全 文 ：　 倡 国家自然科学基金项目 （４０６０１０４８）和黑龙江大学博士启动基金资助
　 倡倡 通讯作者
收稿日期 ：２００５唱０８唱１３ 　 改回日期 ：２００５唱１２唱０４
不同施肥制度对玉米生育期土壤微生物量的影响 倡
隋跃宇１ ，３ 　张兴义１ 　焦晓光２ 倡倡
（１畅 中国科学院东北地理与农业生态研究所 　 哈尔滨 　 １５００４０ ；２畅黑龙江大学农学院
哈尔滨 　 １５００８０ ；３畅中国科学院研究生院 　北京 　 １０００４９）
摘 　 要 　 通过测定不同施肥制度下玉米土壤微生物量碳 、氮的动态变化 ，探讨了不同施肥制度对玉米土壤的培肥
效应 。 研究结果表明 ，与无肥 、单施有机肥 、单施化肥相比 ，有机肥与 N 、P 、K 肥配合施用能显著增加玉米各生育时
期的土壤微生物量碳 、氮 ，促进土壤微生物量显著增长 ，增强了土壤养分容量的供应强度 ，有利于培肥土壤 。
关键词 　 施肥制度 　 玉米生育期 　土壤微生物量 　 培肥
Effect of different fertilizer application strategies on soil microbial biomass during corn growth periods ．SU I Yue唱Yu１ ，３ ，
ZHANG Xing唱Yi１ ，JIAO Xiao唱Guang２ （１ ．Northeast Institute of Geography and Agricultural Ecology ，Chinese Academy of
Sciences Harbin １５００４０ ，China ；２畅College of Agronomg ，Heilongjiang Universit y ，Harbin １５００８０ ，China ；３畅Graduate U ni唱
versity of Chinese Academy of Sciences ，Beijing １０００４９ ，China） ，CJEA ，２００７ ，１５（３） ：５２ ～ ５４
Abstract 　 The nut rient role of different fertilizer application strategies was assessed by measuring C and N dynamics of
soil microbial biomass in corn fields ．Compared with zero唱fer tilizer ，only organic fertilizer ，or chemical fer tilizer applications ，
compound organic and chemical NPK fer tilizer applications greatly enhance soil microbial biomass in the whole corn growth
period ，increase the supply of soil nut rient and benefit soil fertility buildup ．
Key words 　 Fertilizer application strategy ，Corn grow th period ，Soil microbial biomass ， Soil fer tility
（Received Aug ．１３ ，２００５ ；revised Dec ．４ ，２００５）
土壤微生物是土壤有机质转化的执行者 ，又是植物营养元素的活性库［９］ 。 土壤微生物量氮 、碳对环境
条件非常敏感 ，其数量受施肥 、耕作 、栽培等技术措施影响［１ ，２］ 。 土壤微生物通过分解转化土壤有机物质影
响土壤向作物提供养分的能力［３ ，１０］ 。 而有机肥的施用 ，增加了大量新鲜有机碳源 ，对当季土壤微生物产生
较大影响［４］ 。 黑土是东北地区农田的主要土壤类型 ，有关黑土区土壤微生物碳 、氮的动态及其在 N 素供应
中作用的报道很少 。 为此 ，研究了不同施肥制度对黑土区玉米生育期土壤微生物量碳 、氮的变化 ，探讨施肥
制度与土壤微生物量碳 、氮的关系 ，为玉米的科学合理施肥提供理论依据 。
1 　 试验材料与方法
试验在中国科学院海伦农业生态实验站（N４７°２７′ ，E１２６°５６′）进行 。 供试土壤为中层黑土 ，田间持水量
３２畅３８ ％ ，饱和持水量 ４９畅６７ ％ ，土壤有机质 ４４畅２１g／kg ，全 N ２畅３１g／kg ，全 P ０畅８８g／kg ，碱解氮 ２４３畅３mg／kg ，
有效磷 ２６畅２mg／kg ，速效钾 １３８畅３mg／kg 。 试验设 ８ 个处理 ，分别为 ：对照 CK（无肥） 、循环猪圈肥（有机肥） 、
仅施 N 肥 、N 肥 ＋ 循环猪圈肥（有机肥） 、化肥 NP 、NP ＋ 循环猪圈肥（有机肥） 、化肥 NPK 、化肥 NPK ＋ 循环
猪圈肥（有机肥） 。 小区的面积为 ２２４m２ ，每个处理重复 ３ 次 。 供试化肥用量 N 为 １２７畅５kg／hm２ ，P 为 ２０
kg／hm２ ，K 为 ６０kg／hm２ 。 化学 N 肥为尿素 ，P 肥为三料磷肥 ，K 肥为硫酸钾 。 玉米品种为“海玉 ６” 。 ２００３
年 ５ 月初播种 ，分别在拔节期（６ 月 １５ 日） 、大喇叭口期（７ 月 １５ 日） 、灌浆期（８ 月 ３０ 日）采集黑土样品 ，取样
深度为 ０ ～ ２０cm 。 测定土壤微生物量 ，秋天成熟收获后考种测产 。
根据 Vance等和 Gallardo等提出的氯仿熏蒸浸提法［１１ ，１２］测定土壤微生物量碳 、氮 。 具体测定方法是 ：
称取过 ２mm 筛相当于 ２５g 干土重的新鲜土样于 １００mL 烧杯中 ，并放入真空干燥器内 ，再放入一只盛有无醇
氯仿的小烧杯 ，灭菌 ２４h 后加入 ０畅５mol／LK２ SO４（土∶液 ＝ １∶４）于灭菌后的土样中 ，振荡 ３０min 过滤 。 同时 ，
第 １５卷第 ３ 期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol畅１５ 　 No畅３
２ ０ ０ ７ 年 ５ 月 Chinese Journal of Eco唱Agriculture May ，　 ２００７
不灭菌的土样也用 K２ SO４ 溶液浸提 、振荡和过滤 。 过滤后的溶液用 TOCVCPH （日本岛津公司产全量有机碳
测定仪）进行测定 。 土壤微生物量碳 、氮含量为熏蒸和未熏蒸土样 ０畅５mol／LK２ SO４ 提取液中 C 、N 含量之差
乘以系数 ，BC ＝ ２畅６４ Ec ，BN ＝ EN／０畅５４ ，式中 ，BC 和 BN 为微生物量碳 、氮含量 ，EC 和 EN 为熏蒸土样与未熏
蒸土样提取液 C 、N 含量之差 。
2 　 结果与分析
2畅1 　 不同施肥制度下土壤微生物量碳的变化
　 　 表 １ 是不同施肥处理土壤微生物量碳的动
态变化 。 土壤微生物量碳反映了土壤中微生物
的活动状况 ，受土壤温度 、水分 、营养状况等因
素的影响 。 由表 １ 可见 ，试验所有处理表现出
一致的变化趋势 ，只是不同处理土壤微生物量
碳的含量不同 。 无肥处理土壤微生物量碳均处
在最低水平 ，平均为 １９２畅５１mg／kg 。 施用化肥
N 、NP 、NPK 处理的土壤微生物量碳相对无肥
处理略有增加 ，说明施用化肥对土壤微生物的
活动有一定的促进作用 。 而化肥配施有机肥处
理的土壤微生物量碳比施用化肥处理显著增
加 ，其中化肥 NPK 配施有机肥处理增加的最
明显 ，其主要原因是有机肥与 NPK 、NP 、N 配
施后 ，有机肥不仅带入了大量活的微生物 ，而且
提供了大量可供微生物增殖的 C 源［５］ 。
表 1 　 玉米不同生育期土壤微生物量碳的变化 倡
Tab畅１ 　 Changes of soil microbial biomass C during corn growth periods
处 　 理
T reatments
微生物量碳 ／mg·kg － １ M icrobial b iomass C
拔节期
Joint ing stage
大喇叭口期
Trumpetshaped stage
灌浆期
Grouting st age
平均
Mean
无肥 ９４畅３８ ３１２畅２８ １７０畅８７ １９２畅５１a
有机肥 １７２畅８９ ４１９畅６４ ２５３畅８２ ２８２畅１２b
化肥 N ９６畅００ ３１６畅６６ １８６畅１０ １９９畅５９a
化肥 N ＋ 有机肥 ３２４畅８７ ４２５畅７２ ２５７畅２０ ３３５畅９３c
化肥 NP １１１畅９２ ４１３畅４９ ２１２畅１２ ２４５畅８４b
化肥 NP ＋ 有机肥 ３８８畅８０ ４３２畅４４ ２５８畅４６ ３５９畅９０c
化肥 NPK １５２畅５５ ４１６畅６１ ２１８畅８８ ２６２畅６８b
化肥 NPK ＋ 有机肥 ４６５畅２５ ４６５畅４４ ２６０畅６８ ３９７畅１２c
　 　 倡 表中数值为同一处理 ３ 次重复平均值 ，同一列中紧跟字母不同表示新
复极差法差异显著 ，下同 。
　 　 从整个试验期间土壤微生物量碳的动态变化来看 ，所有处理土壤微生物量碳从玉米拔节期开始增加 ，
到玉米大喇叭口期有一个相对高峰 ，以后随着作物生理生长需要的增加及外界温度的降低 ，土壤微生物量
碳含量明显下降 。 主要原因是玉米在大喇叭口期生长旺盛 ，植物残体和根分泌物数量很多 ，导致进入土壤
的新鲜有机物质显著增加 ，刺激了土壤微生物的生长和繁殖 ，土壤微生物量碳的增加反过来又有利于促进 C
的转化和循环 ，进而满足植物生长的需要 。 在玉米灌浆期土壤微生物量碳含量下降 ，原因是玉米生理生长
加快 ，需从土壤中吸收大量的养分 。
2畅2 　 不同施肥制度下土壤微生物量氮变化
表 2 　 玉米不同生育期土壤微生物量氮的变化
Tab畅２ 　 Changes of soil microbial biomass N during corn growth periods
处 　 理
T reatments
微生物量氮 ／mg·kg － １ Microbial biomass N
拔节期
Joint ing stage
大喇叭口期
Trumpetshaped stage
灌浆期
Grouting st age
平均
Mean
无肥 ５畅１６ ７畅６０ ６畅２０ ６畅３２a
有机肥 ７畅６９ ２０畅７５ ２０畅５３ １６畅３２b
化肥 N ５畅７７ ９畅４４ ７畅３７ ７畅５３a
化肥 N ＋ 有机肥 １１畅２９ ２６畅７６ ２４畅４１ ２０畅８２c
化肥 NP ５畅８７ １６畅１４ １５畅１９ １２畅４０b
化肥 NP ＋ 有机肥 ２５畅８４ ２７畅４６ ２５畅４３ ２６畅２４c
化肥 NP K ６畅３４ １８畅３３ １８畅２４ １４畅３０b
化肥 NPK ＋ 有机肥 ３５畅８３ ３２畅６０ ２７畅０５ ３１畅８３d
　 　 土壤微生物量氮含量是土壤微生物对 N
素矿化与固持作用的综合反映 。 因此 ，N 素
矿化与固持过程的影响因素都会影响土壤微
生物量氮的含量 。 表 ２ 是玉米生长期间不同
施肥处理土壤微生物量氮的动态变化 。 从表
２ 可以看出 ，试验所有处理土壤微生物量氮变
化趋势一致 ，但处理间土壤微生物量氮含量
明显不同 。 在玉米拔节期土壤微生物量氮含
量相对较低 ，以后随着作物 N 吸收量的减少
和外界温度的升高 ，土壤微生物量氮含量上
升 ，在玉米大喇叭口期土壤微生物量氮达到
最高 ，随后土壤微生物量氮含量下降 。 从玉
米生育期看 ，玉米拔节期土壤微生物量氮较
低［６］ ，这与作物对养分吸收的敏感期及土壤
养分变化对微生物生命活动的影响有关 。 玉
　 　 　 　 　 　米拔节期需要吸收大量的 N 素营养 ，一部分微生物量氮矿化为供作物可利用 N 源 ，使微生物量氮减少［７］ 。
本试验无肥处理的土壤微生物量氮在玉米整个生育期都维持最低水平 ，平均含量为 ６畅３２mg／kg ，施用化肥
处理的土壤微生物量氮含量居中 ，化肥配施有机肥处理土壤微生物量氮含量最高 ，原因是有机物料施入土
第 ３期 隋跃宇等 ：不同施肥制度对玉米生育期土壤微生物量的影响 ５３　
壤后 ，为土壤微生物提供 C源和能源 ，矿质 N 会被微生物所固定 ，土壤微生物相应增加［８ ，１３］ 。 由此可见 ，土
壤微生物量氮含量可能是作物 、施肥 、气候等因素综合作用的结果 。
2畅3 　 不同处理微生物量与玉米产量相关性分析变化
不同施肥处理对玉米产量影响较大 ，有机肥配施 NPK 处理产量最高 ，为 ８９０１kg／hm２ ；其次是有机肥配
施 NP 处理 ，产量为 ８２５４kg／hm２ ，有机肥配施 N 处理及施有机肥处理产量为 ７６１５kg／hm２ 、７５８８kg／hm２ ；再次
是施用化肥 NPK 处理 、NP肥处理及 N 肥处理 ，产量分别为 ６８３３kg／hm２ 、６６９４kg／hm２ 和 ６６３１kg／hm２ ；产量
最低的不施肥区为 ５３５７kg／hm２ 。 产量的变化趋势与各施肥处理土壤微生物量的变化趋势一致 。 土壤微生
物量与产量之间的相关系数为 ０畅９４８７（ n ＝ ２４） ，说明土壤微生物量与玉米产量显著相关 。 对各处理玉米产
量进行分析表明 ，尽管有机肥配施化肥处理的产量高于单施化肥处理 ，但差异没有达到显著水平 ，所有施肥
处理与无肥处理之间差异达到了显著水平（ P ＜ ０畅０５） 。 由此可见 ，有机肥合理配施化肥则更能促进土壤微
生物量显著增大 ，微生物活性增强 ，并且肥效持续期长 ，有利于土壤肥力提高 ，促进玉米的生长 ，提高玉米产
量 。
3 　 小 　 结
本试验结果表明 ，化肥配施有机肥后 ，土壤微生物量碳 、氮比无肥和仅施化肥处理明显增加 。 土壤微生
物量碳 、氮在玉米拔节期含量最低 ，大喇叭口期含量高 ，到灌浆期含量有所降低 。 各处理土壤微生物量碳 、
氮含量的大小顺序为 ：化肥 NPK ＋ 有机肥 ＞ 化肥 NP ＋ 有机肥 ＞ 化肥 N ＋ 有机肥 ＞ 有机肥 ＞ 化肥 NPK ＞ 化
肥 NP ＞ 化肥 N ＞ 无肥 。 有机肥与 N 、P 、K 化肥的合理配施能促进微生物生长繁殖 ，微生物量增大 ，提高了
土壤养分容量和供应强度 。 产量与土壤微生物量呈显著正相关 ，可作为施肥对玉米田土壤肥力影响的灵敏
生物指标 。
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５４　 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １５ 卷