土壤总有机碳 ,重铬酸钾外加热法. 土壤养分含量
常规法[21 ] .
3 　结果与分析
311 　不同施肥处理土壤有机碳含量的比较
图 1 显示 ,不同施肥措施下土壤总有机碳含量
为处理 1 > 处理 2 > 处理 3 > 处理 6 > 处理 5 > 处理
4 ,方差分析显示各处理间有显著差异 ,通过多重比
较 (L SD) 发现 , 处理 1、2 显著高于处理 3 ( P <
0105) ,极显著 ( P < 0101)高于处理 4、5、6 ,并处理 3
也极显著高于处理 4、5、6 ,说明有机肥、化肥混施处
理。土壤总有机碳含量均极显著高于单施化肥处
理 ,2 个氮素施用量水平相等的厩肥和菜籽饼处理
间土壤总有机碳含量无显著差异. 而厩肥用量大的
处理 1 显著高于用量减半的处理 3. 这与前人研究
结果相似[27 ,28 ] . 雷竹有机肥料施用量很大 ,因而有
机肥施用处理土壤总有机碳增加量较大. 单施化肥
处理 ,随着化肥用量增加 ,土壤总有机碳含量虽无显
著差异 ,但数值上有减少的趋势.
作为土壤微生物的底物 ,水溶性有机碳需要每
年补充[18 ] ,具有重要的环境意义[3 ,29 ] ,土壤水溶性
有机碳数量也是土壤生物化学性质的重要体现. 从
图 1 可以看到 ,有机肥化肥混施的 3 个处理 ,土壤水
溶性碳含量平均为 56134 mg·kg - 1 ,是 3 个单施化
肥处理的 1165 倍 ,并有极显著差异. 施用有机肥后 ,
有机肥腐解过程放出大量水溶性有机化合物 ,因而
水溶性碳高 ,这与 Mc Gill 等[18 ] 、Lundquist 等[17 ]的
研究类似. 有机肥用量较多的处理 1、2 也显著高于
施用量减半的处理 3 ,但氮素用量相当的猪栏肥和
菜籽饼处理间 ,水溶性有机碳含量十分接近 ,说明水
溶性有机碳含量与输入土壤的有机物数量有关 ,而
与有机物类别关系不大. 从单施化肥的 3 个处理比
较来看 ,化肥用量少的处理 6 ,水溶性碳含量显著高
于用量加倍的处理 4. 研究表明 ,随着氮肥用量的增
加 ,土壤水溶性有机碳含量会逐渐减少[2 ,15 ] . 从本
试验看 ,化肥用量不宜超过处理 5 水平 (即纯 N
1 00915 kg·hm - 2·yr - 1) .
作为土壤质量指标的土壤微生物量碳 ,国内外
学者已进行了大量的研究[6 ,19 ,23 ] . 研究表明 ,土壤
微生物量碳与土壤总有机碳量有着显著的正相关 ,
施肥与使用秸杆均对土壤微生物量碳有较大影
响[16 ,22 ] ,施用有机肥料土壤微生物量碳明显高于施
用化肥土壤[1 ] . 本试验也有类似结果 (图 1) ,土壤微
生物量碳处理 1、2 极显著高于处理 3、6 ,处理 3、6
又极显著高于处理 4、5. 说明有机肥、化肥混施处理
土壤微生物量碳均高 ,尤其是有机肥用量大的处理.
氮肥用量不大的处理 6 土壤微生物量与有机肥用量
较少的处理 3 无显著差异 ,但随着氮肥用量的增加 ,
土壤微生物量下降明显 ,处理 5 和处理 4 分别是处
理 6 的 72181 %和 62105 % ,并且差异达显著水平.
这说明雷竹林化肥用量应控制在处理 5 水平以下 ,
否则会对土壤生物学性质产生严重不良影响.
452 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　16 卷
　图 1 　不同施肥处理土壤有机碳含量比较
Fig. 1 Comparison of organic carbon between different treatments.
　　图 1 显示 ,有机肥、化肥混合施用的 3 个处理土
壤矿化态碳均极显著高于 3 个单施化肥处理. 不同
有机肥用量、不同有机肥类型处理间矿化态碳无差
异 ,不同氮肥用量处理间土壤矿化态碳也不存在显
著差异. 土壤矿化态碳代表了土壤微生物呼吸量 ,又
是土壤生物学活性的综合体现. 本试验结果说明 ,有
机肥、化肥混施极显著地增加了土壤呼吸 ,这主要是
有机物料增加了微生物碳源 ,刺激了微生物生长 ,使
微生物数量增加 ,从而总呼吸量增加. 即施用有机肥
可增强土壤生物活性.
与水溶性碳和微生物量碳不同的是 ,随着化肥
用量的增加 ,土壤矿化态碳并未显著降低 ,即处理
4、5、6 之间无显著差异 ,且平均值十分接近 ,说明在
本试验几个化肥施用水平下 ,用量增加虽使土壤微
生物数量下降 ,但微生物总呼吸能力并未减弱. 这也
暗示在化肥用量较大的情况下 ,虽然微生物利用有
机碳转化为生物量碳的过程相对减弱 ,但微生物可
能会利用较多有机碳作为能源 ,以 CO2 形式释放 ,
因而 ,总的呼吸量没有减弱.
312 　不同处理土壤活性碳占总有机碳百分率比较
活性碳占土壤总有机碳的百分率比活性碳的绝
对含量更能体现土壤碳库的状况. 由于土壤活性碳
常与土壤总有机碳含量有较好相关性 ,因而采用活
性碳占总有机碳百分率指标可以消除土壤总有机碳
含量差异对活性碳的影响. 从表 2 来看 ,与各活性碳
绝对含量类似 ,水溶性有机碳和矿化态碳占总有机
碳百分率 ,有机肥、化肥混施处理极显著高于单施化
肥各处理 ,但 3 个有机肥、化肥混施处理之间、3 个
不同用量单施化肥处理之间没有显著差异. 微生物
量碳占总有机碳百分率则是处理 1、2 极显著高于处
理 3、6 ,而处理 3、6 又极显著高于处理 4、5. 上述结
果表明 ,有机肥混入后不仅可提高土壤水溶性碳和
矿化态碳的绝对含量 ,而且还可以极显著提高它们
占总有机碳的百分率 ,有机肥、化肥混施处理土壤微
生物量碳占总有机碳比例显著升高 ,并随着有机肥
用量增加 ,升高幅度加大. 相反 ,随着化肥用量增加 ,
该比率显著下降.
表 2 　各活性碳占土壤总有机碳百分率
Table 2 Percentage of active carbon in total soil organic carbon( %)
处理 Treatment WSOC/ TOC MBC/ TOC MC/ TOC
1 01200A 11588A 01107A
2 01208A 11697A 01100A
3 01197A 11229B 01104A
4 01134B 01853C 01084B
5 01143B 01974C 01078B
6 01157B 11322B 01083B
注 :同列中不同大写英文字母表示差异达极显著水平 ( P < 0101)
Capital letter in the same column indicates greatly significant difference
( P < 0101) .
313 　土壤各活性碳之间以及与土壤养分间的相关
分析
对各类活性碳和养分含量进行相关分析. 结果
表明 (表 3) ,土壤总有机碳、水溶性有机碳、微生物
量碳和矿化态碳两两之间均存在显著或极显著相
关. 说明不同类型的有机碳虽然在数量上不同 ,施肥
对这些有机碳影响结果也存在一定差别 ,但它们均
是表征土壤碳平衡和土壤生物学肥力的理想指标.
表 3 　土壤不同碳形态之间以及与养分含量间的相关系数
Table 3 Correlation coeff icients bet ween soil carbon fractions and nu2
trients
TOC WSOC MBC MC TN HN A2P A2K
TOC 1 01598 3 3 01473 3 01667 3 301789 3 301734 3 3 01470 3 01038
WSOC 1 01522 3 01471 3 01315 01548 3 01237 - 01015
MBC 1 01701 3 301667 3 301490 3 01313 01238
MC 1 01519 3 01818 3 3 01495 3 01218
r0101 = 01590 ; r0105 = 01468.
　　从表 3 还可以看到 ,土壤总有机碳和土壤全氮、
碱解氮和有效磷存在显著相关. 水溶性碳与土壤水
解氮也显著相关. 微生物量碳则与土壤全氮、碱解氮
显著相关. 矿化态碳与土壤全氮、碱解氮和有效磷的
相关性也达显著或极显著水平.
314 　不同生物指标的变异系数
不同施肥 6 个处理各活性碳及总有机碳、总氮
含量以及各活性碳占总有机碳百分率的变异系数列
于表 4.
表 4 　不同生物肥力指标的变异系数
Table 4 Variation coeff icients of different biological properties ( %)
TOC WSOC MBC MC TN WSOC/
TOC
MBC/
TOC
MC/
TOC
CV 24153 14158 36133 24135 14158 18169 25195 13129
　　从表 4 可看出 ,绝对含量指标中 ,变异系数从大
到小依次为 :MBC > TOC > MC > WSOC > TN ,以土
5522 期 　　　　　　　　　　　　　　姜培坤等 :施肥对雷竹林土壤活性有机碳的影响 　　　　　　　　　　　
壤微生物量变异最大 ,说明不同施肥对土壤微生物
量影响最明显. 相对指标中 MBC/ TOC > WSOC/
TOC > MC/ TOC ,土壤微生物量占土壤总有机碳百
分率最大. 说明土壤微生物量碳以及它占土壤总有
机碳的百分率是反映不同施肥方式对雷竹土壤碳库
质量的理想指标.
4 　结 　　论
411 　雷竹生产上不同施肥习惯对土壤碳库产生了
深刻影响. 单施化肥处理土壤 TOC、WSOC、MBC、
MC以及 MBC/ TOC、MC/ TOC 均显著或极显著低
于有机肥、化肥混施处理. 以氮素为标准 ,2 个氮素
施用量相等的厩肥和菜籽饼处理之间 ,土壤 TOC 及
各活性碳均不存在差异 ,说明不同有机物形态对土
壤碳库影响不大 ,有机肥用量减少一半会使土壤
TOC、WSOC、MBC 和 MBC / TOC 降低 10175 %、
12102 %、30194 %和 22161 % ,且差异均达显著水
平. 单施化肥处理中 ,随着化肥用量增加 ,虽土壤
TOC、MC、WSOC/ TOC、MC/ TOC 没有显著变化 ,
但土壤 WSOC、MBC、MBC 和 MBC/ TOC 均显著下
降 ,总体上看 ,氮素用量超过 1 00915 kg·hm - 2 ·
年 - 1将使土壤 WSOC、MBC、MBC/ TOC 明显降低.
建议生产上控制在这个用量以下.
412 　虽然不同施肥方式改变了土壤碳库状况 ,但相
关分析发现 ,土壤 TOC、WSOC、MBC 和 MC 两两之
间相关性均达显著或极显著水平 ,说明各类碳形态
均可在某种程度上作为土壤质量指标. 通过 6 个处
理不同碳形态的变异系数分析发现 ,土壤 MBC 和
MBC/ TOC 变异系数最大 ,因而 MBC 和 MBC/ TOC
是反映施肥对雷竹土壤碳库质量影响结果的最佳指
标.
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126～130 (in Chinese)
作者简介 　姜培坤 ,男 ,1963 年生 ,教授 ,从事森林土壤与环
境科学研究 ,发表论文 50 篇. E2mail : jiangpeikun @zjfc. edu.
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652 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　16 卷