全 文 ：　 　 收稿日期 ：２００５唱１０唱２１ 　 改回日期 ：２００５唱１２唱１３
不同碳氮比肥料组合对肥料氮
生物固定 、释放及小麦生长的影响
唐玉霞 　孟春香 　贾树龙 　王惠敏 　刘巧玲
（河北省农林科学院农业资源环境研究所 　 石家庄 　 ０５００５１）
摘 　要 　 采用室内模拟试验与盆栽试验相结合的方法 ，研究了不同 C 、N 比肥料组合（玉米秸秆 ＋ 尿素）对肥料 N
生物固定 、释放及小麦生长的影响 。 结果表明 ：肥料组合的 C 、N 比越高 ，土壤微生物对肥料 N 的固定量越大 ，但其
释放率逐渐降低 ；肥料组合的 C 、N 比越高 ，对土壤 NO －３ 唱N 的抑制作用越大 ；麦田玉米秸秆还田时 ，调整其 C／ N ≤
２０ 为宜 。
关键词 　 C 、N 比 　 微生物量氮 　 小麦生长
Effects of different C／N combinations of fertilizers on biological fixation and release of nitrogen fertilizer and wheat
growth ．TANG Yu唱Xia ，MENG Chun唱Xiang ，JIA Shu唱Long ，WANG Hui唱Min ，LIU Qiao唱Ling （ Institute of Agro唱Re唱
sources and Environment ，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences ， Shijiazhuang ０５００５１ ，China） ，CJEA ，
２００７ ，１５（２） ：３７ ～ ４０
Abstract 　 The incubation experiment and pot experiment were conducted to study the effects of different C／N combina唱
tions of fertilizers（corn st raw ＋ urea）on biological fixation and release of nitrogen fer tilizer and wheat grow th ．The results
show that the biological nitrogen fixation is improved with the increase of C／N ratio ．But the releasing rate of microbial
biomass nit rogen decreases gradually ．With the increase of C／N ratio of fer tilizer combination ，the restrain t to nit rate nitro唱
gen in soil becomes stronger ．When corn straw is applied to wheat field ，the C／N ≤ ２０ is suitable fo r the grow th of wheat ．
Key words 　 C／N ，Microbial biomass nitrogen ，Wheat growth
（Received Oct ．２１ ，２００５ ；revised Dec ．１３ ，２００５）
近年来研究结果表明 ，在影响土壤 N 素有效性的诸多因素中 ，土壤微生物量氮在土壤 N 素转化和供应
及调节中起着重要作用［１ ～ ３］ 。 本试验研究了施用不同 C 、N 比的肥料组合（玉米秸秆 ＋ 尿素）对肥料 N 生物
固定 、释放及小麦生长的影响 ，为麦田合理施肥提供理论依据 。
1 　 试验材料与方法
供试培养试验土壤为中壤质潮土 ，有机质含量 １６ ．８０g／kg ，全 N ０ ．７４g／kg ，C／N１３ ．１７ ，碱解氮
６８ ．７５mg／kg ，速效磷（P２ O５ ）２７ ．４５mg／kg ，速效钾（K２ O）１３７ ．２０mg／kg ，pH ７ ．９１ 。 小麦盆栽试验土壤为中壤
质褐土 ，有机质含量 ２２ ．９０g／kg ，全 N ０ ．９１g／kg ，C／N １４ ．６０ ，碱解氮 ６３ ．８５mg／kg ，速效磷（P２O５ ）１５ ．７３mg／
kg ，速效钾（K２ O）１２７ ．２０mg／kg ，pH ７ ．５８ 。 供试有机物料为玉米秸秆 ，有机碳含量 ５０８g／kg ，全 N ８ ．８２g／kg ，
全 P（P２ O５ ）１ ．３３g／kg ，全 K（K２ O）１３ ．９０g／kg ，C／N ５７ ．６０ 。 供试化肥分别为尿素（含 N４６０g／kg） 、过磷酸钙
（P２ O５１６０g／kg）和硫酸钾（K２O ５００g／kg） 。
培养试验 ：试验设 ４ 个不同 C 、N 比的肥料组合（玉米秸秆 ＋ 尿素）处理 ，其 C／N 分别为 ０ 、１５ 、３０ 、４５ ，重
复 ３ 次 。 培养试验每钵装风干过 １mm 筛的土壤 １kg ，肥底为 N ０ ．１５g／kg（土） 、P２ O５ ０ ．１０g／kg（土） ，各处理
填加不同玉米秸秆量以调整到试验处理的 C／N ，各处理每盆依次填加粉粹玉米秸秆量分别为 ０ ．０g 、６ ．０g 、
１８ ．５g 、６０ ．８g 。 装盆前将土壤与玉米秸秆 、过磷酸钙混匀 ，尿素用水溶解后随浇水施入 。 培养试验于 ２００４ 年
６ 月 ２ 日开始 ，２００４ 年 ８ 月 ２ 日结束 ，培养期间土壤湿度保持 ６０ ％ ～ ８０ ％ 。 试验分别于第 １０d 、第 ２０d 、第
３０d 、第 ４０d 、第 ５０d 、第 ６０d取样测定土壤微生物量氮和土壤 NO －３ 唱N 。 土壤微生物量氮采用氯仿灭菌唱硫酸
钾提取法测定 ，土壤 NO －３ 唱N 采用硫酸钾提取全自动流动注射分析仪测定 。
第 １５卷第 ２ 期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol ．１５ 　 No ．２
２ ０ ０ ７ 年 ３ 月 Chinese Journal of Eco唱Agriculture March ，　 ２００７
盆栽试验 １ ：试验设 ５ 个处理 ，４ 次重复 。 ５ 个肥料组合（玉米秸秆 ＋ 尿素）处理的 C／N 分别为 ０ 、１０ 、２０ 、
３０ 、４０ 。 盆栽试验每盆装土 １kg ，肥底为 N ０ ．１５g／kg（土） 、P２ O５ ０ ．１５g／kg（土） 、K２ O ０ ．１０g／kg（土） ，每盆施尿
素 ０ ．３３g ，各处理每盆依次填加玉米秸秆的量分别为 ０ ．００g 、３ ．５７g 、９ ．０５g 、１８ ．４９g 和 ３８ ．６６g 。 装盆前将 P 、K
肥 、玉米秸秆与土壤混匀 ，尿素随底墒水浇入土壤 。 试验于 ２００４ 年 ９ 月 １ 日播种 ，小麦品种为“４１８５” ，出苗
后每盆留苗 １０ 株 ，试验期间保持土壤湿度 ６０ ％ ～ ８０ ％ ，２００４ 年 １０ 月 ２４ 日收获小麦地上部测定干物质量 ，
同时取土测定土壤微生物量氮和土壤 NO －３ 唱N 。
盆栽试验 ２ ：试验设 ４ 个处理 ，３ 次重复 。 ４ 个肥料组合（玉米秸秆 ＋ 尿素）处理的 C／N 分别为 ０ 、１０ 、２０ 、
３０ 。 盆栽试验每盆装土 １５kg ，肥底为 N ０ ．１５g／kg（土） 、P２ O５ ０ ．１５g／kg（土） 、K２ O ０ ．１０g／kg（土） ，各处理每盆
玉米秸秆用量分别为 ０ ．０g 、５３ ．６g 、１３５ ．８g和 ２７７ ．４g 。 试验于 ２００３ 年 １０ 月 １６ 日播种 ，小麦品种为“４１８５” ，
出苗后每盆留苗 ２０ 株 ，试验期间保持土壤湿度 ６０ ％ ～ ８０ ％ ，２００４ 年 ６ 月 １ 日收获 。 盆栽小麦收获后进行考
种 ，考察每盆有效穗数 、穗粒数 、千粒重和粒籽产量 。
2 　 结果与分析
2 ．1 　 不同 C 、N比肥料组合（玉米秸秆 ＋ 尿素）对土壤微生物量氮的影响
秸秆还田为土壤微生物提供了大量的 C 源物质 ，但微生物生命活动对 C 、N 比有一定的要求 ，C 、N 比不
同的肥料组合（玉米秸秆 ＋ 尿素）施入土壤会对土壤各类群微生物的生命活动产生不同的影响 ，导致土壤微
生物量氮的差异 。 研究结果表明 ，肥料组合（玉米秸秆 ＋ 尿素）C 、N 比在 ０ ～ ４５ 范围内时 ，无论种植作物与
否 ，土壤微生物量氮均随 C 、N 比的增加而增加（图 １a和 b） 。
图 1 　不同 C 、N 比肥料组合处理培养期间（a）及小麦幼苗收获后（b）土壤微生物量氮的动态变化
Fig ．１ 　 Dynamic variation of microbial biomass nitrogen contents during culture period（a） and
af ter wheat seedling harvest（b） under different C／N ratio treatments
图 2 　 不同 C 、N比肥料组合处理培养期间（a）及小麦幼苗收获后（b）土壤 NO－3 唱N 的动态变化
Fig ．２ 　 Dynamic variation of nitrate nitrogen conten ts during culture period（a） and
af ter wheat seedling harvest（b） under different C／N ratio treatments
2 ．2 　 不同 C 、N比肥料组合（玉米秸秆 ＋ 尿素）对土壤 NO －3 唱N的抑制作用
研究结果表明 ，肥料组合的 C 、N 比越高对土壤 NO －３ 唱N 的抑制作用越大 ，随处理时间的推移 ，该抑制作
用有所减少（图 ２a和 b） 。 这与有机物料的施入为土壤微生物提供了丰富的能源 ，而微生物生长繁殖又固定
了土壤中大量的无机氮素有关 ，同时有机物料与尿素配合施用有延缓尿素氮转化为 NO －３ 唱N 的作用［４］ ，这
３８　 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １５ 卷
无疑为无公害农产品生产的合理施肥提供了一条有效途径 。
2 ．3 　 不同 C 、N比肥料组合（玉米秸秆 ＋ 尿素）对肥料 N生物固定及释放的影响
　 　 表 １ 表明 ，肥料组合的 C 、N 比越
高 ，土壤微生物对肥料 N 的固定量也
越大 ，而固 N 效率越低 。 研究结果表
明 ，在施肥后第 １０d ，土壤微生物量氮
达到最大值 ，此时肥料组合 C 、N 比为
１５ 、３０ 和 ４５ 的各处理对肥料 N 素的
最大固定量分别为 ６ ．７５mg／kg 、１５ ．
２８mg／kg 和２８ ．５６mg／kg ，而最大固 N
效率分别为２ ．２１mg／g（C） 、１ ．６３mg／g
（C）和０ ．９２mg／g（C） 。 随肥料组合（玉
米秸杆 ＋ 尿素）C 、N 比的增大即玉米
秸秆用量的加大 ，土壤微生物对肥料
N 素的固定量明显增加 ，这对减少肥
表 1 　 不同 C 、N比肥料组合处理土壤微生物对肥料 N的固定量及其固 N 效率 倡
Tab ．１ 　 Biological fixation amounts of nit rogen fertilizer and efficiency of
nitrogen fixation by soil microbes in different C／N combination（corn
straw ＋ urea） t reatments
处 　 理
T reatments
土壤微生物固定肥料 N 量 ／mg· kg － １
Biological fi xatio n amounts o f ni t rog en fe rtilizer
施肥后天数 ／d Days a fte r fertilizer
１０ ２０ ３０ ４０ ５０ ６０
最大固 N效率／mg畅g － １（C）
Biggest efficiency of
nit rogen fixing
C／N ＝ １５ ６ ．７５ ３ ．７７ １ ．５６ １ ．４８ １ ．０４ ０ ．８４ ２ ．２１
C／N ＝ ３０ １５ ．２８ １１ ．１０ ８ ．５６ ７ ．８２ ６ ．３０ ４ ．４５ １ ．６３
C／N ＝ ４５ ２８ ．５６ ２３ ．８９ ２０ ．０４ １８ ．９２ １８ ．００ １８ ．４２ ０ ．９２
　 　 倡 土壤微生物量对肥料 N 的固定量 （mg／kg） ＝ 处理土壤微生物量氮 （mg／kg） － 对照
土壤微生物量氮 （mg／kg） ；固 N 效率 ［mg／g（C）］ ＝ ［处理土壤微生物量氮 （mg／kg） － 对照
土壤微生物量氮 （mg／kg）］／每 kg 土壤施入有机碳（g） 。
表 2 　 不同 C 、N比肥料组合处理培养期间土壤微生物量氮的释放 倡
Tab ．２ 　 Release of microbial biomass nitrogen during culture period in different
C／N combination （corn straw ＋ urea） treatments
处 　 理
T reat ments
土壤微生物量氮释放率／ ％
Release rates o f microbial biomass nitrogen
培养时间／d Culture time
１０ ～ ２０ ２０ ～ ３０ ３０ ～ ４０ ４０ ～ ５０ ５０ ～ ６０ １０ ～ ３０ ３０ ～ ６０ １０ ～ ６０
C／N ＝ １５ ４４ ．１５ ３２ ．７４ １ ．１９ ６ ．５０ ２ ．９６ ７６ ．８９ １０ ．６７ ８７ ．５６
C／N ＝ ３０ ２７ ．３６ １６ ．６２ ４ ．８４ ９ ．９５ １２ ．１１ ４３ ．９８ ２６ ．９０ ７０ ．８８
C／N ＝ ４５ １６ ．３５ １３ ．４８ ３ ．９２ ３ ．２２ － １ ．４７ ２９ ．８３ ５ ．６７ ３５ ．５０
　 　 倡 土壤微生物量氮的释放率 ＝ ［某一段时间内土壤微生物量氮的释放量 （mg／kg）／土壤
微生物固定肥料 N 的最大量 （mg／kg）］ × １００ ％ 。
料 N 素损失有积极作用 。
　 　 表 ２ 表明 ，C 、N 比越高 ，土壤
微生物对矿质氮的净固定持续时
间越长 ，而 C 、N 比越小 ，则固定时
间越短 ，即 C 、N 比越高 ，在一定时
间内土壤微生物量氮的释放率越
低 。因此肥料组合的 C 、N 比对肥
料 N 生物固定 、释放起着重要作
用 ，它对土壤 N 素的供应起着重要
调节作用 。
2 ．4 　 不同 C 、N比肥料组合（玉米秸秆 ＋ 尿素）对小麦生长的影响
肥料组合的 C 、N 比直接影响土壤微生物对肥料 N 素的固定和释放 ，即直接影响土壤 N 素的供应 ，因此
不同 C 、N 比肥料组合施入土壤势必对小麦生长产生不同的影响 。 从小麦苗期生长情况看（表 ３） ，当肥料组合
的 C／N ≤ ２０时 ，小麦幼苗生长正常 ；当肥料组合的 C／N ＝ ３０时 ，小麦幼苗出现黄叶 ，生物量明显减少 ；当肥料组
合的 C／N ＝ ４０ 时 ，小麦幼苗几乎不能生长 。 小麦苗期生物量统计结果表明 ，当肥料组合的 C／N ≤ ２０ 时 ，小麦幼
苗生物量差异不显著 ，当肥料组合的 C／N ≥ ３０ 时 ，小麦幼苗生物量明显降低 ，与 C／N ≤ ２０ 的各处理相比差异达
极显著水平 。从小麦产量及产量构成因素看（表 ４） ，肥料组合的 C／N 在 ０ ～ ３０ 范围内 ，各处理小麦穗粒数和千
粒重间无明显差异 ，导致小麦减产的主要原因是有效穗的减少 。 当肥料组合的 C／N 为 １０ ～ ２０ 时 ，对小麦有效
表 3 　 不同 C 、N比肥料组合（玉米秸秆 ＋ 尿素）
对小麦苗期生物量的影响
Tab ．３ 　 Effects of differen t C／N combination（corn
st raw ＋ urea） on the biomass of wheat seedling
处 　 理
T reatments
干物质量 ／g·盆 － １
Dry w eight
L SD０ ．０ ５ L SD０ ．０ １
C／ N ＝ ０ １０ ．６２ a A
C／ N ＝ １０ １１ ．１５ a A
C／ N ＝ ２０ １１ ．４７ a A
C／ N ＝ ３０ ４ ．３５ b B
C／ N ＝ ４０ １ ．４３ c C
表 4 　 不同 C 、N比肥料组合（玉米秸秆 ＋ 尿素）
对小麦产量及产量构成因素的影响
Tab ．４ 　 Effects of different C／N combination （corn st raw ＋ urea）
on wheat yield and constitutional factors
处 　 理
T reatments
有效穗／穗 ·盆 － １
No ．of spikes
穗粒数 ／粒 ·穗 － １
No ．o f g rain
per sp ike
千粒重／g
１０００唱grain
weight
籽粒产量 ／g·盆 － １
Grain yield
C／ N ＝ ０ ３１ ．０aA ３４ ．８aA ４３ ．９aA ４７ ．３aA
C／ N ＝ １０ ３１ ．３aA ３３ ．１aA ４２ ．８aA ４４ ．５abA
C／ N ＝ ２０ ２９ ．３aAB ３１ ．３aA ４２ ．３aA ３８ ．９bAB
C／ N ＝ ３０ ２５ ．３bB ３２ ．７aA ４０ ．５aA ３３ ．４cB
第 ２期 唐玉霞等 ：不同碳氮比肥料组合对肥料氮生物固定 、释放及小麦生长的影响 ３９　
穗数无明显影响 ，小麦产量差异不明显 ；当肥料组合的 C／N ＝ ３０ 时 ，小麦有效穗数明显减少 ，导致小麦明显
减产 ，与 C 、N 比 ０ ～ ２０ 各处理相比 ，减产幅度达 １４ ．１４ ％ ～ ２９ ．３９ ％ ，差异达显著水平 。 建议麦田玉米秸秆还
田时调整 C／N ≤ ２０ 为宜 。
3 　 小 　 结
不同 C 、N 比肥料组合（玉米秸秆 ＋ 尿素）施入土壤 ，直接影响土壤微生物的生命活动 ，导致土壤微生物
量氮的差异 。 土壤微生物量氮随肥料组合 C 、N 比（０ ～ ４５）的增加而增加 。 肥料组合（玉米秸秆 ＋ 尿素）C 、N
比越高 ，土壤微生物对肥料 N 的固定量越大 ，对土壤 NO －３ 唱N 的抑制作用也越大 。 在一定时间内 ，肥料组合
（玉米秸秆 ＋ 尿素）C 、N 比越高 ，土壤微生物量氮的释放率越低 。 肥料组合（玉米秸秆 ＋ 尿素）C 、N 比对土壤
N 素供应起着重要调节作用 ，当肥料组合 C／N ≤ ２０ 时 ，对小麦苗期生长和小麦产量无明显影响 。 河北省中
南部不同肥力水平褐土 、潮土麦田基础土壤有效氮含量为 ２０ ．５０ ～ ７５ ．３０mg／kg ，平均值为 ４８ ．７２mg／kg ，建议
生产上麦田玉米秸秆还田时应调整其 C／N ≤ ２０ 为宜 。
参 　 考 　 文 　 献
１ 　 沈其荣 ，余 　 玲 ，刘兆普 ，等 ．有机无机肥料配合施用对滨海盐土土壤生物量态氮及土壤供氮特征的影响 ．土壤学报 ，１９９４ ，３１（３） ：
２８７ ～ ２９４
２ 　 唐玉霞 ，贾树龙 ，孟春香 ，等 ．土壤微生物生物量氮研究综述 ．中国生态农业学报 ，２００２ ，１０（２） ：７６ ～ ７８
３ 　 韩晓日 ，郭鹏程 ，陈恩风 ，等 ．土壤微生物对施入肥料氮的固持及其动态研究 ．土壤学报 ，１９９８ ，３５（３） ：４１２ ～ ４１８
４ 　 赵京音 ，姚 　 政 ，蒋小华 ，等 ．利用农业有机废弃物提高化学氮肥利用率的研究 ．上海农业学报 ，１９９８ ，１４（２） ：６７ ～ ７２
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