全 文 ：中国生态农业学报 2014年 2月 第 22卷 第 2期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Feb. 2014, 22(2): 127−135


* 国家科技支撑计划项目(2012BAD14B15-6)、福建省科技重大专项(2012NZ0002)、福建省农业科学院科技重大专项(ZDZX-1301)和创新团
队项目(CXTD-2-1318)资助
黄东风, 主要从事土壤肥料学及环境生态学研究。E-mail: huangdf@189.cn
收稿日期: 2013-05-28 接受日期: 2013-12-03
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2014.30538
培肥措施培肥土壤的效果与机理研究进展*
黄东风 王利民 李卫华 邱孝煊
(福建省农业科学院土壤肥料研究所 福州 350013)
摘 要 土壤肥力是农业可持续发展的基础资源, 培肥是维持农业土壤肥力水平最主要的措施之一, 藉以补
偿由于养分随农产品收获及农作物废弃物(如秸秆)带出农田对土壤养分库亏损造成的影响。如何对农田土壤进
行有效培肥, 达到既提高作物产量和品质, 又使农田土壤保持较高肥力, 同时有效控制农业面源污染, 维护农
田良好生态环境, 已成为目前农业现代化面临的重要课题之一。本文综述了国内外有关培肥措施与土壤肥力
水平关系的研究进展, 重点阐述了培肥措施与土壤基本理化性状、土壤酶活性、土壤微生物肥力指标、土壤
动物肥力指标之间关系的规律, 并指出培肥措施与土壤肥力关系方面今后的研究重点, 主要包括: 有机肥的
精细化高效化投入与土壤肥力关系研究、土壤动物学肥力指标的深入研究、土壤长期培肥的土壤生物学过程
研究、土壤培肥与农业面源污染问题研究。本文旨在为通过合理培肥措施来提高农田土壤肥力及维护农田良
好生态环境方面的深入研究提供科学依据。
关键词 培肥措施 土壤肥力 土壤酶活性 土壤微生物 土壤动物
中图分类号: S511.2 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2014)02-0127-09
Research progress on the effect and mechanism of fertilization
measure on soil fertility
HUANG Dongfeng, WANG Limin, LI Weihua, QIU Xiaoxuan
(Institute of Soil and Fertilizer, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350013, China)
Abstract While soil fertility is basic for continuous agricultural development, fertilization remains the primary mode of high soil
fertility in agriculture. Moreover, fertilization could compensate soil nutrient deficit arising from repeated harvest of farm produce or
crop castoff such as straw. The most important task of current agricultural modernization is the effective improvement of soil fertility.
Thus not only it is critical to preserve higher soil fertility, but also to increase yield and quality of crop products and to effectively
control agricultural non-point source pollution. Achieving this requires all stakeholders to maintain a sound agricultural eco-environ-
ment. This paper summarized research progress on relating fertilization measures with soil fertility improvement. The review
explained the relational mechanisms of fertilization measures and soil basic physicochemical properties, enzyme activity and fertility
index in terms of soil microbial/animal systems. The review also highlighted the direction of further studies on the relation between
fertilization measures and soil fertility improvement. Such studies included the relations between fine/high-efficiency input of
organic fertilizer and soil fertility, soil fertility index and soil fauna, long-term fertilization and agro-biological processes, fertilization
and agricultural non-point source pollution, etc. The review offered scientific insight into future studies on soil fertility improvement
and maintenance of farm ecological environment through sound fertilization measures.
Keywords Fertilization measure; Soil fertility; Soil enzyme activity; Soil microbial system; Soil fauna
(Received May 28, 2013; accepted Dec. 3, 2013)
土壤肥力是农业可持续发展的基础资源, 培肥
是维持农业土壤肥力水平最主要的措施之一, 藉以
补偿由于养分随农产品收获及农作物废弃物(如秸
秆)带出农田对土壤养分库亏损造成的影响[1]。培肥
是作物增加产量、提高质量和维持土壤肥力水平所
不可或缺的农业措施。随着人们对农业土地开发强
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度的日益提高, 农业的投入和产出均呈现大幅度增
加, 这一方面促进了农业生产力的巨大飞跃。另一
方面也导致了一系列不可忽视的弊病 [2], 主要表现
为: 农业产投比边际效益急剧下降, 农业物资大量
消耗; 不合理利用导致大量农田土壤质量退化(如土
壤硝酸盐、总磷等盐分大量累积、土壤板结、土壤
酸化等), 亟待改良培肥; 由于劳动力成本剧增导致
大量有机废弃物料被放弃回田, 而被焚烧或随意丢
弃, 这不仅造成大量养分资源的损失, 还污染和破
坏了农村生态环境。在人们追求作物产量和品质提
高的同时, 如何维持农田土壤的较高肥力, 同时避
免农业面源污染, 营建良好农田生态环境, 已成为
目前农业现代化面临的焦点问题。本文综述了国内
外有关培肥措施对土壤肥力水平的影响研究进展 ,
重点阐述了培肥措施与土壤基本理化性质、土壤酶
活性、土壤微生物、土壤动物等肥力指标之间的响
应效果及机理, 旨在为通过合理培肥措施来提升农
田土壤肥力及维护农田良好生态环境方面的深入研
究提供借鉴。
1 培肥措施对土壤基本理化性质的影响
长期实践表明, 有机肥料与无机肥料配施可以
明显改善土壤的基本理化性状。Rothamst、Morrow、
Askov 和 E-field 等世界著名长期定位试验的研究结
果均表明, 有机肥与无机肥配施可显著提高土壤有
机碳含量[3]。据党廷辉等[4]的长期试验结果, 有机肥
配施氮磷肥处理的土壤有机碳在 9 a 后比不培肥处
理增加 5.61 g·kg−1。王绍明[5]也得到类似研究结果。
绿肥培肥地力是我国及西欧、日本、印度等国家传
统农业中普遍应用的一项培肥措施 [6]。李忠佩等 [7]
试验结果显示, 秸秆还田配施磷肥可以加快土壤有
机碳积累速度, 在 3 a 内提高稻田土壤有机碳含量
4~10 g·kg−1。周卫军等[8]也取得相似的研究结果。据
王伯仁等[9]13 a 定位监测结果得出, 长期有机无机
肥配施可逐步提高红壤有机质含量, 但其提高程度
与使用有机肥的数量和性质有关。曾木祥等[10]总结
试验年限长达 11 a 的全国秸秆还田试验的结果, 发
现长江中下游农区秸秆还田量平均为 3 990 kg·hm−2,
土壤有机碳平均增加 0.151%; 而华南地区秸秆还田
量平均为 4 875 kg·hm− 2 , 土壤有机碳平均增加
0.125%。王宏武等[11]近 20 a的长期有机−无机肥料配
施(厩肥用量 9 000 kg·hm−2与复合肥量 450 kg·hm−2)试
验结果表明, 土壤有机质含量由 1989年的 16.5 g·kg−1
上升到2007年的18.9 g·kg−1, 土壤CEC上升了 1.76%,
达到 11.81 cmol·kg−1, 土壤容重从 1.22 g·cm−3降到
1.09 g·cm−3, 土壤的总孔隙度、毛管孔隙度和田间持
水量, 分别提高 3.7%、5.0%和 3.0%。宋春等[12]在中
国科学院海伦农业生态试验站的长期定位试验结果
表明, 施肥增加了黑土各粒级水稳性团聚体中的全
磷含量, 其中, 施用化学氮磷肥(NP)处理比对照(CK)
全磷含量增加 28.9%~37.8%, 化学氮磷肥配施有机
肥(NP+OM)处理比 NP 处理增加 44.0%~63.9%; 施
肥增加了黑土各粒级水稳性团聚体中有效磷含量 ,
NP 处理比 CK 处理有效磷含量增加 146%~183%,
NP+OM处理有效磷含量是NP处理的 3.4~5.3倍; 各
处理水稳性团聚体全磷和有效磷均表现为较均匀地
分布在>0.053 mm 的各粒级水稳性团聚体中 , 而
<0.053 mm 粒级水稳性团聚体内全磷和有效磷均显
著降低; 施磷可显著增加土壤磷的有效率, 且以化
肥配施有机肥处理表现更为明显; NP处理不同粒径
水稳性团聚体中磷的有效率是 CK 处理的 1.94~2.32
倍, NP+OM处理是 NP处理的 2.13~2.83倍。Guo等[13]
研究结果表明, 施化肥+稻草 7 500 kg·hm−2(SW-NPK)
和施化肥+稻草 3 750 kg·hm−2(1/2SW-NPK)比单施化
肥(NPK)处理分别降低 0~15 cm 土层土壤容重 10%
和 15~20 cm土层土壤容重 6.9%~9.4%; 提高 0~25 cm
土层土壤有效氮 17.43%~35.19%, 土壤有效钾
7.66%~17.47%; 提高 5~25 cm 土层土壤有效磷
18.51%~56.97%。Macci等[14]研究结果表明, 施用有
机肥可增加土壤养分有效性、微生物活性和改善土壤结
构。Ailincăi 等[15]研究表明, 在向日葵−小麦−玉米轮作
制下, 施高量矿物肥料[160 kg(N)·hm−2, 80 kg(P)·hm−2]
可比不施肥处理增加土壤有机碳含量 22.7%[3.5
g(C)·kg−1(土)]。本课题组研究了 6 种不同施肥模式
(不施肥、茶树配方化肥、1/2 茶树配方化肥+1/2 有
机肥、有机肥、茶树配方化肥+豆科绿肥、1/2 茶树
配方化肥+1/2 有机肥+豆科绿肥)对 4 周年茶园土壤
肥力状况的影响结果表明, 与对照(不施肥)模式相
比, 其他几种不同施肥模式均能在一定程度上提高
茶园土壤的基本肥力状况, 其中“1/2 茶树配方化肥
+1/2 有机肥+豆科绿肥”的试验效果相对最佳, 比对
照分别提高茶园土壤有机质 1.29倍、全氮 1.7倍、全
磷 2.98倍、速效氮 1.59倍、速效磷 34.3倍和速效钾
3.3 倍; 降低土壤砂粒(0.05 mm<粒径≤2.0 mm)含量
20.44%, 粉粒 (0.002 mm<粒径≤0.05 mm)含量
33.21%, 提高土壤黏粒(粒径<0.002 mm)含量 24.42%,
含水量 40.79%, 阳离子交换量(CEC) 29.62%[16–17]。由
此可见, 增加有机物料的投入是促进土壤有机碳累
积的有效措施, 是培肥土壤的关键途径。
土壤全氮含量与土壤有机碳含量密切相关。而
氮肥施用对土壤全氮含量影响不明显(这是由于氮
肥容易损失), 但可明显影响土壤速效氮含量。沈善
敏 [18]总结国内外诸多长期定位试验 , 得出有机−无
机肥配施可以扩大土壤全氮含量与有效氮库, 显著
第 2期 黄东风等: 培肥措施培肥土壤的效果与机理研究进展 129


提高土壤氮素肥力水平。众所周知, 一般有机肥的
肥效可以维持 2~3 a 或更长[19−20], 故施用有机肥料
可较长时间增加土壤中氮素的含量。张美良等[21]的
15N 示踪试验结果表明, 绿肥+NPK 和沼肥+NPK 处
理的肥料氮残留率比单施化肥的高 1~1.5 倍。劳秀
荣等[22−23]试验表明, 土壤速效氮含量与还田秸秆量
呈正比, 在等氮肥用量条件下, 秸秆与化肥配施的土
壤速效氮含量可分别比单施秸秆和单施化肥增加
30%和 40%。秸秆与化肥配施处理不仅使土壤氮素的
有效性得到提高, 还能抑制土壤中硝态氮的累积[24]。
秸秆还田和耕作方式也在一定程度上影响土壤氮素
的有效性。汪金平等[25]的试验表明, 秸秆全量和半
量还田对 5~25 cm土层土壤全氮和水解氮含量有显
著差异影响。吴崇海等[26]的试验表明, 不同留茬处
理可比对照处理提高土壤交换量 , 土壤容重降低
0.15~0.2 g·cm−3, 总孔隙度增加 5.6%~7.4%。孙海国
等[27]的试验结果表明, 作物秸秆处理对砂壤质水稻
土的团聚体水稳性影响最强烈。李正等[28]研究结果
显示, 翻压黑麦草的各处理均能够明显改善土壤的
理化性状, 其中以翻压量为 22 500 kg·hm−2的综合效
果最好, 比对照处理在烟株移栽后 30 d时土壤容重
降低了 0.064 g·cm−3, 土壤孔隙度和土壤含水率分别
提高了 2.48%和 3.71%; 在烟株整个生育期, 土壤有
机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别提高了
12.18%~30.84%、6.82%~21.46%、62.19%~119.20%
和 40.02%~85.44%; 翻压黑麦草的各处理均能较好
地调节土壤 pH, 改善土壤理化性质。
综上所述, 有机肥料和无机肥料的合理配施是
维持农田土壤良好的基本理化性状的有效措施, 是
维持农业可持续发展的关键土壤培肥措施。
2 培肥措施对土壤酶活性的影响
土壤酶是土壤中的一类具有催化能力的生物活
性物质, 是土壤的重要组成成分之一。以质量计时,
尽管土壤中酶的量很小, 但它参与了包括土壤中的
生物化学过程在内的自然界物质循环, 发挥着重要
作用。土壤酶与土壤许多重要的物理、化学和生物
学性质之间关系密切, 其中, 脲酶、磷酸酶和转化
酶等土壤酶与植物营养关系密切, 是评价土壤肥力
水平以及土壤健康的重要指标[29]。土壤酶活性受培
肥措施的影响, 其中有机肥料的施用可显著提高土
壤的酶活性。和文祥等[30]的肥料长期定位试验结果
表明, 土壤总体酶活性高低顺序为: 厩肥处理 > 化
肥处理 > 无肥处理。袁玲等[31]以牲畜粪便作为有机肥
的试验结果表明, 施用猪粪处理的土壤脲酶活性较
高。李东坡等[32]在黑钙土中分别添加 5%的草木樨、
玉米秸秆、麦秆 3种有机物料对比试验结果表明, 土
壤蛋白酶活性大小顺序为: 玉米秸秆>麦秆>草木樨;
而脲酶活性和磷酸酶活性的大小顺序为 : 草木樨>
玉米秸>麦秸。樊军等[33]对长期不同培肥条件下冬小
麦连作旱地农田土壤酶动力学参数的测定结果表明,
有机肥对土壤脲酶的动力学参数 Vmax、Vmax/Km及碱
性磷酸酶的 Km、Vmax影响最大, 而施用化肥也比对
照处理小幅度提高土壤酶活性。施用化肥处理能促
进作物根系代谢, 增加根系分泌物, 加快根际土壤微
生物的繁殖速率, 从而促进土壤酶活性的提高[34]。任
全[29]研究了不同培肥模式(包括单施化肥、单施有机
肥、不同比例有机肥与化肥配施、间作三叶草)对湖
南省红壤茶园土酶活性的影响结果表明, 不同培肥
措施均能显著提高土壤酶活性; 土壤酶活性受水分
和温度等因素的影响表现为夏收后普遍高于秋收后;
红壤中脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性在
有机−无机肥配施和单施有机肥条件下均能明显提
高; 而单施化肥对土壤酶活性的增强效果不佳。本
课题组研究了 6种不同施肥模式(不施肥、茶树配方
化肥、1/2茶树配方化肥+1/2有机肥、有机肥、茶树
配方化肥+豆科绿肥、1/2 茶树配方化肥+1/2 有机肥
+豆科绿肥)对 4 周年茶园土壤酶活性的影响结果表
明, 各施肥模式均能不同程度提高土壤蛋白酶、脲
酶和磷酸酶的活性, 特别是 1/2 茶树配方化肥+1/2
有机肥+豆科绿肥处理可显著增强这 3 种酶的活性,
分别增加了 2.82倍、7.73倍和 0.33倍, 而长期施用
化肥对这些酶活性的促进作用则较小; 此外, 土壤
有机质、全氮、全磷、水解氮、有效磷、速效钾、
阳离子交换量、土壤含水量、茶树株高及茶叶产量
与土壤蛋白酶、脲酶和磷酸酶活性之间均存在显著
正相关性, 说明这些酶对培肥模式的变化反应灵敏,
可作为红黄壤区茶园土壤肥力水平和茶树生长状况
的评价指标 ; 而与过氧化氢酶活性的相关性较弱 ,
该酶活性不能较好地表征土壤肥力状况[35]。
由于不同种类有机物料的养分状况、C/N 和木
质素含量的差异较大, 故其对土壤酶活性的影响也
存在着较大差异。一般来说, 施用有机物料的 C/N
和木质素含量越低, 土壤微生物活性越高, 土壤酶
活性也相应得到提高。施用有机肥料对于提高低有
机质土壤的酶活性尤其明显 , 从某种意义上来说 ,
施用有机肥料是一种“加酶”措施。此外, 有机肥料的
施用方法和数量对土壤酶活性也有一定影响[29]。
3 培肥措施对土壤微生物肥力指标的影响
培肥措置可显著影响土壤的微生物生物量, 这
已被国内外大量研究所证实。Witter[36]的长期(30 a)
130 中国生态农业学报 2014 第 22卷


培肥试验结果显示, 长期施用有机肥料(如秸秆、绿
肥、农家肥等), 土壤微生物生物量碳较高; 而长期
施用泥炭和城市污泥的土壤微生物生物量碳较低 ;
究其原因, 可能是泥炭和城市污泥等有机碳的大量
投入不易被土壤微生物分解与利用, 从而抑制了土
壤中微生物的生长繁殖。Ladd等[37]的研究结果表明,
有机残体地表覆盖或土壤埋施对土壤微生物生物量
碳的影响不明显; 而有机残体燃烧与土壤埋施间对
土壤微生物生物量碳的影响差异显著。沈其荣等[38]
的研究结果显示, 无肥处理的土壤微生物生物量碳
和氮在大麦生长发育期内明显减少, 土壤微生物生
物量碳和氮在收获时分别比试验前减少 37%和 51%;
而培肥处理的土壤微生物生物量碳和氮在大麦生长
发育期内明显增加, 其中, “化肥+蚕粪”配合施用的
效果最佳, 明显优于单施化肥或者单施蚕粪处理, 培
肥区土壤微生物生物量碳和氮在收获时比试验前增
加 1倍以上。黄敏等[39]的试验表明, 在红壤性水稻土
中分别添加 5 g·kg−1稻草、5 g·kg−1葡萄糖和 10 g·kg−1
稻草, 经室内培育后, 土壤微生物生物量比对照(不
施肥)分别增加 1.0 倍、1.5 倍和 2.0 倍, 并提高土壤
微生物生物量磷的活性。化学磷肥和有机肥配合施
用可显著提高土壤磷的有效性。土壤微生物生物量
也受肥料种类和培肥方式的影响。定期施用农家肥
农田的土壤微生物生物量氮明显高于常年施用化学
肥料。徐阳春等[40]的试验结果表明, 在长期不同施
肥条件下, 土壤微生物生物量碳和磷从大到小的顺
序依次为: 猪粪+化肥、秸秆+化肥、化肥+绿肥、化
肥、对照; 土壤微生物生物量氮从大到小的顺序依
次为: 猪粪+化肥、绿肥+化肥、化肥+秸秆、化肥、
对照。朱海平等[41]研究表明, 施用不同肥料对增加
土壤微生物生物量的顺序为: 厩肥>秸杆>化肥; 同
时, 不同培肥管理措施还可导致土壤代谢熵和微生
物功能多样性的不同变化, 从而形成特定的不同土
壤微生物种群。由此可见, 对土壤微生物生物量的
增加效果表现为施用有机肥明显优于施用无机肥 ,
而有机−无机肥料合理配合施用的效果最佳。
土壤有机碳、氮和磷中活性最高的部分是土壤
微生物量碳、氮和磷。虽然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的活性部分,
可反映土壤有效养分状况和生物活性, 能在很大程
度上反映土壤微生物数量, 是评价土壤微生物数量
和活性及土壤肥力的重要指标[42−44]。土壤微生物氮
在土壤氮的转化中是一个非常重要部分。Paul 等[45]
把土壤有机氮分成生物量氮、活性非生物氮(新的有
机残体氮)、稳定态氮和古老有机质氮等 4 个部分,
其中, 生物量氮的矿化速度最快, 是其他有机氮部
分的 5.0倍, 它对土壤氮的矿化贡献最大。但土壤生
物量氮和活性氮占土壤氮的比例并不高。Clark等[46]
的计算结果表明, 在矮草原上, 通过微生物向根转
移的氮为地上植物所需氮量的 33%。同样, 土壤微
生物量磷对作物生长也有重要意义。Brookes 等[47]
的试验结果显示, 土壤微生物磷也是土壤有机磷中
最为活跃的部分 , 而其他部分有机磷则较为稳定 ;
耕地土壤微生物量磷占有机磷的比例约为 3.0%, 草
地约为 19.0%。Brookes等[47−48]的试验结果表明, 草
地改耕地后, 50%有机磷的下降是由于微生物量磷
的下降所致。
适当的培肥措施可明显提高土壤微生物量碳、
氮、磷的含量。胡诚等[49]的试验结果显示, 施肥可
明显增加土壤微生物生物量碳, 且化肥和有机肥料
配施比单施化肥的效果更佳 , 对于低肥力的农田 ,
化肥与有机物配施是最好的培肥措施。任全[29]在湖
南红壤茶园上研究了不同培肥模式与土壤微生物生
物量碳、氮、磷的关系结果表明, 培肥措施可明显
增加土壤微生物生物量碳、氮、磷, 且以化肥和有
机肥配施的效果最佳。梁斌等[50]研究了已开展 17 a
的不同培肥措施(不施肥、化肥及化肥有机肥配合施
用)下 2 种种植制度(一年 1 熟及一年 2 熟)和撂荒地
对黄土高原南部半湿润易旱区土壤微生物量碳、氮
(SMBC、SMBN)含量的响应结果显示, 一年 2 熟小
麦−玉米轮作可比一年 1 熟的小麦−休闲种植制度提
高 0~10 cm 土层 SMBC、SMBN 的含量, 但对更深
土层的影响不大; 撂荒地可比其他 2 种种植制度显
著提高 0~10 cm 土层各测定指标的含量; 化肥配施
有机肥可比对照(不施肥)显著提高土层(0~10 cm、
10~20 cm)的 SMBC、SMBN 含量; 单施化肥处理
0~10 cm 土层 SMBN 含量也显著增加; SMBC/TOC
和 SMBN/TN 的比例不受培肥措施和种植制度的影
响。本课题组研究了 6种不同施肥模式(不施肥、茶
树配方化肥、1/2茶树配方化肥+1/2有机肥、有机肥、
茶树配方化肥+豆科绿肥、1/2 茶树配方化肥+1/2 有
机肥+豆科绿肥)对 4 周年茶园土壤微生物量碳、氮,
微生物量碳占溶解有机碳的比值和微生物熵的动态
变化结果表明, 1/2茶树配方化肥+1/2有机肥、茶树
配方化肥+豆科绿肥和有机肥等处理下土壤微生物
量碳含量分别比 CK增加了 1.87倍、1.26倍和 1.49
倍, 微生物量氮增加了 2.18倍、1.32倍和 1.70倍, 而
全量化肥处理的土壤微生物量碳、氮分别减少了
0.46倍和 0.59 倍[51]。目前关于培肥措施与土壤微生
物量碳、氮、磷等的相关关系研究并不多, 需要今
后进一步深入研究。
第 2期 黄东风等: 培肥措施培肥土壤的效果与机理研究进展 131


4 培肥措施对土壤动物肥力指标的影响
土壤动物是土壤养分的制造者[52], 它把地面或
地下的有机物料(如枯枝落叶、植物根茎、动物尸体
及粪便等)进行粉碎, 并在土壤微生物作用下将碎片
进一步分解成能被植物利用的营养物质, 这些营养
物质与土壤混合后即为肥沃的腐殖质。土壤动物的
存在和活动可以改善土壤生态环境、培肥土壤地力、
增加植物可利用的养分含量, 因此, 土壤动物的活
动强弱是表征土壤肥力水平的重要指标[53–54]。土壤
动物群落或种群特征受农业耕作、施肥等农田管理
措施的影响明显, 耕作和施肥不仅改变了土壤的理
化性质, 还改变了土壤动物的生存环境, 促使土壤
动物多样性及总数量均趋于减少[55–57]。虽然土壤动
物在改善土壤结构和环境中的功效已被英国
Rothamsted试验站 150 a来的研究成果充分证实, 但
关于农田土壤动物与土壤因子的响应关系研究尚少,
且多为描述性[58]。目前关于农业土壤动物方面的研
究, 主要集中在耕作或施肥对少数几个农田土壤动
物类群(如土壤线虫、弹尾类等)的影响[59]。近些年
来, 在各种先进仪器和研究方法的推动下, 土壤动物
生物生产力和人类及环境关系的研究也已进入到研究
阶段, 关于土壤动物区系和多样性方面的研究也已经
逐步成为当前土壤生态学研究的热点和前沿[60–61]。
培肥措施对土壤动物的种群分布有着明显影
响。曹志平等[62]研究了秸秆还田、有机肥和化肥投
入水平等土壤培肥措施对华北冬小麦套种夏玉米种
植制度下农田土壤原生动物群落丰度的影响, 结果
表明: 施用化肥明显抑制原生动物丰度, 而施用有
机肥明显促进原生动物丰度; 在肥力水平较高土壤
中, 主要原生动物为土壤鞭毛虫和肉足虫, 分别占
总丰度的 39.47%和 59.22%, 而纤毛虫仅占 1.31%;
土壤原生动物丰度的季节性动态变化特征不因培肥
措施和秸秆还田方式不同而异。朱强根等[63]也得出
类似研究结果。林英华等[64]调查了国家土壤肥力和
肥料效益监测基地网的不同培肥措施[包括对照、撂
荒、施化肥、化肥+有机肥、化肥+秸秆和 1.5倍的(化
肥+有机肥)]对土壤动物类型及其主要影响因子的结
果表明: 土壤有机质、田间持水量和土壤全氮负荷
量(或权重系数)较高; 线虫、蜱螨类和鞘翅目昆虫负
荷量也较高; 土壤有机质、土壤全氮和田间持水量
对线虫、蜱螨类的作用最大, 对鞘翅目昆虫影响也
较大。曹志平等[65]的研究结果显示, 不同秸秆还田
方式和施肥措施对华北高产农田土壤大型动物——
蚯蚓的影响结果表明: 华北高产农田土壤共有 7 种
蚯蚓, 主要为正蚓科梯形流蚓, 巨蚓科的远盲蚓属、
腔蚓属和链胃蚓科的杜拉蚓属也有较多分布; 蚯蚓
种群数量最高出现在 8 月份, 全年平均种群密度为
83.83 条·m–2; 在等量化肥施用基础上, 蚯蚓种群数
量随有机物投入量的增加而增加; 单施化肥对蚯蚓
有显著负面影响。土壤有机质含量高低与蚯蚓种类
和数量呈显著正相关关系。蚯蚓在土壤中活动可以
提高土壤肥力, 增加土壤通透性, 改善土壤物理结
构[66–67]。蚯蚓活动还可以与土壤微生物间形成良性
循环互动, 蚯蚓的活动可大大加速土壤中有机物料
的降解, 扩大微生物的生活空间, 增加微生物数量,
而微生物数量的增加又进一步促进土壤中有机物的
加速分解[68–69]。土壤动物种群分布与土壤肥力水平
密切相关, 但如何利用土壤动物种群特征来表征土
壤肥力水平, 目前研究尚少, 需要今后加强。
5 研究展望
土壤肥力水平及其演变趋势是农业可持续发展
与粮食以及生态安全的重大问题之一。随着人口的
不断增加, 农业单位土地的承载力日益加重, 单位
土地上的粮食产出需要不断提高, 这就迫切要求采
取合理的培肥措施以提高农业土壤肥力水平, 促进
粮食持续稳产高产。虽然国内外有关培肥措施与土
壤肥力的关系研究已开展了大量研究, 取得了较大
进展, 但随着农业种植制度、生产方式、化学品投
入等管理措施的不断变化, 地力培肥不断面临新的
问题和挑战, 今后还应重点开展以下几方面的深入
研究:
1)有机肥的精细化、高效化投入与土壤肥力关
系研究。提升农田土壤肥力的关键措施是有机肥料
的有效投入。然而, 目前人们对农田土壤资源普遍
采取掠夺式的开发利用方式, 从而导致农田土壤养
分不平衡及地力下降; 此外, 由于不适当的农作措
施加剧了土壤侵蚀 , 土壤的养分贫瘠化及肥力衰
减。因此, 重建土壤养分库, 提高土壤肥力, 提高作
物产量已成为当前急需解决的难题。单施化肥虽能
在一定程度上增加作物产量、提高土壤有效养分含
量, 但常常还会导致肥料利用率下降、土壤理化性
状变劣、土壤微生物肥力指标降低以及产生严重的
农业面源污染等问题。而增加有机物料投入可显著
培肥土壤地力, 但是施用传统有机肥料由于需要大
量日趋昂贵的劳动力投入而逐渐被化肥投入所代替,
这造成不少农作物或者农田长期得不到有机肥的补
给, 不但使土地日趋贫瘠化, 还使农作物的产量和
质量不断下滑, 粮食安全和生态安全面临着巨大挑
战。因此, 当前应该加强土壤有机肥投入精细化和
高效化方面研究, 如从传统有机物料中提炼出水溶
性有机碳, 并进行可溶性碳肥产品研制及农田施用
132 中国生态农业学报 2014 第 22卷


效应研究、生物黑炭产品的研制及农田效应研究等,
有机肥的精细化、高效化是农业摆脱“有机肥荒”的
希望, 是新时期下土壤培肥的迫切需求, 需要今后
深入研究。
2)土壤动物学肥力指标有待进一步深入研究。
土壤动物是土壤生物中最重要的组成成员之一, 土
壤动物的活动可有效提高土壤肥力, 某些土壤动物
(如蚯蚓等)是土壤生态系统演替与进化及土壤肥力
高低的重要指示者。然而, 目前关于培肥措施与土
壤动物学方面的研究尚很少, 用土壤动物学特征来
表征土壤肥力指标尚不成熟, 今后应该加强开展土
壤动物学指标在土壤质量评估体系中的应用研究 ,
制定出更为合理有效的农田土壤管理措施, 以进一
步达到提高生产力和可持续发展之目标。
3)土壤长期培肥的土壤生物学过程研究。经过
了一百多年的土壤肥料长期定位试验研究, 其研究
范围已经牵涉到诸多方面, 并且在许多领域取得重
要研究进展。今后关于土壤有机质与土壤生物学过
程重点应开展以下几方面的研究: 长期施用有机肥
和化肥条件下土壤有机质的组成及其理化性质演变
规律研究; 土壤微生物、土壤酶活性与土壤有机质
转化等三者间的交互作用规律研究; 土壤有机质丰
缺、组分及形态转化与土壤微量元素有效性之间的
关系研究; 土壤有机氮、磷、硫的形态及其转化; 有
机肥料施用的生态安全问题, 等等。
4)土壤培肥与农业面源污染问题。土壤培肥是
提高农田土壤地力和作物高产优质的关键措施之一,
但不合理的施肥往往容易导致农业面源污染问题的
加剧。实践证明, 导致面源污染的原因有多种多样,
但不合理施肥是其最主要原因之一。因此, 开展科
学合理的环境友好型土壤培肥技术研究显得尤其重
要, 今后应该加强以提高肥料利用率为核心的土壤
培肥新技术的深入研究, 探索出农作物高产优质、
土壤地力稳步提高, 且农业环境友好的土壤培肥新
技术供生产中应用, 以便从源头上控制目前日趋严
峻农业面源污染问题。
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