全 文 ：中国生态农业学报 2013年 9月 第 21卷 第 9期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Sep. 2013, 21(9): 1073−1077


* 通讯作者: 杜相革(1964—), 男, 博士, 教授, 研究方向为有机农业。E-mail: duxge@cau.edu.cn
王利利(1989—), 女, 硕士, 研究方向为有机农业。E-mail: sunrise3227@126.com
收稿日期: 2013−03−21 接受日期: 2013−04−28
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2013.01073
不同碳氮比有机肥对有机农业土壤微生物
生物量的影响
王利利 董 民 张 璐 杜相革*
(中国农业大学农学与生物技术学院 北京 100193)
摘 要 有机肥能提高土壤微生物活性, 改善土壤品质。碳氮比是影响有机肥肥效的重要因素。本试验以无
肥处理为对照(CK), 设置 4个有机肥碳氮比处理(20︰ 1、15︰ 1、10︰ 1、5︰ 1), 在温室中进行茄子盆栽试验, 定
期采集土壤样品, 用熏蒸提取法测定土壤微生物生物量碳(SMBC)、氮(SMBN), 研究等氮条件下不同碳氮比有
机肥料对土壤生物活性的影响。试验结果表明, 不同碳氮比的有机肥均能提高土壤的 SMBC和 SMBN含量, 具
体表现为 SMBC: 20︰ 1>10︰ 1≈15︰ 1>5︰ 1>CK, SMBN: 15︰ 1>10︰ 1>20︰ 1>5︰ 1>CK。SMBC/SMBN的比率
反映土壤氮素生物活性, 其值越低, 生物活性越大, 氮素损失越少, 本试验 SMBC/SMBN表现为: 15︰ 1<10︰
1<20︰ 1≈5︰ 1碳氮比较高时(20︰ 1)土壤微生物生物量碳含量高, 但是土壤氮素活性低; 碳氮比较低时(5︰ 1), 土壤微生物
量低。该研究为有机农业科学施用有机肥提供了理论基础和实践依据。
关键词 有机农业 碳氮比 土壤 微生物生物量碳 微生物生物量氮
中图分类号: S146+.1 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2013)09-1073-05
Effects of organic manures with different carbon-to-nitrogen ratios on soil
microbial biomass of organic agriculture
WANG Li-Li, DONG Min, ZHANG Lu, DU Xiang-Ge
(College of Agriculture and Biotechnology, China Agricultural University, Beijing 100193, China)
Abstract It was possible to increase soil microbial activity and improve soil quality by using organic fertilizers. Carbon-to-nitrogen
ratio is critical for high efficiency of organic fertilizer. A pot experiment was conducted to determine the effects of organic fertilizers
with different carbon-to-nitrogen ratios on soil microbial biomass at the same level of nitrogen. Of the five treatments used in the
study, four received organic manure in different carbon-to-nitrogen ratios (20︰1, 15︰1, 10︰1 and 5︰1) and another was non fer-
tilizer treatment (CK). The results showed that all of the treatments with organic fertilizers increased soil contents of microbial bio-
mass C and N. The order of soil microbial biomass C content for different treatments was 20︰1 > 10︰1 ≈ 15︰1 > 5︰1 > CK. Also
the order of soil microbial biomass N content for different treatments was 15︰1 > 10︰1 > 20︰1 > 5︰1 > CK. The soil microbial
biomass C/N reflected soil nitrogen biological activity. The order of soil microbial biomass C/N for different treatments was 15︰1 <
10︰1 < 20︰1 ≈ 5︰1 < CK. This suggested that organic manures with 15︰1 or 10︰1 carbon-to-nitrogen ratios improved biologi-
cal activity of soil nitrogen and decreased nitrogen loss. Although soil microbial biomass was high under fertilization of organic ma-
nure with a high (20︰1) carbon-to-nitrogen ratio, biological activity of soil nitrogen was low. Soil microbial biomass was low under
treatment of organic manure with a low (5︰1) carbon-to-nitrogen ratio. The study laid the theoretical and practical bases for the
scientific use of organic manure in organic agriculture.
Key words Organic agriculture, Carbon-to-nitrogen ratio, Soil, Microbial biomass C, Microbial biomass N
(Received Mar. 21, 2013; accepted Apr. 28, 2013)
土壤微生物是土壤生物化学性质的重要组成部 分, 土壤微生物生物量的多少及其变化是土壤肥力
1074 中国生态农业学报 2013 第 21卷


高低变化的重要依据之一 [1]。在土壤生态系统中 ,
土壤微生物生物量是土壤有机质和土壤养分转化
和循环的动力, 参与有机质的分解、腐殖质的形成,
调控土壤中能量和养分循环等各个生化过程 [2], 是
重要的植物养分储备库。有机农业拒绝使用化学肥
料, 提倡使用有机肥给作物提供营养, 改善土壤环
境。有机肥是有机农业的主要肥料来源, 对有机肥
有特殊要求, 有机肥的种类很多, 其肥效以及对土
壤微生物的影响也不同。有机肥中碳、氮、磷、硫
等元素被微生物固定还是释放至土壤供植物利用 ,
在很大程度上取决于有机肥的碳氮比率[3]。Trinsoutrot
等[4]研究表明 , 有机肥的碳氮比和氮含量是决定有
机肥氮释放的主要因素。现在, 国内外很多研究多
集中在不同碳氮比有机肥与无机化肥的配施对土壤
的影响[5−9]。由于, 有机农业中坚决杜绝化肥的使用,
前人的研究结果无法直接作为有机农业生产的依据。
虽然对有机农业中有机肥的使用有一定研究[10−11],
但从碳氮比角度来研究有机肥对土壤的影响尚少见
报道。本试验以不同碳氮比的有机肥料为材料配成
一定碳氮比梯度的有机肥组合, 在等氮条件下进行
茄子盆栽试验 , 按照有机农业生产标准进行管理 ,
测定不同碳氮比有机肥处理下土壤微生物生物量
碳、氮含量的变化, 探索有机肥碳氮比对土壤生物
活性的影响, 为有机农业中有机肥的科学使用提供
依据。
1 材料和方法
1.1 试验材料
试验在中国农业大学科技园温室内进行, 供试
土壤为潮土 , 采自中国农业大学科技园有机试验
田。供试土壤的主要理化性状: 有机质 11.25 g·kg−1、
全氮 1.25 g·kg−1、全磷 1.23 g·kg−1、全钾 19.86 g·kg−1、
碱解氮 70.12 mg·kg−1、有效磷 35.28 mg·kg−1、速效
钾 144.18 mg·kg−1、pH7.32。供试茄子品种是天津市
蔬菜研究所的杂交茄子“圆丰一号”。试验中所用有
机肥的有效成分含量如表 1。
表 1 供试有机肥的养分含量
Table 1 Nutrition contents of the organic materials in experiment g·kg−1
有机肥 Organic material 有机质 Organic matter 全氮 Total N 全磷 Total P 全钾 Total K
草炭 Turf 161.8 4.7 2.6 6.9
牛粪 Cow dung 430.0 17.0 4.2 18.6
蚯蚓肥 Earthworm fertilizer 334.9 16.1 2.6 8.0
腐植酸 Humic acid 736.6 54.2 3.8 15.1
海藻肥 Seaweed fertilizer 474.3 200.4 7.4 98.3

1.2 试验设计
采用盆栽土培方式, 设置 5个处理: F1施用草炭,
碳氮比为 20︰1; F2施加牛粪, 碳氮比 15︰1; F3为蚯
蚓肥和腐植酸配施, 碳氮比为 10︰1; F4为腐植酸和
海藻肥配施, 碳氮比为 5︰1; CK为无肥处理。每个
处理 6 个重复, 随机区组排列, 按照有机农业生产
标准进行管理。所有处理施用的肥料均作为基肥与
土壤混匀后一次性加入土壤, 等氮施肥, 施加有机
肥的量是 1 g(N)·kg−1(土), 每盆装土 5 kg。
1.3 样品采集
试验于 4月 28日开始, 将长势一致的茄子幼苗
定植在试验盆中, 从定植开始每 15 d 取一次土样,
共采集 5 次土样。每次采集土壤样品后将新鲜土样
混匀, 立即放入−20 ℃冰箱, 待测土壤微生物生物
量碳(SMBC)与氮(SMBN)。
1.4 测定方法
土壤农化指标和有机肥成分指标测定参照鲍士旦
的《土壤农化分析》[12], 土壤微生物生物量碳采用氯
仿熏蒸−浓硫酸−重铬酸钾氧化容量法测定[13], 土壤微
生物生物量氮采用氯仿熏蒸−茚三酮比色法测定[14]。
1.5 数据统计方法
用 Excel与 SPSS软件进行数据处理与统计分析。
2 结果与分析
2.1 不同碳氮比有机肥处理对土壤微生物生物量
碳(SMBC)含量的影响
土壤微生物生物量碳是反映土壤微生物群体大
小的重要指标。从图 1A可以看出, 不同有机肥处理
均提高了土壤 SMBC 含量, 碳氮比为 20︰1 的处理
增加最大, 在处理第 30 d达到最高值 671.01 mg·kg−1,
是无肥处理的 2 倍; 其次是碳氮比分别为 10︰1 和
15︰1的 2个处理, 在处理第 45 d达到最高值, 分别
是无肥处理的 1.39倍和 1.37倍, 这 2个处理之间没
有显著性差异; 碳氮比 5︰1 较低, 但也明显高于无
肥处理, 是无肥处理的 1.14 倍。可见随着碳氮比降
低, SMBC的含量呈下降趋势。从时间变化规律来看,
不同施肥处理均出现了 SMBC含量先增高后降低的
变化趋势, 与无肥处理一致。
第 9期 王利利等: 不同碳氮比有机肥对有机农业土壤微生物生物量的影响 1075



图 1 不同碳氮比有机肥对温室茄子土壤微生物生物量碳(A)和土壤微生物生物量氮(B)的影响
Fig. 1 Effects of organic manure with different C/N on microbial biomass C (A) and N (B) of greenhouse eggplant soil
F1、F2、F3和F4分别表示有机肥碳氮比为20︰1、15︰1、10︰1和5︰1的处理, CK代表无肥处理, 下同。F1, F2, F3 and F4 indicate
the organic manure treatments with C/N ratios of 20︰1, 15︰1, 10︰1 and 5︰1, respectively. CK indicates the treatment without organic
manure. The same below. 同一时间不同小写字母表示不同处理间在P<0.05水平上差异显著。Different small letters in the same time
indicate significant difference among different treatments at 0.05 level.

2.2 不同碳氮比有机肥对土壤微生物生物量氮
(SMBN)含量的影响
土壤微生物生物量氮是重要的土壤活性氮的
“库”和“源”[15], 直接调节土壤氮素的供给。从图 1B
可以看出, 不同有机肥处理均增加了土壤中 SMBN
的含量, 碳氮比为 15︰1 的处理增幅最大, 最高值
达到 106.83 mg·kg−1, 是无肥处理的 3.43倍; 其次是
碳氮比为 10︰1和 20︰1的处理, SMBN最高含量为
67.69 mg·kg−1和 61.60 mg·kg−1, 分别是无肥处理的
2.17倍和 1.99倍, 碳氮比 5︰1的处理增幅较低, 最
高值为 54.91 mg·kg−1, 但也显著高于无肥处理。可
见在等氮条件下有机肥的碳氮比对土壤 SMBN的影
响很大, 各处理表现为 15︰1>10︰1 > 20︰1 > 5︰1。
从时间变化上看, 不同碳氮比有机肥处理的土壤中
SMBN 的含量与无肥处理的变化趋势一致, 均出现
上升趋势, 在试验第 75 d达到最高值。
2.3 不同碳氮比有机肥对土壤微生物生物量碳氮
比率(SMBC︰SMBN)的影响
土壤微生物生物量碳氮比率(SMBC︰SMBN)可
作为土壤氮素供应能力和有效性的评价指标。从图
2可看出 , 施加有机肥均降低了土壤中的SMBC︰
SMBN值。碳氮比为15︰1的有机肥处理SMBC︰
SMBN值最小, 其次是碳氮比10︰1处理, 碳氮比为
20︰1与5︰1的2个处理之间相差不大, 无肥处理比
率最高。从时间上看, 随着作物的生长, 各处理的
SMBC︰SMBN值均表现为降低趋势。

图 2 不同碳氮比有机肥对温室茄子土壤微生物生物量
碳与氮比率(SMBC︰SMBN)的影响
Fig. 2 Effect of combined organic manure with different C/N on
the microbial biomass C-to-N ratio of greenhouse eggplant soil
3 讨论与结论
不同碳氮比有机肥对土壤微生物生物量有很大
影响。本研究结果表明, 在等氮条件下, 随着有机肥
1076 中国生态农业学报 2013 第 21卷


碳氮比的增加, SMBC出现增长趋势, 也就是土壤中
的有机碳越多, 土壤微生物生物量碳越多, 与他人
研究结果一致[16−20]。土壤微生物生物量碳可作为土
壤微生物量大小的指标, SMBC越高, 相应的土壤中
微生物群体量越大, 但是当微生物数量过高时, 就
会出现与植物争夺营养的现象, 因此为了保证植物
的营养需求, 应当合理提高土壤微生物生物量。本
研究中, SMBC 含量与 SMBN 含量变化存在显著相
关性, 表明土壤微生物碳与土壤微生物氮之间关系
密切。有机肥碳氮比为 15︰1 和 10︰1 时, 土壤有
较高的 SMBN, 说明土壤有较高的氮肥缓释能力 ,
可以防止氮素流失。
土壤微生物生物量碳氮比率(SMBC︰SMBN)的
高低反映了土壤氮素供应能力, SMBC︰SMBN值较
小时土壤氮素的生物有效性将比较高[14]。在本研究
中, 有机肥碳氮比为 15︰1和 10︰1时, 土壤氮素有
较高的生物有效性, 可以提高氮素利用率。有机农
业需要施用大量的有机肥, 选择合适的碳氮比可以
减少氮素损失。
综上所述, 有机肥的碳氮比为 15︰1 和 10︰1
时土壤氮素有较高的生物活性, 氮素利用率高, 可
作为有机农业施肥的参考。碳氮比较高(20︰1)时土
壤微生物量碳虽高, 但土壤氮素活性低, 可能会受
到氮素供应不足的制约[21], 无法及时地向有机农作
物提供充足养分。碳氮比较低(5︰1)时, 土壤微生物
量低, 土壤活性差, 不利于氮素矿化。
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10. 协助安置配偶就业和子女就学, 随迁配偶在暂未落实工作期间, 第一年可享受引进人才配偶生活补贴 1000元/月。
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2. 相关证明材料复印件(已取得的重要科研成果证明、国内外任职情况证明、最高学位证书、身体健康状况证明等);
3. 发表论文目录及代表性论文 3篇(全文, 复印件);
4. 两位海内外教授级同行的推荐信函;
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五、联系方式
有意者请将本人应聘材料电子文档发至以下联络方式(邮件主题注明方式: 姓名+百人计划+研究领域或方向):
联系人: 韩一波 电话: 86-311-85871740 传真: 86-311-85815093
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