全 文 ：地膜覆盖栽培对土壤微生物种群和
生物活性的影响 3
陈锡时　郭树凡 3 3 　汪景宽　张　键　(沈阳农业大学 ,沈阳 110161)
【摘要】　研究了覆膜栽培条件下土壤微生物种群和生物活性. 棕壤长期覆膜种植玉米 ,土
壤表层微生物数量增多 ,细菌、放线菌和真菌分别增加 22. 6 %、29. 3 %和 19. 7 %. 苗期细
菌增加最多 ,达 2114 % ,拔节期和成熟期放线菌增加最多 ,为 2214 %和 2414 % ,生育期真
菌增加幅度 1212～1416 %. 细菌中兼厌气性种群优势有所增强 ,真菌优势种群无变化. 肥
力水平不同地块覆膜均加强土壤呼吸作用 ,高肥地块土壤脲酶活性升高 ,低肥地块无变
化.
关键词 　地膜覆盖 　土壤微生物 　生物活性
Effect of mulching cultivation with plastic f ilm on soil microbial population and biological ac2
tivity. Chen Xishi , Guo Shufan ,Wang Jingkuan and Zhang Jian ( S henyang A gricultural U ni2
versity , S henyang 110161) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,1998 ,9 (4) :435～439.
Studies on the soil microbial population and biological activity in a brown earth continuously
planted with corn and covered with plastic film show that after long2term mulching , the num2
bers of bacteria , actinomyces and fungi in the topsoil increased 22. 6 % ,29. 3 % and 19. 7 % ,
respectively. At seedling stage , bacteria increased by 21. 4 % ; at elongating and ripening
stages, actinomyces increased by 22. 4 % and 24. 4 % , respectively ; and within the whole
growth period , fungi increased 12. 2～14. 6 %. In addition , the dominant facultative anaerobial
populations of bacteria tended to be increased , but those of fungi were not to be changed. Soil
respiration rate was also enhanced by mulching in all sites with different fertility , but soil urease
activity only increased obviously in the site with high fertility.
Key words 　Mulching with plastic film , Soil microorganism , Biological activity.
　　3 国家教委博士点基金资助项目 (920305) .
　　3 3 现工作单位辽宁大学生物系.
　　1998 - 04 - 22 收稿 ,1998 - 05 - 19 接受.
1 　引 　　言
　　地膜覆盖栽培是农业生产中的一项有
效增产措施 ,在我国北方地区已广泛地推
广和应用. 地表覆膜后改变了土壤温度、水
分、空气、光照等环境因素 ,导致土壤物理、
化学和生物学性状发生一系列的变化[4 ] .
以往的研究指出 ,覆膜栽培的增产作用在
一定程度上是以消耗土壤养分为代价
的[7 ] . 因此 ,研究长期覆膜栽培条件下的
肥力状况和培肥措施十分必要. 土壤微生
物的数量、种类和活性在一定程度上反映
土壤有机质的分解速度和营养物质的存在
状态 ,从而直接影响土壤的供肥能力和植
物生长状况. 本文研究了长期覆膜栽培条
件下的土壤微生物种群和生物活性 ,为地
膜覆盖栽培技术的长期应用和持续发挥增
产作用提供科学依据.
2 　材料与方法
211 　试验处理
　　供试土壤为发育在黄土母质上的壤质棕壤 ,
采自 1987～1994 年沈阳农业大学长期地膜覆盖
应 用 生 态 学 报 　1998 年 8 月 　第 9 卷 　第 4 期 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Aug. 1998 ,9 (4)∶435～439
试验地. 有机质含量为 1516g·kg - 1 ,全氮为 1100g
·kg - 1 ,全磷为 0. 52g·kg - 1 ,碱解氮为 67. 4μg·
g - 1 ,有效磷为 8. 4μg·g - 1 ,p H( H2O)为 6. 39. 处理
为 :低肥 (不施肥) 和高肥 (每年施入有机肥氮
270kg·hm - 2 ,化肥氮 135kg·hm - 2和化肥磷67. 5
kg·hm - 2 ,分覆膜与裸地 (不覆膜) 两种栽培方式 ,
小区面积 69m2 ,3 次重复 ,玉米连作. 每年 4 月 25
日前后播种、覆膜 ,试验已连续进行 8 年. 1993～
1994 年于玉米生育期进行了土壤微生物区系分
析 ,1994 年测定了土壤呼吸强度和脲酶活性.
212 　分析方法
　　细菌、放线菌和真菌分别用牛肉膏蛋白胨、
淀粉铵盐、马丁氏培养基稀释平板法测数. 细菌
属的鉴定按一般细菌常用鉴定方法 [1 ] ,霉菌按常
用真菌鉴定方法 [2 ] ,土壤呼吸强度测定用标准碱
吸收滴定法[11 ] ,土壤脲酶活性用测定酶促反应所
生成氨量表示[6 ] .
3 　结果与分析
311 　地膜覆盖栽培对土壤微生物数量的
影响
　　表 1 表明 ,地膜覆盖增加了土壤微生
物的总数 ( P < 0101) ,连续两年分别增加
22. 8 %和 13. 9 %. 其中 , 1993 年和 1994
年 ,细菌分别增加了 24. 8 % ( P < 0. 01) 和
13. 2 %( P < 0. 05) ;放线菌增加了 8. 8 %( P
< 0. 01)和 19. 4 %( P < 0. 01) ;真菌增加了
25. 1 %( P < 0. 05)和 13. 5 %( P < 0. 05) .
　　地膜覆盖栽培显著地增加了表层土壤
表 1 　地膜覆盖栽培对土壤微生物数量的影响
Table 1 Effect of mulching with plastic f ilm on numbers of soil microorganisms( ×104·g - 1dry soil)
微生物
Microor2
ganisms
年份
Year
苗　　期
Seedling stage
L F1) HF2)
US3) MS4) US MS
拔　节　期
Elongating stage
L F HF
US MS US MS
成　熟　期
Ripening stage
L F HF
US MS US MS
收　获　后
After harvest
L F HF
US MS US MS
细　菌 1993 397 478 599 795 454 525 773 1013 319 362 594 740
Bacteria 1994 688 840 826 998 609 759 800 773 532 634 595 618 453 448 695 815
放线菌 1993 59. 6 68. 0 73. 3 83. 3 73. 6 78. 8 104. 7 113. 7 57. 8 61. 0 84. 0 88. 0
Actinomyces 1994 79. 2 93. 0 101. 9 114. 8 55. 8 69. 4 99. 6 120. 7 40. 1 53. 7 114. 0 138. 0 48. 3 61. 1 83. 9 93. 1
真　菌 1993 5. 04 5. 63 7. 80 9. 00 5. 56 6. 80 8. 30 10. 13 7. 02 9. 10 11. 60 16. 05
Fungi 1994 2. 19 3. 17 2. 81 2. 56 2. 12 2. 73 2. 97 2. 98 2. 30 2. 53 3. 17 3. 73 2. 24 2. 48 2. 55 2. 92
微生物总数 1993 462 552 680 887 533 611 886 1137 384 432 690 844
Total 1994 769 936 931 1115 667 831 903 897 574 690 712 760 504 512 782 911
　1) L F :低肥 Low fertility ,2) HF :高肥 High fertility ,3) US :裸地 Unmulched soil ,4) MS :覆膜 Mulched soil. 下同 The
same below.
(0～15cm) 微生物的数量. 与裸地栽培相
比 ,细菌、放线菌和真菌分别增加 22. 6 %、
29. 3 %和 19. 7 % ,却对底层土壤 ( 15～
30cm)的微生物数量影响不大 (表 2) . 覆膜
后表层土壤中 3 个类群微生物的数量分别
占总数的 57. 1 %、58. 7 %和 60. 0 % ,使微
生物的垂直分布趋于明显. 地膜阻隔作用
所产生的升高地温 ,增加含水量 ,改善光照
和土壤性状等综合效应主要影响土壤表层
的生态环境〔7〕,土壤微生物数量的变化规
律与此一致.
　　土壤养分是微生物生活的必要条件 ,
高肥土壤微生物数量显著高于低肥土壤 ,
细菌和放线菌分别增加 23. 3 %和 71. 4 %
表 2 　地膜覆盖栽培对不同土层微生物数量的影响
Table 2 Effect of mulching on number of microorganisms
in different soil layers( ×104·g - 1dry soil)
土层
深度
Depth
(cm)
处理
Trea2
tment
细　菌
Bacteria
数量
Num2
ber
增加
Incr2
ease
放线菌
Actinomyces
数量
Num2
ber
增加
Incr2
ease
真　菌
Fungi
数量
Num2
ber
增加
Incr2
ease
0～15 US 686 84. 4 2. 89
MS 841 122. 6 109. 1 129. 3 3. 46 119. 7
15～30 US 613 71. 3 2. 19
MS 630 102. 8 76. 8 107. 7 2. 31 105. 5
( P < 0. 01) ,真菌增加 33. 2 % ( P < 0. 05) .
地膜覆盖使高肥土壤的细菌、放线菌和真
菌数量比裸地栽培分别增加9. 9 %、16. 8 %
和 5. 9 %. 地膜覆盖对低肥土壤微生物数
量的影响尤其显著 ,与裸地栽培相比 ,3 个
类群微生物的数量分别提高 17. 5 %、
634 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　9 卷
24. 0 %和 23. 5 %(表 3) .
表 3 　地膜覆盖栽培对不同肥力土壤微生物数量的影响
Table 3 Effect of mulching on number of microorganisms
in treatments with different soil fertility( ×104·g - 1 dry
soil)
肥力
水平
Ferti2
lity
level
处理
Trea2
tment
细　菌
Bacteria
数量
Num2
ber
增加
Incr2
ease
放线菌
Actinomyces
数量
Num2
ber
增加
Incr2
ease
真　菌
Fungi
数量
Num2
ber
增加
Incr2
ease
HF US 729 99. 9 2. 88
MS 801 109. 9 116. 7 116. 8 3. 05 105. 9
L F US 570 55. 9 2. 21
MS 670 117. 5 69. 3 124. 0 2. 73 123. 5
　　玉米生育前期 ,细菌、放线菌数量较
多 ,真菌较少 ,其后细菌呈下降趋势 ,放线
菌变化平缓 ,真菌呈上升趋势 (表 4) . 在玉
米不同生育时期覆膜与裸地栽培相比 ,均
增加了微生物的数量 ,苗期细菌增加最多 ,
达 2114 % ;拔节和成熟期放线菌数量增加
最多 ,分别为 22. 4 %和 24. 4 % ;整个生育
期真菌数量增加均衡 ,幅度为 1212 %～
14. 6 %.
表 4 　玉米不同生育期地膜覆盖对土壤微生物数量影响
Table 4 Effect of mulching on number of soil microorgan2
isms during growing period of corn( ×104·g - 1dry soil)
生育
时期
Grow2
ing
period
处理
Trea2
tment
细　菌
Bacteria
数量
Num2
ber
增加
Incr2
ease
放线菌
Actinomyces
数量
Num2
ber
增加
Incr2
ease
真　菌
Fungi
数量
Num2
ber
增加
Incr2
ease
苗　期 US 757 90. 6 2. 50
Seedling MS 919 121. 4 103. 9 114. 7 2. 87 114. 6
stage
拔节期 US 705 77. 7 2. 55
Elonga - MS 766 108. 7 95. 1 122. 4 2. 86 112. 2
ting stage
成熟期 US 563 77. 1 2. 74
Ripening MS 626 111. 2 95. 9 124. 4 3. 13 114. 4
stage
收获后 US 574 66. 1 2. 40
After MS 632 110. 1 77. 1 116. 6 2. 70 112. 7
harvest
312 　地膜覆盖栽培对土壤中优势微生物
类群组成的影响
　　0～15cm 土层中微生物种群的分析结
果表明 ,地膜覆盖栽培对土壤优势细菌种
群组成也有影响 (表 5) . 低肥处理细菌的
优势种群以假单胞菌属、棒杆菌属、链球菌
属和芽孢杆菌属为主 ,但覆膜后链球菌属
出现比率高于裸地 ,而节杆菌属未出现. 高
肥处理细菌的优势种群是以假单胞菌属、
链球菌属和链霉菌属占主导位置 ,但覆膜
后链球菌属、芽孢杆菌属出现比率高于裸
地 ,黄杆菌属和微球菌属低于裸地. 可以看
出 ,长期地膜覆盖栽培 ,尤其是高肥处理 ,
兼厌气性微生物种群的优势有所增强 ,好
气性微生物种群的优势有所减弱. 真菌的
优势种群以青霉属和木霉属为主 ,覆膜对
真菌优势种群无明显影响.
表 5 　地膜覆盖栽培对表层土壤中优势微生物类群组成
的影响
Table 5 Effect of mulching on dominant microbial genera
in 0～15cm soil layer
属
Genus
L F
US MS
HF
US MS
Pseudomonas + + + 1) + + + + + + +
Corynebacterium + + + + + + + +
S t reptococcus + + + + + + + + + +
Bacill us + + + + + + + +
A rthrobacter + - + +
Flavobacterium + + + + +
Micrococcus + + + + +
S t reptomyces + + + + + +
Penicilli um + + + + + + + + + + + +
Aspergill us + + + + + + +
Trichoderma + + + + + + + + + +
Rhizopus + + + +
“+ ”表示相对出现率.
313 　地膜覆盖栽培对土壤呼吸强度影响
　　土壤呼吸作用是由土壤中的生物能量
代谢所产生的. 土壤生物的主要组成部分
是土壤微生物 ,所以土壤呼吸作用强度可
以反映土壤微生物总的活性[5 ] . 由图 1 可
见 ,土壤表层呼吸强度明显高于底层 ( P <
0. 01) ,肥力不同土壤的呼吸强度差异亦显
著 ( P < 0. 01) ,说明土壤的通气和肥力状
况是决定土壤微生物活性的重要因素. 裸
地和覆膜栽培不同层次的土壤呼吸强度在
玉米生育期间均递减 ,苗期高于其它时期.
据陈永祥报导 ,玉米生长前期裸地土壤
CO2 含量为0 1 2～0 1 4 % , 6月 2 0日起 ,
7344 期 　　　　　　陈锡时等 :地膜覆盖栽培对土壤微生物种群和生物活性的影响 　　　　
图 1 　地膜覆盖栽培对土壤呼吸强度影响
Fig. 1 Effect of mulching on respiratory intensity of soil.
A. 苗期 Seedling stage ,B. 拔节期 Elongating stage ,C. 成熟期 Ripening stage ,D. 收获后 After harvest , Ⅰ. 裸地 Unmulched
soil , Ⅱ. 覆膜 Mulched soil. L F :低肥 Low fertility ,HF :高肥 High fertility. 下同 The same below.
CO2 浓度迅速升高 ,8 月中旬达到最大值 ,
为 114～115 % ,进入 9 月又逐渐下降. 覆
膜土壤的 CO2 浓度在整个生长季都明显
高于裸地土壤 ,平均高 3214 % ,其变化趋
势与裸地相同 [9 ] . 所以栽培土壤空气中
CO2 浓度随植株生育阶段呈规律性变化 ,
其主要受到植物根系呼吸作用的影响. 地
表覆膜后妨碍土壤空气与地表空气的交
换 ,增加了土壤 CO2 的浓度 ,土壤微生物
的呼吸活性受到更大的抑制. 因此 ,玉米生
育期覆膜处理土壤呼吸强度大多低于裸
地 ,尤其是在呼吸作用旺盛的表层和高肥
地块. 植物收获后土壤呼吸作用增强 ,覆膜
与裸地比较差异显著 ( P < 0. 05) ,覆膜使
肥力高低不同地块的土壤呼吸强度分别增
加 7. 9 %和 38. 9 %.
314 　地膜覆盖栽培对土壤脲酶活性影响
　　脲酶是土壤中广泛存在的酶. 大量的
研究证实 ,脲酶活性不仅与表征土壤理化
性质和肥力水平的多项因素显著相
关[8 ,10 ] ,而且与土壤中各类群微生物数量
的相关都比较密切 ,可以反映土壤微生物
的活性状况[3 ] . 图 2 结果表明 ,高肥处理土
壤脲酶活性显著高于低肥处理 ( P <
0. 01) . 连续 8 年不施肥栽培玉米地块的土
壤脲酶活性趋于稳定 (变异系数 C. V.
5. 46 %) ,土层间及覆膜与否 ,脲酶活性差
异不大 ,不同生育期脲酶活性也没有规律
性的变化. 高肥处理不同土层间脲酶活性
差异显著 ( P < 0. 01) ,表层比底层平均高
3311 %. 覆膜使表层土壤的脲酶活性比裸
地提高 1410 % ( P < 0. 05) ,同时使底层的
酶活更趋稳定 (变异系数 C. V. 3. 51 %) .
玉米生育期间表层土壤脲酶活性逐渐升
高 ,收获后达最高值 ,反映了土壤脲酶的稳
定性和积累特点. 土壤酶活随土壤剖面深
度而下降 ,土壤表层的酶活性与有机质含
量直接相关. 这很可能是充足的有机碳和
氮源促进了微生物生长的结果[8 ] . 低肥土
壤覆膜后虽然显著地增加了微生物数量 ,
但是受到营养物质的限制 ,脲酶活性并没
834 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　9 卷
图 2 　地膜覆盖栽培对土壤脲酶活性的影响
Fig. 2 Effect of mulching on urease activity of soil.
有提高. 显然土壤酶活性的测定能很好地
了解土壤微生物所发挥的作用.
4 　结 　　论
4 . 1 　棕壤长期覆膜种植玉米 ,生育期土壤
微生物数量增多 ,苗期细菌增加最多 ,达
21. 1 % ;拔节期和成熟期放线菌增加达
22. 4 %和 24. 4 % ;真菌增加幅度 12. 2～
14. 6 %. 土壤表层受覆膜影响大 ,细菌、放
线菌和真菌数量分别增加 22. 6 %、29. 3 %
和 19. 7 %. 长期覆膜 ,尤其是高肥地块 ,细
菌中兼厌气性种群的优势有所增强 ,真菌
优势种群无变化.
4 . 2 　玉米生育期覆膜阻碍土壤气体交换 ,
来自根系呼吸作用的 CO2 抑制土壤呼吸
活性. 收获后肥力不同地块覆膜土壤呼吸
强度增加 7. 9 %和 38. 9 %.
4 . 3 　高肥地块生育期间土壤脲酶活性逐
渐加强 ,覆膜使土壤表层脲酶活性升高
1410 % ,底层更加稳定. 低肥地块覆膜脲酶
活性无变化.
4 . 4 　地膜覆盖栽培土壤微生物数量增多 ,
生物活性加强 ,采用适当的培肥措施保持
土壤养分状况、协调生物间相互关系 ,对于
地膜覆盖栽培技术的长期应用和持续发挥
增产作用是十分重要的.
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9344 期 　　　　　　陈锡时等 :地膜覆盖栽培对土壤微生物种群和生物活性的影响