全 文 ：中国生态农业学报 2009年 3月 第 17卷 第 2期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, March 2009, 17(2): 209−214


* 国家自然科学基金项目(40571087, 40773057和 30370288)和黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室基金(10501-160)资助
** 通讯作者: 周建斌(1964~), 男, 教授, 博士生导师, 主要从事植物营养与旱地水肥调控研究。E-mail: jbzhou@nwsuaf.edu.cn
梁斌(1983~), 男, 硕士, 主要从事土壤微生物量方面的研究。E-mail:liangbin306@hotmail.com
收稿日期: 2008-03-04 接受日期: 2008-05-21
DOI: 10. 3724/SP.J.1011.2009.00209
不同培肥措施下种植制度及撂荒对土壤
微生物量碳氮的影响*
梁 斌 1 周建斌 1, 2 ** 杨学云 1 艾 娜 1
(1.西北农林科技大学资源环境学院 杨凌 712100;
2.黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室 杨凌 712100)
摘 要 以黄土高原南部半湿润易旱区已进行 17 年的田间定位试验为研究对象, 研究了不同培肥措施(不施
肥、施用氮磷钾及氮磷钾与有机肥配合施用)下两种种植制度(一年 1 熟及一年两熟)和撂荒对土壤微生物量碳、
氮(SMBC、SMBN)及可溶性有机碳、氮(SOC、SON)等含量的影响。结果表明, 与一年 1 熟的小麦−休闲种植
制度相比, 一年两熟小麦−玉米轮作提高了 0~10 cm 土层 SMBC、SMBN、有机碳(TOC)、全氮(TN)和土壤 SOC、
SON 的含量, 而对 10~20 cm 土层上述测定指标影响不大。与不施肥(CK)或单施化肥处理(NPK)下小麦−休闲
和小麦－玉米轮作方式相比, 撂荒处理显著提高了 0~10 cm 土层各测定指标的含量。不同培肥措施相比, 氮磷
钾配施有机肥显著提高了 0~10 cm、10~20 cm 土层 SMBC、SMBN 含量; NPK 处理 0~10 cm 土层 SMBN 含量
显著增加, 10~20 cm 土层 SMBN 和 0~10 cm、10~20 cm 土层 SMBC 含量增加但未达显著水平。不同培肥措施
和种植制度对 SMBC/TOC 和 SMBN/TN 的比例无明显影响。
关键词 种植制度 培肥措施 撂荒 土壤微生物量碳 土壤微生物量氮
中图分类号: S154;S157 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2009)02-0209-06
Effect of different crop rotation systems and continuous fallow on soil
microbial biomass carbon and nitrogen under different fertilizer treatments
LIANG Bin1, ZHOU Jian-Bin1,2, YANG Xue-Yun1, AI Na1
(1. College of Resources and Environmental Sciences, Northwest A & F University, Yangling 712100, China;
2. State Key Laboratory for Soil Erosion and Dryland Farming on the Loess Plateau, Yangling 712100, China)
Abstract Crop rotation affects the amount and quality of crop residue returned into the soil. In this study, a 17-year long-term field
experiment was conducted to study the effect of different crop rotation systems [continuous fallow(CF), wheat and summer fallow
(WF), and wheat and maize rotation (WM)] under various fertilization treatments on the contents of soil microbial biomass carbon
(SMBC), soil microbial biomass nitrogen (SMBN), soluble organic carbon (SOC) and soluble organic nitrogen (SON). Compared
with WF rotation, WM rotation increases SMBC, SMBN, SOC, SON, total organic carbon (TOC) and total nitrogen (TN) contents in
the 0~10 cm layer soil, but this is not so obvious in the 10~20 cm soil layer. CF also significantly increases SMBC, SMBN, SOC,
SON, TOC and TN contents in the 0~10 cm soil layer in comparison with treatments without fertilizer (CK) or with chemical fertil-
izer (NPK) under both WF and WM rotations. The effect of different fertilizer treatments on the level of SMBC, SMBN, SOC and
SON is in the following order: MNPK>NPK>CK. Crop rotation systems and fertilizer treatments have insignificant effect on
SMBC/TOC and SMBN/TN ratios in the soil.
Key words Crop rotation system, Fertilization, Continuous fallow, Microbial biomass C, Microbial biomass N
(Received March 4, 2008; accepted May 21, 2008)
210 中国生态农业学报 2009 第 17卷


土壤微生物量碳、氮是土壤有机碳、氮中较为
活跃的组分之一。近 20余年, 国内外研究者就不同
土壤及不同施肥措施下土壤微生物量碳、氮含量及
转化等开展了不少研究[1−6], 结果表明, 土壤微生物
量碳、氮与土壤养分的转化和供应以及温室效应气
体的释放等有密切关系。因此, 土壤微生物量及所
含养分被越来越多的研究者用于评价耕作栽培、施
肥等措施对土壤性质的影响 [7], 监测退化土壤不同
植被的恢复效果 [8], 以及气候变化对生态环境质量
影响的重要指标之一[9]。
因土地资源缺乏, 我国大部分地区都结合当地
条件采取了一年 1 熟、两熟或多熟的种植制度, 不
同种植制度下归还到土壤的有机物数量和特性不
同, 但关于不同种植制度对土壤中微生物量碳、氮
含量影响的研究尚少见报道。国外新近有研究报
道 [10], 与小麦－休闲种植制度相比, 玉米－休闲－
小麦轮作和玉米－黍－小麦轮作制度显著提高了
0~5 cm土层土壤微生物量碳、氮的含量。本研究以
在黄土高原南部半湿润易旱区进行了 17 年的长期
定位试验点为研究对象 , 研究了该区常见的冬小
麦－夏玉米轮作、冬小麦－休闲和撂荒[11]3 种不同
种植制度下土壤微生物量碳、氮含量及其与土壤其
他碳、氮组分的关系, 旨在揭示种植制度对土壤肥
力影响的相关机理。
1 材料与方法
1.1 研究地区概况
供试土壤采自国家黄土土壤肥力与肥料效益长
期监测基地。监测基地位于陕西省杨凌区头道塬 ,
属温带大陆性季风气候 , 海拔 524 m, 年均气温
13 ℃, 年均降水量 632 mm 且主要集中在 7、8、9
月, 年蒸发量 1 400 mm, 冬春易旱。土壤类型为褐
土类, 塿土亚类, 红油土属。该试验田始建于 1990
年 , 试验开始时耕层土壤基本理化性状为有机质
10.92 g·kg−1, 全氮 0.83 g·kg−1, 碱解氮 61.32
mg· kg−1, 速效磷 9.57 mg· kg−1, 速效钾 191.2
mg·kg−1, pH 8.62。
1.2 田间试验设计
长期定位试验共设 24个处理, 本研究分别选取
小麦－玉米轮作和小麦－休闲处理中的对照(不施
肥, CK)、氮磷钾肥(NPK)、氮磷钾+有机肥(MNPK) 3
个处理, 加上一个撂荒(长年不耕作, 不种植, CF)处
理, 共 7 个处理。其中氮肥为尿素, 磷肥为过磷酸
钙 , 钾肥为氯化钾 , 小麦生长期间分别施 N 165
kg·hm−2、P2O5 57.6 kg·hm−2、K2O 68.5 kg·hm−2,
有机肥施用牛厩肥 (施用量按含氮量折合成纯氮 ,
MNPK处理中施氮量与 NPK处理相同, 但 70%来源
于牛厩肥), 化肥和厩肥均于小麦播种前一次性施
入。在小麦－玉米轮作处理中, 于玉米小喇叭口期
在 NPK 和 MNPK 处理中追施 N 187.5 kg·hm−2、
P2O5 24.6 kg·hm−2、K2O 77.8 kg·hm−2, CK处理不
追肥。小区面积为 196 m2 (14 m×14 m), 采样时将每
个小区按面积划分为 3个等份, 作为 3次重复。
1.3 样品采集
分别于小麦苗期(2006 年 12 月上旬)、拔节期
(2007年 4月上旬)、灌浆期(5月中旬)、收获后(6月
上旬)在试验田相应处理内按 0~10 cm 和 10~20 cm
两层采集耕层土壤, 每小区沿对角线方向取混合样,
带回实验室捡去作物残根和小石头, 过 2 mm 筛,
然后将土样分为两部分, 一部分风干用于测定土壤
理化性质, 另一部分保存在 4 ℃冰箱中, 用于土壤
可溶性有机碳、氮和微生物量碳、氮的测定。
1.4 测定项目与方法
土壤微生物量碳、氮的测定采用氯仿熏蒸浸提
法[12,13]: 用 0.5 mol·L−1 K2SO4浸提经氯仿熏蒸和未
熏蒸土样(水土比 4︰1), 过滤后滤液中的有机碳用
TOC-5050分析仪测定, 全氮用过硫酸钾氧化比色法
测定[14,15]; 土壤微生物量碳、氮含量以熏蒸和未熏
蒸的有机碳、全氮含量之差分别除以 kEC和 kEN得到,
其中 kEC=0.45[16]、kEN=0.54[17]。
土壤可溶性有机碳、氮测定: 用 0.5 mol·L−1
K2SO4浸提土样(水土比 4︰1), 浸提液经 0.45 μm滤
膜过滤后 , 滤液中的可溶性有机碳 (SOC)用
TOC-5050 分析仪测定, 可溶性总氮(TSN)用过硫酸
钾氧化比色法测定 [14,15], 矿质态氮用流动分析仪测
定 , 滤液中的可溶性有机氮(SON)为可溶性总氮与
矿质态氮之差。
采用单因素方差分析检验不同处理之间的差异,
如果差异显著, 则进一步采用 LSD法进行多重比较,
方差分析及多重比较在 SAS7.1程序中进行, 相关性
分析在 EXCEL2003中进行。
2 结果与分析
2.1 种植制度对土壤有机碳及全氮含量的影响
由表 1可知, 经 17年种植后同一培肥措施下小
麦－玉米轮作 0~10 cm土层有机碳(TOC)和全氮(TN)
含量高于小麦－休闲处理, CK、NPK和 MNPK 3处
理下土壤有机碳含量的增幅分别为 12.99%、23.50%
和 31.50%, 达显著水平。全氮含量的增幅分别为
6.06%、29.73%和 22.67%, 除 CK外, 其他处理均达
显著水平。而 10~20 cm土层, 除 MNPK处理小麦－
休闲种植制度下土壤 TOC、TN 含量显著高于小麦
第 2期 梁 斌等: 不同培肥措施下种植制度及撂荒对土壤微生物量碳氮的影响 211


表 1 不同培肥措施和种植制度下土壤有机碳(TOC)、全氮(TN)及可溶性有机碳、氮(SOC、SON)含量
Tab.1 Contents of TOC, TN, SOC and SON in the different crop rotation systems and fertilizer treatments
CK NPK MNPK 土层
Soil layer
(cm)
项目
Item 小麦－休闲
Wheat-fallow
小麦－玉米
Wheat-maize
小麦－休闲
Wheat-fallow
小麦－玉米
Wheat-maize
小麦－休闲
Wheat-fallow
小麦－玉米
Wheat-maize
撂荒
Continuous
fallow
TOC (g·kg−1) 7.16e 8.09d 8.68d 10.72c 13.84b 18.20a 11.29c
TN (g·kg−1) 0.99d 1.05d 1.11d 1.44c 1.72b 2.11a 1.50c
SOC (mg·kg−1) 46.68f 48.24f 66.95e 73.85d 111.96b 141.13a 92.26c
0~10
SON (mg·kg−1) 4.65d 5.84c 6.09c 7.18b 11.20a 12.06a 8.02b
TOC (g·kg−1) 6.91d 6.35d 7.82c 7.68c 13.38a 11.40b 7.87c
TN (g·kg−1) 0.95d 0.89d 1.04c 1.07c 1.54a 1.38b 1.02c
SOC (mg·kg−1) 40.40c 36.72c 52.35b 50.25b 83.64a 80.62a 51.92b
10~20
SON (mg·kg−1) 4.84cd 4.10d 5.13c 5.98b 7.82a 7.54a 5.51bc
同行不同小写字母为 LSD检验在 0.05水平上差异显著, n=3。The different small letters in the same row show significant difference at P=0.05
level according to LSD test.

－玉米轮作外, 其他培肥措施下两种种植制度间土
壤 TOC、TN含量差异未达显著水平。
撂荒处理(CF)土壤 0~10 cm及 10~20 cm土层土
壤 TOC和 TN的含量显著高于未施肥时小麦－玉米
轮作和小麦－休闲处理, 0~10 cm土层土壤 TOC和
TN 的含量也显著高于施用 NPK 化肥时小麦－休闲
处理, 与NPK处理中小麦－玉米轮作方式土壤 0~10
cm 及 10~20 cm的 TOC和 TN含量无显著差异。撂
荒处理中 TOC和 TN含量显著低于 MNPK处理。
2.2 种植制度对土壤可溶性有机碳、氮含量的影响
与小麦－休闲种植制度相比 , CK、NPK 和
MNPK 3 种培肥措施下小麦－玉米轮作处理 0~10
cm土层 SOC含量分别增加 3.34%、10.31%和 26.05%,
除CK处理中的增幅未达显著水平外, NPK和MNPK
处理中的增幅均达显著水平。CK 和 NPK 培肥处理
中小麦－玉米轮作土壤 0~10 cm土层 SON含量也显
著高于小麦－休闲处理, 而 MNPK 处理中小麦－玉
米轮作不同土层 SON含量与小麦－休闲处理无显著
差异。不同培肥措施相比, 0~10 cm和 10~20 cm土
层 SOC、SON含量高低均为 MNPK> NPK> CK, 除
小麦－休闲制度中 10~20 cm土层 CK 和 NPK 之间
SON 含量差异未达显著水平外, 其他处理两两之间
的差异均达显著水平。
撂荒处理 0~10 cm土层 SOC和 SON含量显著
高于 CK两种种植制度和 NPK培肥措施中的小麦－
休闲种植制度, 而显著低于 MNPK 处理中两种种植
制度。在 10~20 cm土层撂荒处理 SOC和 SON含量
高于 CK 处理, 与 NPK 培肥处理无显著差异, 但显
著低于 MNPK处理。
2.3 种植制度对土壤微生物量碳含量的影响
由表 2 可知, 在小麦苗期, CK 处理中小麦－玉
米轮作与小麦－休闲相比 SMBC 含量相差不大, 但
在小麦拔节期和收获后小麦－玉米轮作可显著提高
0~10 cm土层 SMBC含量; NPK和 MNPK施肥措施
下小麦－玉米轮作也使小麦各生育期 0~10 cm土层
SMBC 含量增加 , 小麦全生育期平均增幅分别为
41.26%、19.09%和 9.23%。而 10~20 cm土层, 除 CK
处理中小麦－玉米轮作较小麦－休闲中土壤 SMBC
含量显著降低外, 其他培肥措施下不同种植制度中
土壤 SMBC含量差异未达显著水平。不同培肥措施
相比, MNPK处理 SMBC含量显著高于 CK和 NPK
处理。与不施肥对照相比, NPK处理使 0~10 cm和
10~20 cm土层 SMBC含量也有所增加。
不同时期相比(表 2), 除不培肥措施下小麦－休
闲处理小麦拔节期 SMBC 含量较苗期有所降低外,
其他各处理中随着小麦的生长, 0~10 cm土层 SMBC
含量逐渐升高, 其中 MNPK 培肥措施两种种植制度
和 NPK 培肥措施下小麦－玉米轮作方式在拔节期
SMBC含量显著高于苗期。
长期撂荒处理土壤 0~10 cm土层 SMBC平均含
量显著高于 CK、NPK处理, 但低于 MNPK处理; 随
生长时期的进行, 撂荒处理土壤 SMBC 含量有降低
趋势, 原因尚待研究。
2.4 种植制度对土壤微生物量氮含量的影响
由表 3 可知, 与小麦－休闲种植制度相比, 各
培肥措施中小麦－玉米轮作使 0~10 cm土层小麦生
育期 SMBN 平均含量显著升高, 而 10~20 cm 土层,
除 CK培肥措施下小麦－玉米轮作方式使 SMBN含
量显著降低外, 其他培肥措施下两种种植制度对土
壤 SMBN 含量的影响无显著差异。不同土层相比,
0~10 cm土层 SMBN含量显著高于 10~20 cm土层。
不同培肥措施相比 0~10 cm、10~20 cm土层 SMBN
全生育期平均含量的顺序为MNPK>NPK>CK, 除 10~
20 cm土层小麦－休闲中 CK和 NPK之间差异不显
212 中国生态农业学报 2009 第 17卷


表 2 不同培肥措施和种植制度下土壤微生物量碳含量
Tab. 2 Contents of soil microbial biomass carbon in the different crop rotation systems and fertilizer treatments mg·kg−1
CK NPK MNPK 土层
Soil layer
(cm)
处理
Treatment 小麦－休闲
Wheat-fallow
小麦－玉米
Wheat-maize
小麦－休闲
Wheat-fallow
小麦－玉米
Wheat-maize
小麦－休闲
Wheat-fallow
小麦－玉米
Wheat-maize
撂荒
Continuous
fallow
苗期 Third-leaf 321.9Ac 315.1ABc 346.4Ac 351.7Bc 585.5Bb 679.8Ba 695.3Aa
拔节期 Shooting 240.0ABd 407.5Ac 424.5Ac 479.9Ac 724.5Aab 752.2Aa 573.6Abc
收获后 Harvested 119.4Bd 240.0Bc 203.7Bcd 344.9Bb 425.4Ca 463.4Ba 368.4Bab
0~10
平均 Average 227.1d 320.8c 324.9c 392.2c 578.4b 631.8a 545.8b
苗期 Third-leaf 225.0Ac 208.8Ac 251.9Abc 250.3Abc 374.9Aa 346.5Aab 255.5Abc
拔节期 Shooting 212.3Ac 164.3Ac 294.9Abc 258.5Abc 460.4Aa 390.6Aab 232.4Ac
收获后 Harvested 158.5Bb 132.9Ab 253.0Aab 206.9Aab 327.8Aa 230.9Bab 150.7Ab
10~20
平均 Average 198.6de 168.7e 266.6c 238.6cd 387.7a 322.6b 212.9de
大写字母表示同列之间的比较, 小写字母表示同行之间的比较, 不同字母为 LSD检验在 0.05水平上差异显著, n=3, 下同。The differences
among different stages are shown by capital letters in the same treatment; differences among different treatments are shown by small letters in the
same stage. The significant differences at P=0.05 are shown by different letters in the table. The same below.

表 3 不同培肥措施和种植制度下土壤微生物量氮的含量
Tab.3 Contents of soil microbial biomass nitrogen in the different crop rotation systems and fertilizer treatments mg·kg−1
CK NPK MNPK 土层
Soil layer
(cm)
处理
Treatment 小麦－休闲
Wheat-fallow
小麦－玉米
Wheat-maize
小麦－休闲
Wheat-fallow
小麦－玉米
Wheat-maize
小麦－休闲
Wheat-fallow
小麦－玉米
Wheat-maize
撂荒
Continuous
fallow
苗期 Third-leaf 42.10Ab 37.52Bb 40.06Bb 43.03Cb 87.81Ba 89.57Ba 75.66Ba
拔节期 Shooting 43.27Af 51.70Ae 54.15Ae 65.73ABd 113.49Aa 105.68Ab 86.46Ac
灌浆期 Filling 43.41Ad 40.10Bd 48.63ABd 58.29Bc 83.77Bb 100.13ABa 81.57ABb
收获后 Harvested 28.12Be 48.21ABcd 41.13Bd 70.68Ab 76.93Bb 97.65ABa 53.97Cc
0~10
平均 Average 39.22f 44.40e 45.99e 59.43d 90.50b 98.26a 74.42c
苗期 Third-leaf 29.79ABb 27.18Ab 33.58ABb 30.91ABb 47.97ABa 45.05ABa 29.18Ab
拔节期 Shooting 33.65Ab 24.50ABc 36.76Ab 35.55Ab 52.20Aa 53.37Aa 29.06Abc
灌浆期 Filling 24.85Bcd 22.51Bd 29.15Bbc 25.33Bcd 35.11Bab 35.57Ba 22.27Bd
收获后 Harvested 31.39ABc 26.81ABc 33.18ABc 39.55Ab 44.79ABab 49.05ABa 28.42Ac
10~20
平均 Average 29.92bc 25.26d 33.17b 32.84b 45.02a 45.76a 27.22cd

著外, 其他处理之间差异均达显著水平。
不同时期相比, 不同培肥措施下小麦－休闲处
理土壤 SMBN 含量多在小麦拔节期达较高水平, 而
小麦收获时这一种植制度土壤 SMBN 含量相对较
低。不同培肥措施下小麦－玉米轮作种植制度土壤
SMBN 含量的变化有所不同, 不同土壤 SMBN 含量
在苗期相对较低, 小麦收获时相对较高。
撂荒处理 0~10 cm土层 SMBN含量显著高于 CK
和 NPK 处理下的小麦－休闲和小麦－玉米轮作种植
制度, 但低于 MNPK 处理的两种种植制度; 10~20
cm土层撂荒处理 SMBN含量与 CK处理下两种种植
制度相差不大, 显著低于NPK和MNPK培肥措施中
的两种种植制度。撂荒处理 0~10 cm土层 SMBN含
量较 10~20 cm 土层的增加幅度显著高于其他施肥
处理, 这与该处理土壤长期处在未耕作状态有关。
2.5 土壤微生物量碳、氮与土壤其他不同有机碳及
氮素组分间的关系
微生物量碳占有机碳的百分比又称为微生物
商[18]。任天志等[18]认为, 在标示土壤过程或土壤健
康变化时, 微生物商要比微生物碳或全碳单独应用
有效得多, 因为商是一个比值, 能够避免在使用绝
对量或对不同有机质含量的土壤进行比较时出现的
一些问题。土壤微生物商能够较为准确地反映土地
利用和管理措施对土壤的影响[19,20]。本研究表明(表
4), 黄土区农田生态系统 0~20 cm 土层 SMBC/TOC
的比例在 2.03%~4.10%之间 , SMBN/TN 范围为
2.64%~5.25%; 方差分析表明 , 0~10 cm 土层
SMBC/TOC、SMBN/TN 显著大于 10~20 cm 土层
SMBC/TOC、SMBN/TN。培肥措施和种植制度对
SMBC/TOC和 SMBN/TN比值无显著影响。
由表 5 可见, 土壤微生物量碳、氮含量不仅与
土壤有机碳、全氮含量, 而且与土壤可溶性有机碳、
氮含量间呈极显著正相关关系。土壤微生物量碳、
氮与土壤有机碳、全氮含量显著相关, 说明土壤有
机质含量是土壤微生物量碳、氮含量的基础。土壤
微生物量碳、氮与土壤可溶性有机碳、氮含量显著
第 2期 梁 斌等: 不同培肥措施下种植制度及撂荒对土壤微生物量碳氮的影响 213


表 4 不同培肥措施和种植制度下 SMBC/TOC、SMBN/TN比值的变化
Tab.4 Ratios between SMBC and TOC, SMBN and TN in different crop systems and fertilizations %
CK NPK MNPK 土层
Soil layer
(cm)
项目
Item 小麦－休闲
Wheat-fallow
小麦－玉米
Wheat-maize
小麦－休闲
Wheat-fallow
小麦－玉米
Wheat-maize
小麦－休闲
Wheat-fallow
小麦－玉米
Wheat-maize
撂荒
Continuous
fallow
0~10 SMBC/TOC 2.89±0.22 3.21±0.38 2.69±0.54 2.60±0.22 3.01±0.48 2.99±0.41 4.10±0.22
SMBN/TN 4.04±0.21 4.23±0.09 4.14±0.43 3.96±0.41 5.25±0.09 4.59±0.07 5.09±0.21
10~20 SMBC/TOC 2.22±0.24 2.03±0.26 2.60±0.26 2.54±0.23 2.84±0.30 2.68±0.03 2.04±0.25
SMBN/TN 3.16±0.15 2.84±0.12 3.18±0.05 3.09±0.20 2.89±0.19 3.20±0.37 2.64±0.20

表 5 土壤微生物量碳、氮含量与有机碳、全氮及可溶性有机碳、氮含量相关性分析
Tab.5 Correlation coefficients between the SMBC, SMBN, and TOC, TN, SOC, and SON in the soils at the
different crop rotation systems and fertilizations
项目
Item
土壤微生物量碳
Soil microbial biomass C (y)
土壤微生物量氮
Soil microbial biomass N (y)
TOC (x) y=0.031x−40.68, r=0.849**, n=14 y=0.005x−9.933, r=0.873**, n=14
TN (x) y=0.317x−128.2, r=0.890**, n=14 y=0.059x−26.22, r=0.916**, n=14
SOC (x) y=4.514x+29.84, r=0.761**, n=42 y=0.694x+0.624, r=0.856**, n=56
SON (x) y=53.85x−45.57, r=0.818**, n=42 y=8.602x−9.897, r=0.783**, n=56
**表示达 0.01极显著水平, r为相关系数, n为样本容量。** means significance at P<0.01, r is the correlation coefficient, n is the sample size.

相关, 反映了土壤微生物量碳、氮与土壤 SOC 和
SON的紧密关系, 一方面, SOC和 SON是微生物代
谢产物的重要组成部分[21], 另一方面, SOC 和 SON
也是微生物生长可以利用的营养物质。如有研究表
明[22], 可溶性有机物中有 10%~40%的组分能够直接
被微生物分解利用。
3 讨论
本研究表明, 不同培肥措施下小麦－玉米轮作土
壤有机碳和全氮含量显著高于小麦－休闲种植制度,
这与前人的研究结果一致[10,23,24]。Acosta-Martinez等
研究表明 [10], 与小麦－休闲种植制度相比, 玉米－
休闲－小麦轮作和玉米－黍－小麦轮作制度土壤
0~5 cm土层 SMBC、SMBN含量提高, 而在 5~15 cm
土层无差异。本研究发现, 与小麦－休闲相比, 不同
培肥措施下小麦－玉米轮作显著提高了 0~10 cm土
层小麦生育期 SMBC和 SMBN的平均含量; 小麦－
玉米轮作还显著提高了不同培肥措施 0~10 cm土层
SOC和 SON的含量。可见在研究地区, 增加种植强
度不仅提高了土壤有机质含量, 还提高了有机质中
较为活跃的组分微生物量碳、氮及可溶性有机碳、
氮的含量。土壤有机质及其活性组分含量增加的可
能原因一是与小麦－休闲相比, 小麦－玉米轮作方
式每年通过作物地上部分残体、根系和根系分泌物
给土壤中补充了大量不同性质的有机物质, 提高了
土壤有机质含量, 促进了微生物的生长繁衍[23,25,26];
二是小麦－休闲种植制度夏季休闲期间正值雨季 ,
且土壤温度高, 土壤微生物的分解作用强, 导致土
壤有机质、微生物量碳、氮含量降低[27]。
Acosta-Martinez等[10]研究发现, 撂荒 15年处理
土壤 0~5 cm土层 SMBC、SMBN含量比种植作物处
理提高 1.4~3 倍。本研究表明, 耕作土壤撂荒 17 年
后可提高 0~10 cm 土层 SMBC、SMBN 含量, 且提
高了土壤有机碳、全氮、SOC、SON 含量。撂荒处
理土壤有机质及其活性组分含量的增加与这一处理
长期未受到人为活动的干扰, 每年有大量植物残体
归还土壤有关。说明黄土高原地区减少人为活动的
影响, 利用自然作用恢复地力, 具有明显效果。
与撂荒处理相比, 不施肥或单施化肥处理小麦
－休闲和小麦－玉米轮作制度均降低了土壤 0~10
cm土层土壤有机碳、全氮、SMBC、SMBN、SOC、
SON 的含量。国外有研究表明, 与长期未耕作土壤
相比 , 耕作使土壤损失 75%的氮素和 89%的碳
素 [28]。但化肥与有机肥配合处理两种种植制度下
0~10 cm土层土壤的 SMBC、SMBN、土壤有机碳、
全氮、SOC、SON含量显著增加, 10~20 cm土壤各
测定指标的增加也多达显著水平。这是因为化肥与
有机肥配合施用, 给土壤补充了有机碳源, 促进了
土壤微生物的活动和繁殖旺盛 [29,30]; 另外, 化肥配
施有机肥促进了作物生长, 为土壤及土壤微生物提
供充足的有机物质。可见不同种植制度下, 采用化
肥与有机肥配合施用措施是防止土壤退化, 提高土
壤肥力的有效措施。
本研究发现, 小麦－玉米轮作方式由于每年向
土壤中补充了更多的有机物质, 因此, 0~10 cm土层
土壤 SMBC、SMBN、土壤有机碳、全氮、SOC、
214 中国生态农业学报 2009 第 17卷


SON的含量显著高于小麦－休闲种植制度。一个地
区适宜的种植制度与当地光、热、水等资源有关。
黄土高原地区干旱缺水 , 土壤瘠薄 , 因此 , 不少地
区采用小麦－休闲这一轮作方式, 以保蓄水分及增
加土壤有效养分含量。若能够在小麦收获时采取高
留茬或秸秆覆盖等还田方式, 给土壤中补充有机物
质, 则可达到保蓄水分、增加土壤有效养分含量, 提
高土壤质量“双赢”的生产目的。
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