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收稿日期 ：２００５唱１２唱０７ 　 改回日期 ：２００６唱０３唱１２
培肥方式对松嫩平原黑土土壤微生物的影响
于洪艳 　王宏燕 倡 韩晓盈 　白 　涛
（东北农业大学生态教研室 　 哈尔滨 　 １５００３０）
摘 　 要 　 试验研究培肥方式对松嫩平原黑土生态系统中与 N 素转化有关的土壤微生物（好气性自生固氮菌 、氨化
细菌 、亚硝酸盐细菌和反硝化细菌）数量的影响 ，结果表明 ：单独施入农肥可提高土壤好气性自生固氮菌 、氨化细菌
及反硝化细菌数量 ；化肥单独施用可降低土壤好气性自生固氮菌数量 ，提高反硝化细菌数量 ；农肥化肥等量配比施
入土壤好气性自生固氮菌 、亚硝酸盐细菌及反硝化细菌数量均增加 。
关键词 　 培肥方式 　 N 素转化 　 黑土 　 土壤微生物
Effect of fertilizer application mode on edaphon in black soil in Songnen Plain ．YU Hong唱Yan ，WANG Hong唱Yan ，HAN
Xiao唱Ying ，BAI Tao（ Ecological Research ，Northeast Agricultural University ，Harbin １５００３０ ，China） ， CJEA ，２００７ ，１５
（５） ：７３ ～ ７５
Abstract 　 Field experiment was conducted to research the effect of manure and chemical fer tilizer on the number of nitro唱
gen transferrer edaphon （e ．g ．aerobic nit rogen唱fixing bacteria ，ammonifiers ，nit rite bacteria and denit rifying bacteria） in
black soil ecosystems ．Results show that application of manure increase the number of aerobic nitrogen唱fixing bacteria ，am唱
monifiers and denitrif ying bacteria ，while chemical fer tilizers reduce the number of aerobic nit rogen唱fixing bacteria in black
soils ， increase the number of denitrifying bacteria ．Otherwise combination of equally propor tioned manure and chemical
fer tilizer promotes aerobic nitrogen唱fixing bacteria ，nit rite bacteria and denitrifying bacteria activities ．
Key words 　 Fertilizer application mode ，Nit rogen transfer ，Black soil ，Soil microbial
（Received Dec ．７ ，２００５ ；revised March １２ ，２００６）
我国黑土有 １００ ～ ３００ 年的开垦历史 ，大部分已开垦的黑土位于我国第二大平原 ——— 松嫩平原［１ ，２］ 。 随
着开垦年限的增加 ，黑土退化问题日益严重 。 据近 ２０ 年定位观测资料 ，黑土耕作层有机质含量的下降速度
约为每年 ０畅０１ ％ ［１ ，３］ ，土壤有机质的下降影响着土壤中物质如 N 素的转化 。 目前向土壤生态系统中投入的
肥料越来越多 ，但 N 肥利用率较低 ，并因此带来非点源污染和作物品质下降等问题 。 据估计 ，我国农业生产
中主要粮食作物的 N 肥利用率只有 ２８ ％ ～ ４１ ％ ，平均仅为 ３５ ％ ［４ ，５］ ，从而造成大量土壤 N 素的流失和
浪费 。
土壤中 N 素转化包括固 N 作用 、氨化作用 、硝化作用和反硝化作用 ，都是由相关微生物来完成的 。 培肥
方式影响土壤中微生物的组成和活性 ，从而影响土壤中 N 素的转化 。 目前有关培肥方式对土壤 N 素的转化
研究较多［６ ～ １１］ ，但培肥方式对黑土生态系统中 N 素转化的相关报道尚较少见 。 本试验通过培肥方式对黑
土生态系统 N 素转化中好气性自生固氮菌 、氨化细菌 、亚硝酸盐细菌和反硝化细菌数量的研究 ，讨论了农肥
化肥施用对土壤微生物的影响 ，为探讨黑土 N 素转化规律及黑土可持续利用提供理论基础 。
1 　 研究区域概况与研究方法
试验地点设在哈尔滨市东北农业大学试验基地 ，代表松嫩平原黑土 。 哈尔滨市位于东经 １２５°４２′ ～
１３０°１０′ ，北纬 ４４°０４′ ～ ４６°４０′ ，年均气温 ５ ℃ ，年降雨量约 ４８０mm ，年日照时数 ２５００h 。 试验地质地为壤土 ，土
壤有机质含量 ２８畅９７g／kg ，全 N ０畅３２g／kg ，碱解氮 １６８畅６０mg／kg ，全 P ４畅４２g／kg ，速效磷 ３７畅７５mg／kg ，缓效
钾 ８８畅１９mg／kg ，pH 为 ６畅３９ 。
试验设对照（CK ，耗竭试验） 、农肥低量（ Ⅰ ，堆肥 ８１００kg／hm２） 、农肥高量（ Ⅱ ，堆肥 １３５００kg／hm２ ） 、化肥
低量（ Ⅲ ，磷酸二铵 １５０kg／hm２ ，尿素 ４５kg／hm２） 、化肥高量（ Ⅳ ，磷酸二铵 ２５０kg／hm２ ，尿素 ７５kg／hm２ ） 、农肥
第 １５卷第 ５ 期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol ．１５ 　 No ．５
２ ０ ０ ７ 年 ９ 月 Chinese Journal of Eco唱Agriculture Sept ．，　 ２００７
化肥等量配比（ Ⅴ ，堆肥 ４０５０kg／hm２ ，磷酸二铵 ７５kg／hm２ ，尿素 ２２畅３kg／hm２ ） 、农肥化肥 ２／１ 配比（ Ⅵ ，堆肥
５４００kg／hm２ ，磷酸二铵 ５０kg／hm２ ，尿素 １５kg／hm２ ）和农肥化肥 １／２ 配比 （ Ⅶ ，堆肥 ２７００kg／hm２ ，磷酸二铵
１００kg／hm２ ，尿素 ３０kg／hm２ ）共 ８ 个处理 ，各处理均一次性施肥 ，每处理重复 ４ 次 ，共 ３２ 个小区 。 每小区长
１２m ，宽 ４畅２m ，面积 ５０畅４m２ 。 分别在大豆出苗 ～ 开花期（ T１） 、开花 ～ 结荚期（ T２） 、结荚 ～ 鼓粒期（ T３） 、鼓
粒 ～ 成熟期（T４）４ 个时期取土样 ，取样时间为早上 ８ ：００ ，取样深度为 ２０cm 。 种植作物为大豆（“东农 ４２” ，高
蛋白品种 ，生育期 １２０d ，东北农业大学大豆研究所提供） 。 微生物测定采用稀释培养法 ，计数采用 MPN
法［５］ 。 好气性固氮菌采用改良的阿须贝（Ashby）无氮琼脂培养基培养 ，氨化细菌采用蛋白胨培养 ，亚硝化细
菌采用改良的斯蒂芬逊（Stephenson）培养基培养 ，反硝化细菌采用蛋白胨琼脂培养基培养 。 脲酶活性测定
采用靛酚比色法 ，蛋白酶活性测定采用偶氮酪素比色法［５］ 。 土壤有机质用重铬酸钾容量法枙外加热法枛测
定 ，土壤全 N 用凯氏定 N 法测定 。 试验数据用 SPSS１１畅０ 软件及 Excel（２００２）作方差和相关分析 。
2 　 结果与分析
2畅1 　 不同施肥处理对土壤好气性固氮菌及氨化细菌的影响
不同施肥处理在大豆不同生育期对土壤好气性自生固氮菌影响不同 ，但差异未达显著水平（ P ＝ ０畅０７４ ，
见图 １a） 。 大豆结荚 ～ 鼓粒期各处理的好气性自生固氮菌均达到最高值 ，其中农肥化肥 １／２ 配比的处理最
高 ，为 ６７畅８１ 个／g（干土） ，较对照提高 ９８畅４ ％ ；其次为农肥化肥 ２／１ 处理 ，为 ６５畅４４ 个／g（干土） ，较对照提高
９１畅５ ％ ；再次为农肥化肥等量配比 ，为 ６４畅７５ 个／g（干土） ，较对照提高 ８９畅４ ％ 。 表明农肥与化肥配比施入有
利于土壤中好气性自生固氮菌数量的提高 。
培肥处理对土壤中氨化细菌数量的影响差异显著（ P ＝ ０畅０４２） 。 在大豆生育前期 ，纯农肥处理氨化细菌
数量显著高于其他处理 ，之后随大豆的生长纯农肥处理的氨化细菌数量总体呈下降趋势 。 在大豆整个生育
期农肥高量处理和农肥低量处理氨化细菌的数量较对照分别提高 ５９畅９ ％ 和 ５５畅７ ％ ；化肥低量处理氨化细菌
的数量略高于对照 ，但化肥高量处理的氨化细菌数量与对照相差不大（图 １b） 。
图 1 　 不同施肥处理对土壤好气性自生固氮菌（a）和氨化细菌（b）的影响
Fig ．１ 　 Aerobic nitrogen唱fixing bacteria （a） and ammonifying bacteria（b） in soil under differen t fertilizer treatments
2畅2 　 不同施肥处理对土壤亚硝酸盐细菌及反硝化细菌的影响
图 2 　 不同施肥处理对土壤亚硝酸盐细菌的影响
Fig ．２ 　 Nitrite bacteria in soil under different fertilizer treatments
研究土壤 N 素转化中的硝化作用时 ，通常只测定亚硝
酸盐细菌的数量 。 不同施肥处理对土壤亚硝酸盐细菌的影
响差异显著（ P ＝ ０畅０２１） ，图 ２ 为大豆不同生育期农肥化肥
配比处理及对照之间的亚硝酸盐细菌情况 。 从大豆整个生
育期看 ，农肥化肥配比处理亚硝酸盐细菌数量显著高于对
照 ，其中农肥化肥等量配比处理亚硝酸盐细菌为 ２２８５
个／g（干土） ，较对照提高 ３１畅２ ％ ；农肥化肥 ２／１ 配比处理亚
硝酸盐细菌为 ３１０９ 个／g（干土） ，较对照提高 ７８畅６ ％ ；农肥
化肥 １／２ 配比处理亚硝酸盐细菌为 ２８１２ 个／g（干土） ，较对
照提高 ６１畅５ ％ 。
不同培肥处理对土壤反硝化细菌数量影响差异显著
　 　 　 　 　 　
７４　 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １５ 卷
图 3 　 不同施肥处理对土壤反硝化细菌的影响
Fig ．３ 　 Denit rifying bacteria in soil under differen t
fertilizer t reatments
（ P ＝ ０畅０４２） ，大豆不同生育期施肥处理反硝化细菌数量均
高于对照（图 ３） ，在结荚 ～ 鼓粒期增高量最大 ，其中化肥低
量处理土壤反硝化细菌数量最高 ，为 ３畅９７ 万个／g （干土） 。
在大豆整个生育期各处理反硝化细菌的数量总体呈升高
趋势 ，但对照升幅较小 。
2畅3 　 不同培肥方式下土壤微生物数量 、营养元素含量及
酶活性的相关性
　 　 由表 １ 可知 ，土壤有机质含量与氨化细菌数量呈正相
关 ，但未达显著水平 。 土壤有机质含量与亚硝酸盐细菌及
反硝化细菌数量均呈极显著负相关关系 ，相关系数分别为
－ ０畅５６５９ 和 － ０畅５０９３ 。 土壤全 N 含量与氨化细菌数量呈
极显著正相关 ，相关系数为 ０畅４３１２ 。 土壤脲酶活性与反硝
　 　 　 　 　 　表 1 　 土壤微生物 、营养元素及酶活性之间的相关性分析
Tab ．１ 　 Correlation analysis among indexes of nit rogen nutrition in soil
项 　 目
I t em
有机质
Organic mat ter
全 N
To tal N
脲酶
U rease
蛋白酶
Prot ease
好气性自生固氮菌 － ０畅２９４１ － ０畅０７１３ ０畅３０１８ ０畅３０１８
氨化细菌 ０畅２５９８ ０畅４３１２ 倡倡 － ０畅１３１７ ０畅２０２１
亚硝酸盐细菌 － ０畅５６５９ 倡倡 － ０畅４１６０ 倡倡 ０畅０７２４ ０畅４３４７ 倡倡
反硝化细菌 － ０畅５０９３ 倡倡 － ０畅７３９０ 倡倡 ０畅３７８２ 倡 ０畅２７３５
　 　 倡 表示显著性相关 ，倡倡 表示极显著性相关 ，r０ 畅０ ５ ＝ ０畅３４９４ ，r０ 畅 ０１ ＝ ０畅４４８７ 。
化细菌数量呈显著正相关关系 ，相关系
数为 ０畅３７８２ ，与氨化细菌数量呈负相
关关系但未达显著水平 。 土壤蛋白酶
活性与好气性自生固氮菌 、氨化细菌 、
亚硝酸盐细菌及反硝化细菌数量都呈
正相关关系 ，其中与亚硝酸盐细菌数量
相关性达极显著水平 。
3 　 小 　 结
在大豆结荚 ～ 鼓粒期农肥化肥配
　 　 　 　 　 　比处理土壤好气性自生固氮菌的数量均高于其他处理 ，这可能是农肥化肥配比施入为好气性自生固氮菌提
供了通气性较好的土壤环境和丰富的营养元素 ，利于固氮菌的生长 。 土壤有机质含量与氨化细菌数量成正
相关关系 ，原因是有机质是氨化作用的直接底物 ，有机质的施用增加了土壤通气性 ，而反硝化细菌是厌氧
的 ，故它们之间呈负相关关系 。 脲酶对尿素转化起关键作用 ，能够水解 O — N 键产生 NH３ ，而氨化作用的底
物是 NH ＋４ 唱N ，所以脲酶含量与氨化细菌呈负相关关系 ；而反硝化作用的底物是 NH ＋４唱N 、NO －３唱N 等 ，故脲酶与
反硝化细菌成正相关关系 ，且相关性达显著水平 。
参 　 考 　 文 　 献
１ 　 孟 　 凯 ，张兴义 ．松嫩平原黑土退化的机理及其生态复原 ．土壤通报 ，１９９８ ，２９（３） ：１００ ～ １０２
２ 　 衣保中 ．近代以来东北平原黑土开发的生态环境代价 ．吉林大学社会科学学报 ，２００３ ，９（５） ：６２ ～ ６８
３ 　 于 　 磊 ，张 　 柏 ．中国黑土退化现状与防治对策 ．干旱区资源与环境 ，２００４ ，１８（１） ：９９ ～ １０３
４ 　 朱兆良 ．农田中氮肥的损失与对策 ．土壤与环境 ，２０００ ，９（１） ：１ ～ ６
５ 　 沈善敏 ．中国土壤肥力 ．北京 ：中国农业出版社 ，１９９８ ．１６０ ～ ２１１
６ 　 廖晓勇 ，张杨珠 ，刘学军 ，等 ．农田生态系统中土壤氮素行为的研究现状与展望 ．西南农业学报 ，２００１ ，１４（３） ：９４ ～ ９８
７ 　 中国科学院南京土壤研究所微生物研究室 ．土壤微生物研究法 ．北京 ：科学出版社 ，１９８５
８ 　 刘建国 ．当代生态学博论 ．北京 ：中国科学技术出版社 ，１９９２ ．７３ ～ １００
９ 　 闵九康译 ．农业土壤中的氮 ．北京 ：科学出版社 ，１９８９
１０ 穆兴民 ，樊小林 ．土壤氮素矿化的生态模型研究 ．应用生态学报 ，１９９９ ，１０（１） ：１１４ ～ １１８
１１ Kaiser E ．A ．，Kohrs K ．，Kucke M ．，et al ．Ni trous oxide release from arable soil ：I mportance of N唱fe rtilizatio n ，crops and temporal variat ion ．
Soil Biol ．Biochem ．，１９９８ ，３０（１２） ：１５５３ ～ １５６３
第 ５期 于洪艳等 ：培肥方式对松嫩平原黑土土壤微生物的影响 ７５