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Effect of EM compost on soil organisms

EM堆肥对土壤生物影响的研究



全 文 :    倡 国家“十五 ”科技攻关课题 (96220910D)资助
    倡倡 通讯作者
收稿日期 :2006唱03唱22   改回日期 :2006唱07唱07
EM 堆肥对土壤生物影响的研究 倡
阳文锐1  李维炯2 倡倡 陈  展1
(1 .中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室   北京   100085 ;
2 .中国农业大学资源与环境学院  北京   100094)
摘   要   长期定点施用 EM 堆肥试验结果表明 :EM 有机堆肥能提高土壤细菌 、真菌 、放线菌数量 ;相同有机物料投
入水平下 ,EM堆肥处理的微生物总量最高 ;随着有机物料投入水平的降低 ,土壤微生物数量下降 ;施用 EM能提高
土壤微生物活性 ,增加微生物的分布密度 。施用 EM 堆肥土壤蚯蚓数量均显著高于其他施肥处理 。 EM 堆肥各处
理平均土壤螨虫数量高 ,但在相同的有机物料投入水平下 ,差异不显著 。 在大部分作物生长期 ,施 EM 15t/ hm2 处
理与化肥处理和对照处理土壤生物总量差异显著 。
关键词   EM 堆肥   土壤微生物   土壤动物   蚯蚓   螨虫
Effect of EM compost on soil organisms .YANG Wen唱Rui1 ,LI Wei唱Jiong2 ,CHEN Zhan1 (1畅State Key Laborato ry of U r唱
ban and Regional Ecolog y ,Research Center for Eco唱Environmental Sciences ,Chinese Academy of Sciences ,Beijing
100085 ,China ;2畅College of Natural Resources and Environment ,China Agricultural University ,Beijing 100094 ,China) ,
CJEA ,2007 ,15(6) :88 ~ 91
Abstracts   An experiment on winter wheat and summer maize with different fer tilizer treatments was conducted to study the ef唱
fect of Effective Microorganism(EM)compost on soil organisms .The results show that EM compost increases soil bacteria ,fungi ,
and actinomycete counts .Total number of microbe of EM compost is highest among all the treatments with the same organic mat唱
ter application .Meanwhile ,EM compost enhances microbial activity and density .In EM compost plots ,soil ear thworm counts are
significantly higher than in all other plots .Equally ,the average soil mite counts in EM compost plots are higher than those in all
other plots ,but the count difference gets insignificant with the same levels of organic matter input .In most of the growth periods ,
an obvious difference of soil organism amount exists between EM compost treatment(15t/hm2 ) and chemical fertilizer treatment
or CK treatment .EM compost improves soil productivity .
Key words   EM compost ,Soil microorganism ,Soil animal ,Earthworm ,Soil mite
(Received March 22 ,2006 ;revised July ,7 ,2006)
土壤动物对植物凋落物的分解起着积极作用 。 土壤动物的取食活动及排泄物为微生物创造条件 ,促进
了微生物的扩散和繁殖 ,促进有机物的分解 。 同时 ,可将速效养分以新的有机物形式存储起来 ,显著地影响
土壤理化性质[1] 。 土壤微生物是土壤生态系统中的主要组成部分 ,是生态系统的分解者 ,也是物质循环和
能量交换的承担者 ,因而是衡量土壤肥力的重要指标[2] 。 微生物群体不断进行新老更替 ,分解外界物质和
有机体 ,吸收无机养分 ,合成自身物质 ,并向外界释放代谢产物 ,赋予土壤肥力和生产力[3] 。
EM(Effective Microorganisms)即有效微生物群 ,是以光合细菌 、乳酸菌 、酵母菌和放线菌为主的 10个属几十
种微生物复合培养而成的新型微生物活菌制剂 。 自 20 世纪 80 年代初成功研制 EM 以来 ,EM 已在日本 、美国 、
巴西 、中国等 60多个国家和地区成功推广和应用[4 ,12] 。 EM 技术主要包括叶面喷施 EM 液 、土壤施用 EM 堆肥
和土壤施用固体 EM[5]等技术 。目前有关 EM 堆肥的研究主要集中在土壤养分和作物产量方面 ,对其在作物生
长过程中对土壤生物影响的研究较少 。 故本研究在长期定位试验基础上 ,探讨了 EM 堆肥对冬小麦和夏玉米
生长发育期土壤生物特性的影响 ,以期为 EM 肥技术应用推广提供理论依据 。
1   试验材料和方法
试验于 2004 年在位于河北省曲周县的中国农业大学曲周试验站进行 ,供试土壤为改良后的盐化潮土 ,
第 15卷第 6 期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol .15   No .6
2 0 0 7年 1 1月 Chinese Journal of Eco唱Agriculture Nov .,  2007
土壤基础肥力基本相同 。 试验用 EM 堆肥原料为麦秸秆 、玉米秸秆 、畜禽粪 、棉仁饼 、糠麸 、红糖及 EM 原液 ,
传统堆肥原料除不加红糖及 EM 原液 ,其余原料与 EM 堆肥相同 。 将经过筛选的原料充分混匀后 ,分别按传
统堆肥方法和 EM 微生态工程技术进行堆制发酵制成堆肥 。
试验为自 1993 年开始的连续 10 年的 EM 堆肥定位试验 。 试验设 EM 堆肥 15 t/hm2 ( Ⅰ ) 、传统堆肥
15 t/hm2 ( Ⅱ ) 、EM 堆肥 7畅5t/hm2 ( Ⅲ ) 、传统堆肥 7畅5 t/hm2( Ⅳ ) 、化肥( Ⅴ ,尿素 0畅6 t/hm2 、碳铵 1畅125t/hm2 、
过磷酸钙 1畅125 t/hm2) 、未施肥(CK ,仅用 EM 稀释液浸种) ,共 7 个处理 ,随机区组排列 ,重复 3 次 ,小区面积
10畅5m × 3m ,按当地水平统一管理 。 冬小麦播种前分别按上述施肥处理施入肥料 。
在冬小麦和夏玉米各生长发育期用土钻取土测定表层 0 ~ 20cm的土壤微生物数量 ,测定方法为平板计
数法[6] ,其中细菌用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基培养 ,真菌用马丁氏培养基培养 ,放线菌用淀粉铵盐培养基培
养 。 在测定土壤微生量的同时 ,取土测定螨虫数量 ,用土钻取 0 ~ 20cm耕层土壤 250g ,混合后的样品分别用
Tullgren 漏斗收集土壤螨虫 ,每样收集 48h ,将收集到的土壤螨虫放在 75 % 的酒精中保存 ,计数 。 每个季节
测定一次土壤蚯蚓数量 ,取土样方为 0畅5m × 0畅5m ,深度为 0 ~ 20cm ,用徒手分离直接记数 。
2   结果与分析
2畅1   不同施肥处理对土壤微生物数量的影响
    从表 1 可以看出 ,EM 堆
肥处理 Ⅰ 的细菌数量比传统堆
肥处理 Ⅱ 的平均细菌数量高
11畅9 % ,处理 Ⅲ 比传统堆肥处
理 Ⅳ 平均细菌数量高 21畅6 % 。
在小麦生长后期 ( 5 月 8 日 )
EM 处理和传统堆肥处理差异
显著 。 处理 Ⅰ 比化肥处理 Ⅴ 和
CK 平均细菌数量分别高出
96畅4 % 和 114畅9 % ,差异极显
著 。 土壤中养分的转化主要靠
细菌完成 ,细菌比例增大加速
了土壤中养分的转化 ,提高了
养分的有效性[7] 。
表 1   不同施肥处理对土壤细菌数量的影响 倡
Tab .1   Effects of differen t t reatments on the abundance of soil bacteria
日期(月唱日 ) 细菌数量 /107 个·g - 1   Bac teria abundance
Dat e
(month唱day)
Ⅰ   Ⅱ   Ⅲ   Ⅳ   Ⅴ   CK  
05唱08 9 .17Bb 10畅97Aa 8畅20BCbc 7畅20Cc 3畅47Ee 5畅17Dd
06唱15 13畅03ABa 13畅20Aa 13畅83Aa 11畅23Bb 8畅87Cc 6畅23Dd
07唱21 11畅80Aa 10畅13ABb 9畅30BCb 7畅50CDc 7畅13Dc 4畅80Ed
08唱06 9畅63Aa 8畅07ABb 7畅23Bb 5畅30Cc 4畅00CDd 3畅57Dd
08唱16 8畅07Aa 7畅13ABa 5畅80Bc 3畅70Cd 3畅63Cd 3畅43Cd
09唱16 6畅20Aa 5畅73Aab 5畅13Aab 4畅33ABbc 3畅07Bcd 2畅80Bd
09唱27 9畅10Aa 7畅13Bb 5畅37Cc 4畅43CDd 4畅20CDd 3畅60Dd
12唱24 11畅20Aa 7畅57CDc 8畅67Bb 8畅50BCb 5畅47Ed 6畅80Dc
平均值 9畅78 8畅74 7畅94 6畅53 4畅98 4畅55
    倡 大写字母为 P < 0畅01 ,小写字母为 P < 0畅05 ;字母相同表示差异不显著 ,字母不同表示差异
显著 ,下同 。
表 2   不同施肥处理对土壤真菌数量的影响
Tab .2   Effects of differen t t reatments on the abundance of soil fungi
日期 (月唱日)
Dat e
(month唱day)
真菌数量 /105 个·g - 1   Fung i abundance
Ⅰ   Ⅱ   Ⅲ   Ⅳ   Ⅴ   CK  
05唱08 1畅57Aab 1畅60Aa 1畅37Ab 0畅67Bc 0畅37Cd 0畅77Bc
06唱15 11畅40ABab 12畅60Aa 9畅63Bb 4畅37Cc 1畅50Dd 4畅97Cc
07唱21 37畅33Bbc 66畅00Aa 36畅67Bbc 44畅33Bb 26畅67BCcd 13畅67Cd
08唱06 6畅03ABa 4畅30BCb 6畅50Aa 6畅30Aa 5畅73ABa 3畅53Cb
08唱16 26畅67Aa 27畅33Aa 16畅33Bb 10畅33Bb 12畅33Bb 15畅67Bb
09唱16 11畅80Aa 10畅57ABa 10畅50ABab 7畅67BCbc 5畅27Cc 6畅00Cc
09唱27 10畅40Aa 8畅83Aa 9畅80Aa 8畅83Aa 4畅13Bb 3畅83Bb
12唱24 6畅80Aa 8畅40Aa 3畅00Bb 7畅13Aa 0畅83Bbc 1畅50Bc
平均值 14畅00 17畅45 11畅73 11畅20 7畅10 6畅24
    从表 2 可以看出 ,处理 Ⅰ 的真菌数
量与处理 Ⅱ 差异不显著 ,处理 Ⅰ 比处理
Ⅱ平均真菌数量少 20 % ;但在有机物
料和 EM 减量的情况下 ,处理 Ⅲ 和传统
堆肥处理 Ⅳ 在小麦苗期(12 月 24 日)
和灌浆期(5 月 8 日)真菌数量差异极
显著 。 处理 Ⅰ 比处理 Ⅴ 以及 CK 真菌
数量高出 97畅2 % 和 124畅4 % ,达到极显
著水平 。
从表 3 可以看出 ,处理 Ⅰ 比处理 Ⅱ
放线菌平均数量高 15畅6 % ,但无显著
性差异 ;处理 Ⅲ 比处理 Ⅳ 放线菌平均数
量高22畅6 % ,在小麦生长期间 (12月
24 日到 6 月 17 日)以及玉米生长初期(6 月 17 日至 8 月 16 日)达显著水平 ;处理 Ⅰ 比处理 Ⅴ 和 CK 放线菌
平均数量分别高 51畅8 % 和 88畅9 % ,达极显著水平 。
比较总微生物数量 ,处理 Ⅰ 比处理 Ⅱ 高 11畅61 % ,处理 Ⅲ 比处理 Ⅳ 高 21畅4 % ,处理 Ⅰ 比处理 Ⅴ 和 CK 分
别高91畅9 % 和127畅0 % 。不同处理微生物总量表现为处理 Ⅰ > 处理 Ⅱ > 处理 Ⅲ > 处理 Ⅳ > 处理 Ⅴ > CK 。
第 6期 阳文锐等 :EM堆肥对土壤生物影响的研究 89 
表 3  不同施肥处理对土壤放线菌数量的影响
Tab .3   Effects of differen t t reatments on the abundance
of soil actinomycete
日期 (月唱日)
Dat e
(month唱day)
放线菌数量 /106 个·g - 1   Actinomycete abundance
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ CK
05唱08 11畅87Aa 11畅63Aa 11畅33 ABa 8畅73BCb 7畅43Cb 5畅27Dc
06唱15 9畅20Aa 7畅67ABabc 8畅97 Aab 6畅63ABbcd 5畅60Bcd 4畅63Bd
07唱21 8畅80Aa 6畅10Cbc 8畅47 ABa 6畅43BCb 6畅00Cbc 4畅83Cc
08唱06 4畅00ABabc 4畅30ABab 4畅80 Aa 3畅73ABbcd 3畅17Bcd 3畅03Bd
08唱16 6畅70Aa 6畅13ABa 5畅93 ABCa 4畅07CDb 4畅40BCDb 3畅60Db
09唱16 7畅97Aa 7畅30ABa 7畅93 Aa 6畅70ABCab 4畅97BCbc 4畅23Cc
09唱27 9畅00Aa 7畅73Aab 8畅67 Aa 8畅43Aab 6畅77 Ab 4畅50Bc
12唱24 11畅80Aa 9畅17ABCbc 9畅87 ABab 9畅13ABCbc 7畅33BCcd 6畅63Cd
平均值 8畅67 7畅50 8畅25 6畅73 5畅71 4畅59
由此可见施用 EM 堆肥 ,增加了土壤微
生物数量 。由于土壤微生物与土壤肥力
水平关系密切 ,微生物活动把土壤中的
自然物质不断地转化为植物可吸收的物
质 ,增加了土壤中可溶性氮磷钾的含量 ,
使作物及时得到生长所需养分[13] 。
2畅2   不同施肥处理对土壤动物数量
的影响
    对土壤蚯蚓数量研究结果显示
(表 4) ,处理 Ⅰ 比处理 Ⅱ 蚯蚓平均数量
高 57畅7 % ,夏秋冬 3 季达极显著水平 。
处理 Ⅲ 比处理 Ⅳ 蚯蚓平均数量高
49 % ,春秋两季差异不显著 ,夏冬差异
极显著 。 处理 Ⅰ 比处理 Ⅴ 和 CK 蚯蚓
平均数量分别高出 227 % 和 580 % ,达极显著水平 。 总体表现为处理 Ⅰ > 处理 Ⅲ > 处理 Ⅱ > 处理 Ⅳ > 处理
Ⅴ > CK 。 土壤蚯蚓的季节变化与曹志平等 1997 年在文献[5]中报道的结果相似[5] 。
研究结果表明(表 5) ,EM 堆肥处理 Ⅰ 土壤螨虫数量比传统堆肥处理 Ⅱ 高 4畅7 % ,处理 Ⅲ 比处理 Ⅳ 高
48畅9 % ,处理 Ⅰ 比处理 Ⅴ 和 CK 土壤螨虫平均数量分别高 188畅8 % 和 90畅2 % 。 方差分析结果显示 ,处理 Ⅰ 、
Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ 之间差异不显著 ,但处理 Ⅰ 与处理 Ⅴ 和 CK 在作物大部分生长期存在显著性差异 。 土壤螨虫高峰
期出现在 5 月 、8 月和 12 月 ,变化趋势和郑长英等 2002 年在该地块调查结果基本相同[8 ,9] 。 春季和秋季土
壤螨虫发生高峰恰为作物生长旺盛季节 ,此时作物生长需要大量营养物质 ,土壤螨虫大量发生有利于土壤
物质间的转换 ,并起到一定的土壤疏松和培肥作用 ;12 月土壤螨虫数量增加与追施肥料有关 。 在作物生长
期土壤螨虫数量随着土壤有机物料和 EM 生物肥料增加而增加 。 由于 EM 能改善土壤稳定性 ,利于土壤可
持续供肥能力的提高 ,而传统堆肥有利于土壤培肥 ,因此有机肥处理比化肥处理的土壤螨虫数量高 。 单纯
投入化肥导致土壤板结 ,有机质含量下降 ,土壤透水和通气能力降低 ,导致土壤螨虫数量下降[8] 。
表 4   不同施肥处理对土壤蚯蚓数量的影响
Tab .4   Effects of differen t t reatments on the abundance of soil earthworm
季节 蚯蚓数量/条·m - 2   Earthw orm abundance
Season   Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ CK  
春 448Aa 364ABab 408ABbc 204BCc 264Cd 96Cd
夏 440Aa 202Bab 208Abc 220Dc 110Cd 36Ed
秋 1082Aa 630Bb 662Bb 432Bb 294Cc 142Cd
冬 384Aa 310BCb 268Bb 182CDc 52DEc 72Ed
平均值 588畅5 376畅5 386畅5 259畅5 180 86畅5
表 5   不同施肥处理对土壤螨虫的影响
Tab .5   Effects of different treatments on the abundance of soil mites
日期 (月唱日)
Date
(month唱day)
土壤螨虫数量 /条 ·(100g) - 1 Soil mite abundance
Ⅰ       Ⅱ   Ⅲ   Ⅳ   Ⅴ     CK
05唱08 27畅0ABab 19畅7ABbc 22畅0Aa 12畅0ABbc 7畅0Bc 6畅0Bbc
07唱04 8畅0Ab 8畅0Ab 7畅0Aab 6畅7Aa 4畅0Ab 5畅3Aab
07唱21 14畅0ABa 13畅3ABCa 12畅0Aa 4畅0BCb 2畅0Cb 10畅0ABCab
08唱06 14畅7ABab 22畅7Aa 16畅0ABab 9畅3ABab 6畅7Bb 17畅3ABab
08唱16 12畅0ABab 8畅0ABbc 17畅3Aa 8畅0ABbc 1畅3Bc 4畅0Bbc
09唱16 6畅7Ab 6畅7Ab 6畅0Ab 14畅7Aa 8畅0Aab 9畅3Aab
09唱27 20畅0Aa 12畅5ABab 13畅3ABab 5畅3ABb 3畅3Bb 4畅0ABb
12唱24 22畅7Aa 28畅0Aab 18畅7Aabc 14畅7Aabc 11畅0Abc 9畅3Ac
平均值 15畅6 14畅9 14畅0 9畅4 5畅4 8畅2
90  中 国 生 态 农 业 学 报 第 15 卷
3   结   论
EM 有机堆肥能提高土壤细菌 、真菌和放线菌的数量 ,在相同有机物料投入水平下 ,比传统堆肥更有效 ,且
对细菌作用明显 ,其次为放线菌和真菌 。 微生物总量以 EM 堆肥处理 Ⅰ 最高 ,其次为传统堆肥处理 Ⅱ 。 随土壤
中有机物料的减少 ,土壤微生物数量逐渐下降 。说明施用 EM 有机堆肥可提高土壤微生物活性 ,增加微生物分
布密度 。 EM 有机堆肥能提高土壤动物数量 。土壤中蚯蚓平均数量以 EM堆肥处理 Ⅰ 和处理 Ⅲ最高 ,随土壤中
有机物料投入水平的降低 ,蚯蚓数量逐渐下降 ;且呈季节性变化 ,各处理秋季土壤蚯蚓数量最高 ,其次为春季 。
土壤螨虫数量变化分析表明 ,土壤螨虫对 EM 有机堆肥在某种程度上不十分敏感 ,其数量随有机物料投入水平
减少而降低 ,并且处理 Ⅴ土壤螨虫数量最低 ,说明化肥投入减少了土壤中螨虫数量 。
EM 处理的土壤生物总量最高 。 同小娟等[10]分析本研究试验地块土壤养分结果显示 ,EM 能明显提高
土壤有机质 、全 N 和碱解氮含量 ,说明由于土壤生物的综合作用 ,促进了土壤中养分释放 ,提高了土壤肥力 。
土壤动物是相对稳定的 、综合的环境指示因子[11] ,经过 EM 处理土壤综合生态环境相对其他处理更优越 。
因此 EM 堆肥对改善土壤环境 ,提高土壤的生产能力具有很好的促进作用 。
参   考   文   献
1   江丕文 ,昌恩梓 .土壤动物研究发展概况 .辽宁林业科技 ,1999 (3) :36 ~ 37
2   黄韶华 ,王正荣 ,朱永绮 .土壤微生物与土壤肥力的关系研究初报 .新疆农垦科技 ,1995 (3) :6 ~ 7
3   何振立 .土壤微生物量及其在养分循环和环境质量评价中的意义 .土壤 ,1997 ,29(2) :61 ~ 69
4   刘   江 ,岳寿松 ,戴俊英 .有效微生物(EM)在我国农业持续发展中的作用 .沈阳农业大学学报 ,1997 ,28(专刊) :175 ~ 177
5   李维炯 ,倪永珍 .EM 技术应用研究 .北京 :中国农业大学出版社 ,1998 .7 ~ 8
6   许光辉 ,郑元洪 .土壤微生物分析手册 .北京 :中国农业出版社 ,1986
7   张   辉 ,李维炯 ,倪永珍 .生物有机无机复合肥对土壤微生物活性的影响 .农村生态环境 ,2004 ,20(1) :37 ~ 40
8   郑长英 ,胡敦孝 ,李维炯 .施用 EM 堆肥对土壤螨群落结构的影响 .生态学报 ,2002 ,22 (7) :1116 ~ 1121
9   郑长英 ,胡敦孝 ,张爱霞 .以土壤螨为指标检测 EM 堆肥生态效应研究 .莱阳农学院学报 ,2000 ,17(1) :47 ~ 53
10 同小娟 ,李维炯 ,李   俊 ,等 .有效微生物堆肥对冬小麦生长发育的影响 .农业现代化研究 ,2003 ,24(6) :456 ~ 458
11 张雪萍 .土壤动物与环境质量关系探讨 .哈尔滨师范大学自然科学学报 ,1995 ,11(4) :95 ~ 99
12 Schulz D .G .Ef fec tive M icroorganism s f or o rganic agricu lture :A case study from Sri Lanka .Org anic Agriculture ,A Key t o a Sound Develop唱
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13 Mart yn R .D .Dif ferent ial cross protection of wa ter melon F usariom wilt by related fo rmae specials .Phyt opa tholog y ,1985 ,75 :1304
第 6期 阳文锐等 :EM堆肥对土壤生物影响的研究 91