全 文 ：中国生态农业学报 2010年 3月 第 18卷 第 2期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, March 2010, 18(2): 303−306


胡可(1977~), 女, 讲师, 硕士, 主要从事土壤微生态研究。E-mail: huke311@163.com
收稿日期: 2009-04-29 接受日期: 2009-09-02
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2010.00303
生物有机肥对土壤微生物活性的影响*
胡 可 1 李华兴 2 卢维盛 2 刘远金 2 王利宾 1
(1. 山西农业大学资源环境学院 太谷 030801; 2. 华南农业大学资源环境学院 广州 510642)
摘 要 通过两次连续温室玉米盆栽试验, 研究了施用具有调节微生物功能的生物有机肥对土壤微生物数量
与活性的影响, 并利用传统平板计数法与 BIOLOG ECO 方法相结合研究生物有机肥对土壤微生物生态的影
响。结果表明, 与化肥相比, 施用生物有机肥可显著提高土壤微生物中 3大菌群的数量; AWCD值及微生物对
不同碳底物利用水平的测定结果表明, 施用生物有机肥可明显提高土壤微生物对碳源的利用率, 尤其土壤中
的羧酸、胺类和其他类碳源等。表明生物有机肥的施用能增加土壤微生物利用碳源能力, 改善微生物营养条
件, 使微生物保持较高活性, 提高土壤微生物多样性。
关键词 生物有机肥 土壤微生物生态 土壤碳源利用率 BIOLOG ECO微平板
中图分类号: S144 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2010)02-0303-04
Effect of microbial organic fertilizer application on soil microbial activity
HU Ke1, LI Hua-Xing2, LU Wei-Sheng2, LIU Yuan-Jin2, WANG Li-Bin1
(1. College of Resources and Environment, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China; 2. College of Natural Resources
and Environment, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)
Abstract Microbial organic fertilizer (which is a typical functional fertilizer) was used in a corn pot culture under greenhouse con-
dition to determine the effect of microbial organic fertilizer on soil microbial ecology via plate count and BIOLOG ECO methods.
The study shows significantly enhancement in the number of soil microbes under microbial organic fertilizer compared with chemical
fertilizer. AWCD values and carbon source utilization analyses show that microbial organic fertilizer noticeably increases carbon
source utility by microbes, especially utility of carboxylic, amino acids, and miscellaneous carbon sources. More carbon source is
used under microbial organic fertilizer application than under other treatments. Microbial organic fertilizer increases carbon source
utilization, improves soil microbial nutrient level, and also increases soil microbial community activity and diversity.
Key words Microbial organic fertilizer, Soil microbial ecology, Utilization capacity of soil carbon source, BIOLOG EOO
(Received April 29, 2009; accepted Sept. 2, 2009)
近年来, 集约化农业虽然推动了农业生产率和
作物产量的大幅度提高, 但长期大量施用化肥和化
学农药, 使土壤微生物多样性下降, 严重影响了作
物品质和产量。因此, 农业生态系统健康研究在国
际上日益受到多学科专家的关注, 已成为农业生态
学研究的热点和前沿领域之一[1−2]。土壤生态系统健
康是农业生态系统健康可持续发展的基础[3−4]。土壤
微生物生态系统是土壤生态系统的重要组成部分。
一旦土壤缺乏有机物质或有益微生物种群遭到破坏
或丧失, 势必造成土壤微生物生态系统的破坏, 导
致土传病害泛滥。良好的生态环境和持续的农业高
产, 要求建立有效的农业管理措施和手段保护土壤
和环境资源。因此多功能化、长效化及生物化的有
机肥料对调控土壤微生物群落结构, 提高土壤更新
或恢复能力, 防止土传病害等具有重要意义[5−7]。随
着现代微生物生态研究方法的出现, 越来越多学者
应用单一碳源微生物群落(BIOLOG)等先进技术研
究有机物料对土壤微生物群落多样性的影响, 以了
解微生物群落组成特征如利用不同碳底物能力等的
详细信息, 取得了一些重要进展。本文对施用具有
微生物调节功能的生物有机肥提高土壤微生物多样
性进行研究, 通过盆栽试验, 利用 BIOLOG 技术比
较生物有机肥、有机肥与化肥等对土壤微生物生态的
影响, 以期为生物有机肥的合理施用提供理论参考。
304 中国生态农业学报 2010 第 18卷


1 材料与方法
1.1 试验材料
供试生物有机肥由华南农业大学资源环境学院
微生物实验室自行研制, 养分状况见表 1。供试土壤
采自华南农业大学资源环境学院农场果园地。中壤,
pH 5.4, 有机质 16.5 g·kg−1, 速效氮 341.3 mg·kg−1,
有效磷 45.1 mg·kg−1, 速效钾 52.3 mg·kg−1。供试
作物为“辽原一号”玉米, 由华南农业大学草业中
心提供。供试化肥为尿素(含 N 46%)、氯化钾(K2O
60%)和磷酸二氢铵(P2O5 61.7%); 普通有机肥为不
加菌剂的有机肥。两种有机肥养分状况见表 1。
1.2 试验设计
试验设 4 个施肥处理: 不施肥(CK)、生物有机
肥(T1)、普通有机肥(T2)、化肥(T3), 3个施肥处理为
等量 N、P、K。各处理重复 3次。采用盆栽试验, 每
盆装 5 kg土, 按 0.20 g(N)·kg−1(土)加入各肥料, 混
匀后装盆。每盆栽种 4株玉米。试验分两次进行, 第
1次试验始于 2003年 7月 30日, 9月 14日收获; 第
2次试验始于 10月 23日, 12月 6日收获。第 2次试
验在第 1次收获后不再追加任何肥料继续进行。
1.3 测定及计算方法
第 1次试验播种当天、15 d、30 d、45 d, 第 2
次试验播种当天、22 d、45 d 取土样用于微生物
分析。
土壤细菌、真菌、放线菌总数测定采用平板计
数法 [8], 其中细菌培养基为牛肉膏蛋白胨培养基 ,
真菌培养基为 PDA真菌培养基, 放线菌培养基为高
氏一号培养基。
土壤微生物功能多样性[9]采用 BIOLOG ECO微
平板法测定。称取相当于 10 g烘干土壤的新鲜土壤,
加入 100 mL 灭菌的 0.1 mol·L－1 的磷酸缓冲液
(K2HPO4/KH2PO4, pH 7.0), 使土液比为 1∶10, 稀
释后将土壤浸提液加入到 BIOLOG ECO 微平板中,
30 ℃培养, 酶标仪测定, 计算 AWCD 值, AWCD=
[∑(C－R)]/31, 其中 C为各反应孔在 578 nm下测定
的吸光值(OD578), R为对照孔的吸光值。
用 Excel和 SAS6.12软件进行统计分析。
2 结果与讨论
2.1 不同施肥处理对土壤微生物的影响
两次试验各处理的土壤细菌、真菌和放线菌数
量见表 2。从表 2可知, 盆栽过程中土壤细菌数量最
多, 真菌与放线菌数量相近。两次试验中, 不同处理
间比较, 多为化肥处理的微生物数量显著低于生物
有机肥和普通有机肥 , 而生物有机肥的可培养细
菌、真菌和放线菌数量又多显著高于普通有机肥 ,
说明生物有机肥施用有助于土壤微生物的生长。尤
其是第 2次试验中, 与第 1次试验相比, 虽未再施肥,
施用生物有机肥的土壤微生物数量并未显著下降 ,
仍维持较高水平; 而施用普通有机肥和化肥的微生
物数量有一定程度的降低。第 2 次施用生物有机肥
处理的 3 大菌群数量仍然保持较高水平, 真菌数量
甚至超过第 1 次试验, 说明生物有机肥的施用对土
壤 3 大菌群数量有明显提高作用, 且其长效性明显
好于化肥和普通有机肥。菌群数量增加有利于提高
土壤微生物活性, 进而可以促进整个土壤生态的平
衡稳定[10−11]。

表 1 供试生物有机肥、普通有机肥养分含量
Tab. 1 Main nutrients contents of the tested microbial organic fertilizer and conventional organic fertilizer
有机肥类型 Fertilizer type 有机质
Organic matter (g·kg−1)
全氮
Total N (g·kg−1)
全磷
Total P (g·kg−1)
全钾
Total K (g·kg−1) C/N
普通有机肥 Conventional organic fertilizer 395.3 12.1 21.7 9.10 11.94
生物有机肥 Microbial organic fertilizer 400.5 11.9 22.4 9.20 12.33

表 2 各处理第 1 次和第 2 次试验土壤微生物数量的比较
Tab. 2 Soil microorganisms amount of different treatments in the first and the second test
试验次数
Test time
处理
Treatment
细菌 Bacteria
[×107 CFU·g−1(土)]
真菌 Fungi
[×105 CFU·g−1(土)]
放线菌 Actinomyces
[×105 CFU·g−1(土)]
0 d 15 d 30 d 45 d 0 d 15 d 30 d 45 d 0 d 15 d 30 d 45 d
CK 4.0d 6.5c 5.1d 3.1e 2.4d 2.3c 2.3d 2.0d 3.2d 3.5d 2.0d 2.9d
T1 6.8a 8.8a 9.6a 6.9a 5.7a 4.1b 5.6a 4.3a 5.2b 5.6b 5.5a 4.9a
T2 6.4b 7.6b 7.9b 5.2c 3.9b 4.2b 5.1a 3.6b 5.0b 5.1c 4.6b 4.1b
第 1次
The first
time
T3 4.1c 7.8b 6.8c 3.6d 3.0c 4.3b 4.6c 2.3c 3.6c 4.9c 3.9c 3.0c
0 d 22 d 45 d 0 d 22 d 45 d 0 d 22 d 45 d
CK 4.1c 4.2d 4.2b 3.3c 3.4d 2.8c 3.1c 3.0d 3.1c
T1 6.9a 8.9a 7.3a 4.9a 8.7a 4.9a 5.4a 8.0a 5.1a
T2 5.6b 6.8b 5.1b 4.1b 6.0b 3.5b 4.5b 6.0b 4.3b
第 2次
The second
time
T3 4.0c 5.8c 4.9b 3.9b 4.2c 3.3b 3.2c 4.5c 3.0c
T1 生物有机肥 Microbial organic fertilizer; T2 普通有机肥 Conventional organic fertilizer; T3化肥 Chemical fertilizer. 同次试验的同列不
同字母表示差异达 0.05显著水平 Different letters in one column of one test mean significant difference at 0.05 level. 下同 The same below.
第 2期 胡 可等: 生物有机肥对土壤微生物活性的影响 305


表 3 两次试验不同取样时间 AWCD 值比较
Tab. 3 AWCD values of two tests at different sampling time
第 1次 The first test 第 2次 The second test处理
Treatment 0 d 15 d 30 d 45 d 0 d 22 d 45 d
T1 0.171b 0.528d 1.332a 1.133a 0.746b 1.342a 1.629a
T2 0.084b 1.020b 0.871b 0.771b 0.877a 0.941b 1.095b
T3 0.345a 1.200a 0.718c 0.532c 0.756b 0.747c 0.369c
CK 0.067b 0.788c 0.336d 0.214d 0.765b 0.609d 0.254c

2.2 土壤微生物功能多样性
AWCD(Average well color development)反映了
土壤微生物对BIOLOG ECO微平板中单一碳源的总
体利用能力。土壤微生物对碳源的利用能力是表征
土壤微生物生长情况的主要指标。表 3 表明, 第 1
次试验的播种初期, AWCD值以化肥处理最高, 而其
他处理相近; 第 2次采样时, 仍以化肥处理最高, 普
通有机肥明显高于生物有机肥; 随着时间推移, 第 3
次与第 4 次采样及第 2 次试验生物有机肥和普通有
机肥 AWCD值大部分时间显著高于化肥。且在每次
试验后期生物有机肥的 AWCD值显著高于普通有机
肥。说明生物有机肥的施用提高了土壤微生物的活
性。与第 1 次试验相比, 第 2 次试验普通有机肥和
生物有机肥处理的 AWCD 值仍然处于较高水平, 且
多数时间显著高于化肥和对照, 特别是生物有机肥
AWCD 值在后两次取样最高, 说明生物有机肥提高
了土壤微生物利用碳底物的持续能力, 改善了土壤
微生物营养, 提高了土壤微生物代谢能力, 从而提
高了其活力。
土壤微生物通过消耗有机质来维持正常的生理
活动, 生理活动越强, 消耗的有机质越多[12]。本研究
将 BIOLOG ECO 微平板的 31 种单一碳底物分为 6
大类: 糖类、羧酸、氨基酸、胺和酰胺类、聚合物
和其他类(包括多元醇类, 核苷类等), 分析比较不同
试验阶段微生物对上述 6 类碳底物利用能力的差
异。从图 1可以看出, 两次试验期间, 对照的微生物
对 6 类碳源的利用率大部分时间最低, 施肥处理则
显著高于对照处理, 且施用生物有机肥和普通有机
肥高于化肥和不施肥处理, 施用生物有机肥又高于
施用普通有机肥处理。第 1 次试验中施用生物有机


图 1 第 1 次(1)和第 2 次(2)试验不同取样时间土壤微生物群落对糖类(a)、羧酸(b)、氨基酸(c)、胺类(d)
聚合物(e)和其他碳底物(f)的利用比较
Fig. 1 Utilization of sugar (a), carboxylic acid (b), amino acid (c), amino (d), polymer (e) and miscellaneous carbon sources (f)
by soil microorganisms in different sampling time under different treatments in the first (1) and the second (2) test
306 中国生态农业学报 2010 第 18卷



图 2 两次试验土壤微生物群落功能主成分分析
Fig. 2 Principal component analysis of soil microbial community in twice test

肥处理的土壤微生物对羧酸、胺类、其他类碳源的
利用率最高, 第 2 次试验则对除糖类外的其他 5 类
碳源利用率最高。生物有机肥的施用使土壤微生物
对碳水化合物的利用能力提高, 说明生物有机肥可
为土壤微生物供给更多的可利用底物, 改善土壤微
生物群落功能。且施用生物有机肥具有明显的促进
土壤微生物活性长效性的作用, 有利于土壤有效养
分的转化。
图 1表明, 第 1次试验的 30 d和第 2次试验的
22 d时各处理土壤微生物对各类碳源利用率的差异
最明显, 因此对这两个时间不同处理土壤微生物群
落利用 6 类碳源的情况进行主成分分析, 以了解不
同处理土壤微生物群落功能的相似状况(图 2)。从图
2可知, 第 1主成分 PC1对群落的贡献远远大于第 2
主成分 PC2, 因此根据 PC1 可比较各处理微生物群
落功能。第 1次试验第 30 d时, 生物有机肥与普通
有机肥在 PC1的正端方向, 化肥和对照在 PC1的负
端方向, 说明生物有机肥和普通有机肥处理的土壤
微生物群落功能相似, 而化肥处理与空白微生物群
落功能相似, 施用生物有机肥具有明显提高土壤微
生物群落功能的作用。第 2次试验的结果相同。表明
生物有机肥对增强土壤利用碳源能力有显著影响。
3 结论
施用生物有机肥可增加土壤微生物数量, 提高
微生物活性。生物有机肥本身含有益菌群, 对土壤
土著微生物有一定活化作用, 且生物有机肥基料多
为有机物, 可丰富土壤中微生物可利用营养, 增加
菌群数。BIOLOG ECO微平板测定结果表明, 生物
有机肥可提高土壤微生物利用碳底物能力, 说明施
用生物有机肥后土壤微生物营养得以改善, 代谢能
力提高, 进而竞争力加强。对 6 类碳源利用与主成
分分析进一步说明这一结果。多样性高的土壤对病
原菌具有较强的抑制作用[13], 施用生物有机肥可提
高土壤微生物活性, 改善微生物结构和功能, 从而
实现土壤微生物生态平衡, 抑制作物病害, 是一条
有效的生态调控防病途径。
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