全 文 ：不同促腐条件下秸秆还田对土壤微生物量
碳氮磷动态变化的影响 3
张电学1 ,3 3 3 　韩志卿1 　李东坡2 ,3 　刘　微1 　高书国1 　侯东军1 　常连生1
(1 河北科技师范学院农学系 ,昌黎 066600 ;2 中国科学院沈阳应用生态研究所 ,沈阳 110016 ;3 沈阳农业大学土地与
环境学院 ,沈阳 110161)
【摘要】　通过 2 年田间定位试验 ,研究了冀东地区小麦2玉米轮作制度下 ,不同促腐条件下玉米秸秆配施
化肥直接还田对土壤微生物量 C、N、P 动态变化的影响 ,并讨论了其与土壤养分和酶活性的关系. 结果表
明 ,秸秆配施化肥并调节其 C/ N 条件下 ,施用促腐剂处理作物各生育期土壤微生物量 C、N、P 均表现出高
于未施用处理的趋势 ,并使微生物量 N、P 达到高峰期的时间提前 ,对土壤养分调控效果较好. 土壤微生物
量 C、N、P 与土壤酶活性在作物各生育期均表现为显著和极显著正相关关系 ,但与土壤碱解氮、有效磷的
相关性受到施肥制度和作物生长的强烈影响.
关键词 　褐土 　秸秆还田 　促腐条件 　微生物量 　动态变化
文章编号 　1001 - 9332 (2005) 10 - 1903 - 06 　中图分类号 　S154. 3 　文献标识码 　A
Effects of returning maize stra w into f ield on dynamic change of soil microbial biomass C, N and P under dif2
ferent promoted decay condition. ZHAN G Dianxue1 ,3 ,HAN Zhiqing1 ,L I Dongpo2 ,3 ,L IU Wei1 , GAO Shuguo1 ,
HOU Dongjun1 , CHAN G Liansheng1 ( 1 Depart ment of A gronomy , Hebei Norm al U niversity of Science and
Technology , Changli 066600 , China ; 2 Institute of A pplied Ecology , Chinese Academy of Science , S henyang
110016 , China ;3 Soil and Envi ronmental College , S henyang A gricultural U niversity , S henyang 110161 , Chi2
na) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2005 ,16 (10) :1903～1908.
A 22year field experiment of wheat2maize rotation was conducted on a cinnamon soil of east Hebei Province to
study the effects of returning maize straw into field on the dynamics of soil microbial biomass C ,N and P ,and
their relationships with soil nutrients and enzyme activities. The results showed that under the condition of re2
turning maize straw combined with applying chemical fertilizer to adjust straw C/ N ,the application of effective
microorganisms could increase soil microbial biomass C ,N and P in each crop growth period ,advance their peak
time ,and better regulate soil nutrient supply ,compared with no application of effective microorganisms. Soil mi2
crobial biomass had a significantly positive correlation with soil enzyme activities ,but its correlation with soil hy2
drolysable N and available P was strongly affected by crop growth and fertilization system.
Key words 　Cinnamon soil , Returning straw into field , Promoted decay condition , Microbial biomass , Dynamic
change. 3 国家重点基础研究发展规划项目 (1999011808204) 、中国科学院沈
阳应用生态研究所知识创新工程重大项目 ( SCXZD0104202) 和河北
省教育厅资助项目 (990208) .3 3 通讯联系人.
2004 - 11 - 15 收稿 ,2005 - 03 - 28 接受.
1 　引 　　言
众所周知 ,秸秆直接还田后腐解过程主要是在
土壤微生物作用下的生物化学过程. 在对秸秆进行
腐解的同时 ,土壤微生物利用秸秆中的碳源物质大
量进行自身繁殖 ,将秸秆中的碳同化为微生物体碳 ,
同时从土壤中吸取部分氮、磷等养分作为自身机体
的组成部分 ,将土壤氮、磷养分同化为微生物体氮、
磷[13 ,20 ,29 ] . 研究表明 ,土壤微生物量 N 的周转速率
一般较土壤有机氮快 5 倍[22 ] ,土壤微生物量 P 的年
周转量至少是微生物量 P 的 2 倍[4 ,6 ] ,微生物量 N、
P 在调控土壤氮、磷对植物有效性和生态循环方面
有重要意义[26 ,30 ] . 因此 ,土壤微生物量在土壤物质
和能量转换中起着极为重要的作用 ,它不仅能代表
参与调控土壤中能量和养分循环以及有机质转化的
对应微生物数量 ,而且能够反映出人为因素或其它
干扰引起的土壤性质变化 ,对土壤环境的改变极为
敏感[3 ,11 ,15 ,16 ,18 ,24 ,27 ,33 ] . 秸秆直接还田是向土壤加
入大量新鲜有机碳源的过程 ,土壤微生物量碳、氮、
磷必然对不同还田控制条件做出响应 ,而考察这些
响应对评价秸秆直接还田技术措施的效应显然具有
重要意义. 本试验采用田间试验 ,对冀东地区小麦2
玉米一年二熟种植制度下 ,玉米秸秆调节不同 C/ N
和配施促腐剂直接还田后土壤微生物量 C、N、P 的
应 用 生 态 学 报 　2005 年 10 月 　第 16 卷 　第 10 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY , Oct . 2005 ,16 (10)∶1903～1908
动态变化进行了研究 ,以期为科学进行秸秆直接还
田提高作物产量提供理论依据和实施方法.
2 　材料与方法
211 　试验材料
试验于 1999 年 9 月至 2001 年 9 月在河北科技师范学
院农场进行 . 供试作物为小麦2玉米轮作 ,小麦品种为京冬 8
号 ,玉米品种为唐抗 5 号 ,共种植四季作物. 供试土壤为中壤
质潮褐土 ,土壤基本理化性状为 :有机质 15147 g·kg - 1干土 ,
微生物量 C 66317 mg·kg - 1干土 ,微生物量 N 7112 mg·kg - 1
干土 ,微生物量 P 3211 mg·kg - 1干土 ,碱解氮 8617 mg·kg - 1
干土 ,有效磷 1513 mg·kg - 1干土 ,速效钾 6815 mg·kg - 1干
土 ,p H617. 供试玉米秸秆于成熟期采自河北科技师范学院
农场 ,含有机碳 43610 g·kg - 1干重 ,氮 911 g·kg - 1干重 ,磷
(P2O5) 311 g·kg - 1 干重 ,钾 ( K2O) 1616 g·kg - 1 干重 , C/ N
4719 ,C/ P 32211.
212 　试验设计
田间试验设 6 个处理 ,3 次重复. 区组随机排列 ,小区面
积 4 m ×515 m ,各处理为 : (1) NPK(CK) , (2) N1 PK + 玉米秸
(调 C/ N 为 15∶1) (N1 PK + C) , (3) N2 PK + 玉米秸 (调 C/ N
为 25∶1) (N2 PK + C) , (4) N3 PK + 玉米秸 (调 C/ N 为 35∶1)
(N3 PK + C) , (5) N2 PK + 玉米秸 (调 C/ N 为 25∶1) + 促腐剂
(N2 PK + C + PD) , (6) N3 PK + 玉米秸 (调 C/ N 为 35∶1) + 促
腐剂 (N3 PK + C + PD) .
小麦基础化肥用量 (CK) :N 225 kg·hm - 2 ,P2O5 105 kg·
hm - 2 , K2O 90 kg·hm - 2 . 供试化肥氮肥为尿素和磷酸二铵 ,
磷肥为磷酸二铵 ,以磷定氮后氮素不足部分施用尿素 ,钾肥
为氯化钾. 各加秸秆处理 P、K肥用量和 CK相同 ,氮肥用量
在 225 kg·hm - 2基础上 ,加施氮肥 (尿素) 分别调节 C/ N 为
15∶1、25∶1 和 35∶1. 试验设计中 N1 、N2 、N3 表示各处理氮肥
不同用量. 促腐剂为本课题组研制的生物制剂 ,主要成分是
S t reptomyces microf lavus、Aspergillus niger 等微生物和食用
菌菌糠 ,未添加养分. 秸秆用量 4 500 kg·hm - 2 (风干重) . 玉
米只施用基础化肥 ,施用量为 N 240 kg·hm - 2 ,P2O5 120 kg·
hm - 2 , K2O 105 kg·hm - 2 ,各处理施肥量相同.
秸秆采用切短后施用 ,长度 3～4 cm ,小麦播种前均匀
撒施于地表 ,将调节秸秆 C/ N 所用氮肥及促腐剂布撒于秸
秆之上后耕翻 ,然后将化肥基肥 (基础氮肥用量的 1/ 3 及全
部磷、钾肥)撒于地表后旋耕 ,播种 ,基础氮肥用量的 2/ 3 用
作追肥 ,分别于冬前和返青后追施. 玉米全部磷、钾肥及 1/ 2
氮肥作基肥施入 ,1/ 2 氮肥作为追肥在大喇叭口期追施. 作
物生长期间常规管理 ,作物产量各小区单收单打.
213 　分析方法
于小麦各主要生育期及玉米收获前采集各处理表层 (0
～20 cm)的土壤样品 ,然后室内风干、过 1 mm 筛备用 ,分别
测定各时期土壤微生物量 C、N、P、酶活性及碱解氮、有效磷
含量. 各采样时期为 :试前 (1999 年 9 月 28 日 ,播种前采
集) 、冬前 (1999 年 11 月 13 日、2000 年 11 月 18 日) 、起身期
(2000 年 3 月 17 日、2001 年 3 月 20 日) 、拔节期 (2000 年 4
月 16 日、2001 年 4 月 17 日) 、开花期 (2000 年 5 月 19 日、
2001 年 5 月 20 日) 、小麦收获期 (2000 年 6 月 20 日、2001 年
6 月 19 日) 、玉米收获期 (2000 年 9 月 26 日、2001 年 9 月 28
日) .
土壤微生物量 C、N、P 采用氯仿熏蒸直接提取法[1 ,23 ] ,
将土壤含水量调至田间最大持水量的 45 % ,在 25 ℃下预培
养 7 d. 土壤微生物量 C、N 用 015 mol·L - 1 K2 SO4 提取 (土∶
水 - 1∶4) ,提取液中 C 测定用重铬酸钾2硫酸消煮 ,硫酸亚铁
滴定法 ;N 测定用半微量凯氏法 ,土壤微生物量 C、N 含量以
熏蒸和未熏蒸土样 015 mol·L - 1 K2 SO4 提取液中 C、N 含量
之差乘以系数得到 ,Bc = 2164Ec ,BN = EN/ 0154 ,其中 Ec 和
EN 为熏蒸土样与未熏蒸土样提取液 C、N 含量之差. 土壤微
生物量 P 采用氯仿熏蒸 ,015 mol·L - 1 NaHCO3 提取 (土∶水
- 1∶4) ,提取液中 P 的测定用钼锑抗比色法 ,Bp = Ep/ 014 ,
式中 Ep 为熏蒸土样提取液中的 P 与未熏蒸土样提取液中
的 P 之差.
酶活性测定 ,过氧化氢酶采用高锰酸钾滴定法 (20 ℃,
20 min) [32 ] . 转化酶采用硫代硫酸钠滴定法 ( 37 ℃, 24
h) [32 ] . 脲酶采用生成铵比色法 (37 ℃,24 h) [32 ] . 中性磷酸酶
采用苯磷酸二钠比色法 (37 ℃,12 h) [31 ] . 土壤及植物养分均
采用土壤农化常规方法测定 [12 ] .
3 　结果与分析
311 　对作物各生育期土壤微生物量碳、氮、磷含量
的影响
从表 1 可以看出 ,试验 2 年间各处理土壤微生
物量 C、N、P 的变化趋势大致相同 ,以第一年数据进
行讨论 (下同) . 在小麦各生育期和玉米收获期 ,不同
处理之间比较 ,秸秆还田各处理微生物量 C、N、P 含
量均显著高于 NP K 处理 ,说明大量新鲜碳源的施
入刺激了微生物的增殖 ;在还田处理中 ,N1 P K + C、
N2 P K + C 和 N3 P K + C 3 个处理各时期土壤微生物
量 C、N、P 含量均无显著差异 , N2 P K + C + PD 和
N3 P K + C + PD 2 个处理各时期土壤微生物量 C、N、
P 含量差异亦均未达显著水平 ;除小麦收获期外 ,
N2 P K + C + PD 和 N3 P K + C + PD 处理微生物量 C
在作物各生育期均表现为显著高于 N1 P K + C、
N2 P K + C 和 N3 P K + C 处理 ,小麦收获期则表现出
前者高于后者的趋势 ;土壤微生物量 N、P 含量 ,则
表现为在小麦生长的冬前、起身和拔节期 ,N2 P K +
C + PD 和 N3 P K + C + PD 处理均显著高于 N1 P K +
C、N2 P K + C 和 N3 P K + C 处理 ,小麦开花、收获和玉
米收获期亦表现出高于后者的趋势 ,说明秋施玉米
秸秆直接还田 ,在施用足量NP K化肥条件下 ,调节
4091 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　16 卷
表 1 　各处理土壤微生物量碳、氮、磷变化动态
Table 1 Dynamics of soil microbial biomass C, N and P under different treatments( mg·kg - 1 dry soil)
处理
Treatments
1999～2000 年
冬前
Before
winter
起身
Starting
拔节
Jointing
开花
Blooming
小麦收获
Wheat
harvest
玉米收获
Maize
harvest
2000～2001 年
冬前
Before
winter
起身
Starting
拔节
Jointing
开花
Blooming
小麦收获
Wheat
harvest
玉米收获
Maize
harvest
微生物量碳 Microbial biomass C
NP K 68517c 76010c 83612c 89711c 76015b 66718c 69114c 75312c 84417c 88319c 75113b 67412c
N1P K + C 90219b 1 01511b 1 13817b 1 29312b 1 25216a 86512b 1 03711b 1 12413b 1 23615b 1 36718b 1 32517a 92713b
N2P K + C 91816b 1 00717b 1 16914b 1 32115b 1 26319a 89210b 1 00813b 1 13612b 1 22718b 1 35411b 1 32119a 92816b
N3P K + C 89816b 1 01219b 1 13915b 1 30711b 1 25019a 86711b 1 01513b 1 11515b 1 24319b 1 34816b 1 32413a 94314b
N2P K + C + PD 1 08517a 1 34119a 1 50811a 1 55719a 1 40618a 1 05916a 1 19215a 1 45817a 1 59314a 1 63217a 1 48716a 1 12413a
N3P K + C + PD 1 07113a 1 34013a 1 47210a 1 55115a 1 39512a 1 03812a 1 20416a 1 43113a 1 56711a 1 61413a 1 46315a 1 10811a
微生物量氮 Microbial biomass N
NP K 7619c 8018c 8219c 8716b 7214b 7013d 7514b 8111c 8412c 8915b 7417b 7116c
N1P K + C 10713ab 11610b 12119b 13015a 12112a 9513bc 12310a 12914b 13210b 13711a 12713a 10115b
N2P K + C 10610b 11713b 12412b 13516a 11915a 9418bc 11815a 13115b 13015b 13912a 12616a 9911b
N3P K + C 10511b 11619b 12010b 13219a 11912a 9014c 11919a 13016b 13212b 13912a 12711a 9914b
N2P K + C + PD 12118a 14214a 15211a 14418a 12818a 11115a 13414a 15617a 16219a 15513a 13811a 11912a
N3P K + C + PD 12214a 13613a 14916a 14211a 12619a 10814ab 13512a 15416a 16011a 15418a 13616a 11718a
微生物量磷 Microbial biomass P
NP K 4217c 4013c 3815c 3611d 3218b 3114b 4217c 3918c 3912c 3518c 3215b 3119b
N1P K + C 6614b 7115b 7514b 6912abc 6117a 5818a 7517b 7917b 8113b 7311ab 6516a 6315a
N2P K + C 6715b 7215b 7519b 6815bc 6210a 6011a 7411b 8112b 8315b 7312ab 6511a 6410a
N3P K + C 6518b 7219b 7411b 6714c 6015a 5911a 7417b 7911b 8113b 7113b 6419a 6216a
N2P K + C + PD 8213a 9817a 9611a 7817ab 6816a 6518a 9117a 10819a 10411a 8317a 7410a 7112a
N3P K + C + PD 8118a 9913a 9312a 7913a 6811a 6612a 9210a 10618a 10111a 8119a 7211a 7011a
L1S1R 5 %差异显著性 Different letter means significant at 5 % level.
秸秆不同 C/ N 对土壤微生物量 C、N、P 的影响没有
差异 ,而在调节秸秆 C/ N 基础上施用促腐剂则提高
土壤微生物量 C、N、P 含量 ,施用促腐剂有助于增强
土壤微生物活性 ,促进土壤内部物质和能量的运转.
312 　对土壤微生物量碳、氮、磷动态变化的影响
从表 1 可以看出 ,在小麦生育期内 ,各处理土壤
微生物量 C 的动态变化趋势大体一致 ,但也有差
异. 相同之处是各处理土壤微生物量 C 均表现为自
播种2开花期逐渐上升 ,并于开花期达到最高点 ,至
小麦收获期有所下降 ;区别则在于各处理土壤微生
物量 C 增加和减少过程中峰值出现的时期不同.
NP K处理自播种2冬前增加量较小 ,说明仅靠作物
残留根茬还田为微生物提供的易利用 C 源是不够
的 ;其后一直至开花期 ,该处理各生育期间微生物量
C含量有较大幅度上升. 起身期微生物量 C 的增加
显然与此期气温上升、作物根系活动趋于活跃及冬
季严寒造成的局部灭菌使部分死亡的微生物 C 开
始释放以供微生物利用有关[14 ] ;而随着小麦生育期
的递进 ,土壤水热状况更适于微生物活动及作物生
长过程中根系分泌物的增多 ,微生物所需能源增加 ,
生命活动活跃 ,微生物量 C 出现上升[28 ] ;小麦开花
期2收获期微生物量 C 下降 ,则和作物成熟后根系活
动减弱、分泌物减少有关[7 ] . 在还田处理中 ,小麦生
育期内土壤微生物量 C 的跃升峰值动态变化趋势
则可明显分为 2 种类型 : N1 P K + C、N2 P K + C 和
N3 P K+ C 处理趋势一致 ,N2 P K + C + PD 和 N3 P K
+ C + PD 处理趋势相同. 其中 ,各还田处理微生物
量 C 增加的第一个跃升高峰期均出现在播种期2冬
前期 ,从生育期之间微生物量 C 的增加量来看 ,这
一时期各处理土壤微生物量 C 的增加幅度都是最
大的 ,表明在秸秆直接还田的起始阶段 ,易于分解的
小分子有机物质首先被微生物大量的同化利
用[17 ,21 ] ,微生物量 C 迅速增加 ;不同处理之间比较 ,
本期微生物量 C 的增加幅度表现为 N2 P K + C + PD
和 N3 P K + C + PD 处理大于 N1 P K + C、N2 P K + C 和
N3 P K + C 处理. 第二跃升高峰期各处理出现的时间
不同 ,N2 P K + C + PD 和 N3 P K + C + PD 处理出现于
冬前2起身期 ,之后 2 个时期增加量逐渐减小 ,但与
前两个时期一样 ,其起身期2拔节期增加量仍高于同
期 N1 P K + C、N2 P K + C 和 N3 P K + C 处理的增加
量 ;N1 P K + C、N2 P K + C 和 N3 P K + C 处理冬前2起
身期和起身期2拔节期微生物量 C 的增加较为平缓 ,
于拔节2开花期出现第二次跃升高峰 ,此期其微生物
量 C 增加量超过了 N2 P K + C + PD 和 N3 P K + C +
PD 处理同期增加量 ,且其开花期2收获期微生物量
C 的下降幅度亦小于后者同期下降量 ,说明它们在
开花期2收获期微生物仍有较大增殖 ,这也是小麦成
熟期秸秆还田各处理间微生物量 C 含量差异未达
显著水平的原因之一. 微生物量 C 的动态变化实际
上是土壤微生物种群、数量及其活性动态变化的反
应 ,也是秸秆转化速率和程度的指征[3 ,9 ] . 前述不同
促腐条件下土壤微生物量 C 的动态变化表明 ,施用
509110 期 　　　　　　　张电学等 :不同促腐条件下秸秆还田对土壤微生物量碳氮磷动态变化的影响 　　　　　　　　　　　
促腐剂促进了秸秆的快速腐解 ,加快了其转化进程 ,
使秸秆的转化在小麦需养量较少的生育前期 (播种2
拔节期)大致完成 ,这对缓解秸秆腐解过程中微生物
增殖与作物争夺养分的矛盾具有重要意义.
小麦2玉米轮作周期内 ,各处理微生物量 N 的
动态变化趋势亦有差异. 从表 1 可以看出 , NP K、
N1 P K + C、N2 P K + C 和 N3 P K + C 处理变化趋势一
致 ,且与其各自微生物量 C 动态变化过程相同 ;而
N2 P K + C + PD 和 N3 P K + C + PD 处理微生物量 N
动态变化趋势与其它处理不同 ,表现为自播种2拔节
期一直上升 ,并于拔节期达到最大值后开始下降 ,其
微生物量 N 达到最高峰的生育期较 N 1 P K + C、
N2 P K + C 和 N3 P K + C 处理提前了一个时期 ;此外 ,
在其微生物量 N 上升过程中 ,各时期的增加量均高
于前者同时期的增加量 ,显示出在这些时期其微生
物活动更为活跃. 土壤微生物量 N 达到最高值后下
降 ,意味着微生物在分解秸秆过程中对氮素的净固
持阶段结束 ,转入氮素的净释放阶段[10 ] . 不同处理
之间微生物量氮的动态变化表明施用促腐剂使微生
物对氮素大量固定时期和由净固持转向净释放时间
均提前. 在土壤氮素供应充分 (基肥和 2 次追肥) 且
作物需养量相对较少的时期 ,土壤微生物量 N 的增
加意味着微生物对氮素的保护 ,可有效防止氮素的
损失 ;而拔节期后 ,作物需养量开始迅速增加 ,这 2
个处理的微生物体 N 开始释放出来供作物吸收利
用 ,这对调节土壤氮素供应、提高肥料利用率具有重
要意义[2 ,8 ] .
小麦2玉米轮作周期内 ,各处理微生物量 P 的动
态变化趋势差异明显. 从表 1 可以看出 ,小麦生育期
内 ,NP K处理表现为播种2冬前上升 ,于冬前达到全
生育期最高峰 ,之后一直缓慢下降 ,这与化学磷肥作
基肥有关[5 ,25 ] ;秸秆还田处理中 ,N1 P K + C、N2 P K
+ C 和 N3 P K + C 处理表现为自播种2拔节期一直上
升 ,于拔节期达到全生育期最高点后逐渐降低 ;
N2 P K + C + PD 和 N3 P K + C + PD 处理则表现为自
播种2起身期增加 ,于起身期达到最高点后下降 ,其
达到最高点的时期早于前者 ;此外 ,与微生物量 N
一样 ,在其微生物量 P 上升过程中 ,这 2 个处理各时
期的增加量均高于前者同时期的增加量. 与氮素不
同 ,秸秆中的磷有 50 %～70 %为水溶性磷[19 ] ,这部
分磷素在秸秆还田后会很快释放出来 ,因而秸秆直
接还田后的磷素转化一般表现为释放2微生物固持2
释放过程. 本试验土壤微生物量 P 的动态变化表
明 ,施用促腐剂使微生物对磷素的净固持阶段于小
麦起身期达到高峰 ,之后开始进入再次净释放阶段 ,
早于未施用处理 ,后者于小麦拔节期达到此阶段. 从
小麦对磷素吸收特点来看 ,磷素供应对其全生育期
特别是生育早期 (苗期、冬前分蘖期、返青期)十分重
要 ,但在植株发育较小的情况下 ,其需要虽然紧迫但
绝对量并非很大 ,化学磷肥作为基肥的施入及秸秆
中水溶性磷的释放 ,为作物生长提供了大量磷源 ,而
由于外源磷素进入土壤后极易被固定 ,在作物对磷
素需要绝对量并非很大的情况下 ,微生物于此期大
量繁殖并固定部分有效性磷 ,然后于作物生长旺盛、
需养绝对量增加的中后期释放 ,对提高磷肥利用率、
减少化学磷肥的化学固定具有重要意义.
自小麦收获期至玉米收获期 ,各处理微生物量
C、N、P 含量均有所下降 ,NP K 处理降至试前水平 ,
各还田处理则较试前有明显提高. 与小麦收获期相
比 ,秸秆还田处理的下降幅度较大 ,显然与秸秆的转
化进程有关 ,表明玉米秸秆经一年腐解后 ,其对微生
物的影响已趋于稳定 ,同时玉米收获期水热状况较
小麦收获期差 ,这是土壤微生物量 C、N、P 下降的原
因[19 ] .
313 　土壤微生物量碳、氮、磷与土壤酶活性、有效养
分及作物产量之间的关系
小麦、玉米收获期土壤微生物量 C、N、P 与土壤
酶活性、碱解氮、有效磷含量及小麦、玉米产量间均
呈显著或极显著的正相关关系 (表 2) ,在小麦的其
它生育期 ,土壤微生物量 C、N、P 与土壤 4 种酶活性
间亦均呈显著或极显著正相关关系 (表略) ,二者具
有较好的同步性.
在小麦的其它生育期 ,土壤微生物量 C、N、P 与
土壤碱解氮和有效磷之间的关系则较为复杂 (表
略) ,小麦冬前测定结果 ,微生物量 C、N、P 与碱解氮
和有效磷之间均无相关关系 ,而在起身期则出现负
相关趋势 ,但未达显著水平 ;在拔节期 ,土壤微生物
量 C、N、P 与碱解氮之间呈现出显著和极显著负相
关关系 ,与有效磷呈正相关趋势但未达显著水平. 考
察这几个时期可以发现 ,由于化学肥料施用、秸秆还
田后的转化及作物生长等因素的影响 ,这些时期土
壤内部物质和能量的运转过程极为复杂 ,土壤碱解
氮、有效磷含量实际上受到包括施肥 (特别是速效性
化学肥料的施用) 、作物吸收、微生物分解秸秆期间
的固定与释放、秸秆中含氮、磷有机化合物的分解释
放、土壤对氮、磷的物理及化学固定以及氮素的挥发
淋溶损失等各种因素的影响 ,此时微生物量C、N 、P
6091 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　16 卷
表 2 　土壤微生物量与酶活性、养分和作物产量间的相关性
Table 2 Relationship among microbial biomass and enzyme activities and soil nutrient and crop yield
时间
Time
项目
Item
碱解氮
Alk2hydro1N 有效磷Avail1P 过氧化氢酶Catalase 转化酶Invertase 脲酶Urease 磷酸酶Phosphatase 小麦产量Wheat yield 玉米产量Corn yield
小麦收获期 微生物量碳 Microbial biomass C 01874 3 01942 3 3 01997 3 3 01994 3 3 01996 3 3 01894 3 01937 3 3 01919 3 3
Wheat harvest 微生物量氮 Microbial biomass N 01814 3 01908 3 01998 3 3 01999 3 3 01998 3 3 01840 3 01902 3 01874 3
微生物量磷 Microbial biomass P 01853 3 01935 3 3 01999 3 3 01998 3 3 01999 3 3 01876 3 01924 3 3 01905 3
玉米收获期 微生物量碳 Microbial biomass C 01964 3 3 01951 3 3 01938 3 3 01892 3 01891 3 01947 3 3 01981 3 3 01990 3 3
Maize harvest 微生物量氮 Microbial biomass N 01938 3 3 01948 3 3 01948 3 3 01912 3 01909 3 01963 3 3 01989 3 3 01994 3 3
微生物量磷 Microbial biomass P 01928 3 3 01861 3 01998 3 3 01997 3 3 01996 3 3 01954 3 3 01916 3 01898 3
n = 6 ,r0101 = 01811 ,r0105 = 01917. 1999～2000 年数据 The data is from 1999 to 2000.
与土壤有效养分之间的关系就成为这一系列复杂关
系中的一部分 ,它们之间的关系就很难再用简单相
关来描述 ,在这样的时期以土壤微生物量 C、N、P 来
表征土壤不同状态养分间的转化强度而非有效性养
分的数量可能更为适宜. 因而考察它们之间的数量
关系时 ,对于受到人为措施重大影响的农田土壤 ,在
较少受到影响的收获期较为稳妥.
4 　结 　　论
411 　不同促腐条件下 ,玉米秸秆配施化肥直接还田
均可明显提高作物各生育期内土壤微生物量 C、N、
P 含量. 在施用足量 NP K 化肥的基础上 ,调节秸秆
不同 C/ N 对土壤微生物量 C、N、P 动态及含量的影
响没有差异 ;在调节秸秆 C/ N 的基础上施用促腐
剂 ,则使秸秆转化过程中微生物量 C 的第二跃升高
峰期以及微生物量 N、P 达到最高峰的时间提前 ,并
使土壤微生物量 C、N、P 在作物各生育期均表现出
高于未施用处理的趋势 ,施用促腐剂利于玉米秸秆
的快速腐解和土壤有效养分的调控 ,从而有助于作
物生长发育和产量形成.
412 　小麦、玉米收获期土壤微生物量 C、N、P 与同
期土壤酶活性、碱解氮、有效磷含量及作物产量均呈
显著或极显著正相关关系. 在小麦的其它生育期 ,土
壤微生物量 C、N、P 与土壤 4 种酶活性间亦均呈显
著或极显著正相关关系 ,二者具有较好的同步性 ;而
由于施肥和秸秆还田及作物生长造成的综合影响 ,
土壤微生物量 C、N、P 与土壤碱解氮、有效磷的关系
在这些时期较为复杂 ,对于受到人为措施重大影响
的农田土壤 ,在这样的时期以土壤微生物量来表征
土壤不同状态养分间的转化强度而非有效性养分的
数量更为适宜.
参考文献
1 Brookes PC , Powlson DS ,Jenkinson DS. 1984. Phosphorus in the
soil microbial biomass. Soil Biol Biochem ,16 :169～175
2 　Fan J (樊　军) ,Hao M2D(郝明德) . 2003. Effects of long2term ro2
tations and fertilizations 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 Z2L (何振立) . 1997. Soil microbial biomass and the significance
of its nutrient circulation and environmental quality estimations.
Soils (土壤) , (2) :61～69 (in Chinese)
4 　Huang M (黄 　敏) , Wu J2S (吴金水) , Huang Q2Y(黄巧云) , et
al . 2003. Process in research on microbiological action of soil phos2
phorus. Ecol Envi ron (生态环境) ,12 (3) :366～370 (in Chinese)
5 　Kandeler E , Palli S , Stemmer M , et al . 1999. Tillage changes mi2
crobial biomass and enzyme activities in particle2size fractions of a
haplic chorizema. Soil Biol Biochem ,31 :1253～1264
6 　Li D2P (李东坡) , Wu Z2J (武志杰) , Chen L2J (陈利军) , et al .
2004. Dynamics of microbial biomass P and its affecting factors in a
long2term fertilized black soil. Chin J A ppl Ecol (应用生态学报) ,
15 (10) :1897～1902 (in Chinese)
7 　Li D2P (李东坡) , Wu Z2J (武志杰) , Chen L2J (陈利军) , et al .
2004. Dynamics of microbial biomass C in a black soil under long2
term fertilization and related affecting factors. Chin J A ppl Ecol (应
用生态学报) ,15 (8) :1334～1338 (in Chinese)
8 　Li D2P (李东坡) , Chen L2J (陈利军) , Wu Z2J (武志杰) , et al .
2004. Dynamics of microbial biomass N in different fertilized black
soil and its related factors. Chin J A ppl Ecol (应用生态学报) ,15
(10) :1891～1896 (in Chinese)
9 　Li G2T (李贵桐) ,Zhang B2G(张宝贵) ,Li B2G(李保国) . 2003.
Effect of straw pretreatment on soil microbial biomass and respira2
tion activity. Chin J A ppl Ecol (应用生态学报) ,14 (12) :2225～
2228 (in Chinese)
10 　Li G2T(李贵桐) ,Zhao Z2J (赵紫娟) ,Huang Y2F(黄元仿) ,et al .
2002. Effect of straw returning on soil nitrogen transformation.
Plant N ut r Fert Sci (植物营养与肥料学报) ,8 (2) :162～167 (in
Chinese)
11 　Li S2Q (李世清) ,Ren S2J (任书杰) ,Li S2X(李生秀) . 2004. Sea2
sonal change of soil microbial biomass and the relationship between
soil microbial biomass and soil moisture and temperature. Plant
N ut r Fert Sci (植物营养与肥料学报) , 10 ( 1) : 18～23 (in Chi2
nese)
12 　Li Y2K (李酉开 ) . 1984. Soil Agrochemical Routine Analytical
Method. Beijing :Science Press. (in Chinese)
13 　Liang W(梁　巍) , Yue J (岳 　进) ,Wu J (吴 　吉力) , et al . 2003.
Seasonal variations of soil microbial biomass respiration rate and
CH4 emission in black earth rice fields. Chin J A ppl Ecol (应用生
态学报) ,14 (12) :2278～2280 (in Chinese)
14 　Liu M2Q (刘满强) , Hu F (胡 　锋) , He Y2Q (何园球) , et al .
2003. Seasonal dynamics of soil microbial biomass and its signifi2
cance to indicate soil quality under different vegetations restored on
degraded red soils. Acta Pedol S in (土壤学报) ,40 (6) :937～944
(in Chinese)
15 　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
16 　Pankhurst CE. 1997. Defining and Assessing Soil Health and Sus2
tainable Productivity Biological Indicators of Soil Health. New
York :CAB International. 1～324
17 　Qiang X2C (强学彩) , Yuan H2L (袁红莉) , Gao W2S (高旺盛) .
2004. Effect of crop2residue incorporation on soil CO2 emission and
soil microbial biomass. Chin J A ppl Ecol (应用生态学报) ,15 (3) :
469～472 (in Chinese)
709110 期 　　　　　　　张电学等 :不同促腐条件下秸秆还田对土壤微生物量碳氮磷动态变化的影响 　　　　　　　　　　　
18 　Ren T2Z(任天志) . 2000. Soil bioindicators sustainable agriculture.
Sci A gric S in (中国农业科学) ,33 (1) :68～75 (in Chinese)
19 　Shi Z2Y(时正元) . 1993. Study of nutrient recycling in farm land.
Ⅰ. Use efficiency of nutrient in crop straw. Soils (土壤) , (6) :281
～285 (in Chinese)
20 　Song Q2H(宋秋华) ,Li F2M (李凤民) ,Liu H2S(刘洪升) , et al .
2003. Effect of plastic 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)
21 　Song R(宋　日) , Wu C2S (吴春胜) , Mou J2M (牟金明) , et al .
2002. Effects of maize stubble remaining in field on dynamics of soil
microbial biomass C and soil enzyme activities. Chin J A ppl Ecol
(应用生态学报) ,13 (3) :303～306 (in Chinese)
22 　Tang Y2X(唐玉霞) ,Jia S2L (贾树龙) ,Meng C2X(孟春香) , et al .
2002. A summary of soil microbial biomass nitrogen. Chin J Eco2A2
gric (中国生态农业学报) ,10 (2) :76～78 (in Chinese)
23 　Vanc ED , et al . 1987. An extraction method for measuring soil mi2
crobial biomass C. Soil Biol Biochem ,19 :703～707
24 　Wang J (王 　晶) , Xie H2T (解宏图) , Zhu P (朱 　平) , et al .
2003. Cannotation and modern analysis method for active soil or2
ganic matter (carbon) . Chin J Ecol (生态学杂志) , 22 (6) : 109～
112 (in Chinese)
25 　Wang J2H(王继红) ,Liu J2S (刘景双) , Yu J2B (于君宝) , et al .
2004. Effect of fertilizing N and P on soil microbial biomass carbon
and nitrogen of black soil corn agroecosystem. J Soil W ater Cons
(水土保持学报) ,18 (1) :35～38 (in Chinese)
26 　Wang S2P (王淑平) , Zhou G2S (周广胜) , Sun C2Z (孙长占) , et
al . 2003. The dynamics of soil microbial biomass nitrogen and its bi2
ological availability. Plant N ut r Fert Sci (植物营养与肥料学报) ,
9 (1) :87～90 (in Chinese)
27 　Wang Y(王　岩) ,Shen Q2R(沈其荣) ,Shi R2H(史瑞和) , et al .
1996. Soil microbial biomass and its ecological effects. J Nanjing A2
gric U niv (南京农业大学学报) ,19 (4) :45～51 (in Chinese)
28 　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)
29 　Wang Z2M (王志明) ,Zhu P2L (朱培立) ,Huang D2M (黄东迈) ,et
al . 2003. Straw carbon decomposition i n sit u in field and charac2
teristics of soil biomass carbon turnover. Acta Pedol S in (土壤学
报) ,40 (3) :446～453 (in Chinese)
30 　Zhang C2E(张成峨) ,Liang Y2L (梁银丽) . 2001. Effect of differ2
ent amounts of nitrogen and phosphorus fertilizers applied on soil
microbial biomass during corn growth periods. Chin J Eco2A gric
(中国生态农业学报) ,9 (2) :72～74 (in Chinese)
31 　Zhao L2P (赵兰坡) ,Jiang Y(姜 　岩) . 1986. Discussion on mea2
surements of soil phosphatase. Chin J Soil Sci (土壤通报) ,17 (3) :
138～141 (in Chinese)
32 　Zhou L2K(周礼恺) ,Zhang Z2M (张志明) . 1980. Measurements of
soil enzyme. Chin J Soil Sci (土壤通报) ,11 (5) :37～38 (in Chi2
nese)
33 　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 (in Chinese)
作者简介 　张电学 ,男 ,1968 年生 ,副教授 ,博士生. 主要从
事土壤肥力与施肥、土壤资源管理教学与科研工作 ,发表论
文 20 余篇. E2mail :zdxzjj @163. com
欢迎订阅 2006 年《生态学杂志》
《生态学杂志》(1982 年创刊)是由中国生态学会主办、中国科学院沈阳应用生态研究所承办和科学出版
社出版的学术期刊 ,亦是全国中文核心期刊 ,2001 年入选中国期刊方阵. 读者对象为从事生态学、生物学、地
学、林农牧渔、海洋、气象、环保、经济、卫生和城建部门的科研、教学、科技工作者、有关决策部门的科技管理
人员、大专院校师生和中学教师.
本刊主要刊登具有创新性的生态学研究论文以及有关专题的综述和评论 ,研究方法和新技术的应用 ,学
术讨论与争鸣 ,国内外学术信息和动态 ,生态学论坛和生态学新书刊介绍等.
《生态学杂志》为 A4 开本 ,月刊 ,112 页 ,每册定价 40 元 ,全年 480 元. 国内外公开发行. 国内邮发代号 :8
- 161 ,全国各地邮局均可订阅. 如未能在当地邮局订到 ,可与编辑部直接联系订阅.
地址 :沈阳市文化路 72 号中国科学院沈阳应用生态研究所《生态学杂志》编辑部 　邮编 :110016
电话 :024283970394 　通用网址 :生态学杂志
传真 :024283970394 　E2mail :cje @iae. ac. cn
8091 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　16 卷