第18卷第1期2004年2月水土保持学报Journal of So il and W ater Conservati onV o l.18N o.1Feb.,2004氮磷肥对黑土玉米农田生态系统土壤微生物量碳、氮的影响Ξ王继红1,2,刘景双1,于君宝1,王金达1(1.中国科学院东北地理与农业生态研究所,长春130021;2.吉林农业大学,长春130118)摘要:通过田间氮磷肥配施试验研究了氮磷配施对黑土玉米农田生态系统玉米不同生育时期微生物量碳、氮的影响。
微生物量随玉米不同生育期的动态变化表明,氮磷肥对微生物量碳和微生物量氮的动态影响并不同步,微生物量碳和微生物量氮变化最显著的时期均是授粉期,但此时微生物量碳是最低的谷值,而微生物量氮是最高的峰值。
不同氮磷配比对微生物量碳影响的回归分析表明,氮肥是影响微生物量碳的主导因素,无论是适量施用还是过量施用都是氮肥对微生物量碳的影响较大。
不同氮磷配比对微生物量氮影响的回归分析表明,过量氮肥的施用减少了土壤微生物量氮的含量。
磷肥无论高量和低量均能增加微生物量氮的含量,但随着施用量的增加对微生物量氮的正效应减小。
氮磷配合施用可增加土壤的微生物量氮,由此可见无论单施氮肥还是单施磷肥,过量施用对微生物量氮的增加都是不利的,只有氮磷配合施用才是增加土壤微生物量氮的有效途径。
关键词:玉米; 黑土; 农田生态系统; 氮磷肥; 土壤微生物量中图分类号:S154.3;S143.1;S143.2 文献标识码:A 文章编号:100922242(2004)0120035204Effect of Fertil iz i ng N and P on So il M icrob i a l B ioma ss Carbon and N itrogenof Black So il Corn AgroecosystemW AN G J i2hong1,2,L I U J ing2shuang1,YU Jun2bao1,W AN G J in2da1(1.Institu te of N ortheast Geog rap hy and A g ricu ltu re E cology,Ch inese A cad e m y of S ciences,Chang chun130021;2.J ilin A g ricu ltu ral U niversity,Chang chun130118)Abstract:A field experi m en t w as conducted to study the effects by m atch fertilizer N and P on m icrob ial b i om ass C and N of b lack so il agroeco system.T he resu lt of the variati on of m icrob ial b i om ass in differen t grow th p eri ods show s that the effects of fertilizer N and P on m icrob ial b i om ass C is no t sam e as on m icrob ial b i om ass N,incubati on peri od is the m o st obvi ou sly varied peri od of m icrob ial b i om ass C and N,the m icrob ial b i om ass C is at its low est bu t m icrob ial b i om ass N is at its h ighest.T he regressi on analysis indicated that fer2 tilizer N is the m ain facto r in affecting the m icrob ial b i om ass C,It show ed that the excessive u se of fertilizer N decrease the con ten t of m icrob ial b i om ass N,and fertilizer P can increase the con ten t of m icrob ial b i om ass N though it w as app lied p rop erty o r excessive,the effect decrease fo llow the increase of u se the fertilizer P. T he m atch of fertilize N and P can increase the m icrob ial b i om ass N,so w e can say that it is no t a effective w ay in increase the quan tity of m icrob ial b i om ass N by app lying fertilizer N o r fertilizer P singly,the effec2 tive w ay to increase so il m icrob ial b i om ass N is by m atch app lying of N and PKey words:co rn; b lack so il; agroeco system; fertilizer N and P; so il m icrob ial b i om ass 土壤施入化学肥料后,土壤微生物与植物之间存在既相互依存又相互制约的关系。
微生物不但能把有机养分矿化为植物可利用的无机养分,还可通过同化作用保存一部分养分。
与此同时微生物不仅在矿化同化过程中造成养分的损失,有时还存在着与植物争夺有效的无机养分。
土壤微生物是土壤有机质和土壤养分转化循环的动力,而土壤微生物量C、N是土壤碳素和氮素养分转化和循环研究中的重要参数,它们较为直观地反映了土壤微生物和土壤肥力状况。
因此土壤微生物量对了解土壤养分转化、循环具有重要的意义[1]。
同时由于微生物生长繁殖所需的最适温度、湿度及养分条件与植物相似,故可以综合反映土壤的肥力和环境质量状况[2]。
因此土壤微生物量的研究近年来已经成为养分循环和生态环境保护方面研究的热点[3～6]。
本文研究了不同氮磷配比条件下玉米不同生育期、微生物量C、N的变化,了解氮磷肥向农田生态系统的输入对碳、氮循环以及环境后果的作用,为寻求适合的氮磷肥配比和用量,使作物既有较高的产量又能保持较好的土壤环境质量。
Ξ收稿日期:2003211220基金项目:国家重大基础规划项目(1999011804-05)和吉林省科技厅资助项目(20020666)作者简介:王继红,女,生于1966年,副教授,在读博士。
主要从事土壤环境生态方面的研究工作。
表1 氮、磷2次D -饱合最优设计方案处理号N P 2O 5码值用量(kg hm 2) 码值用量(kg hm 2) 1-10-1021225-103-101103.54-0.131597.710.131544.94512250.394572.1660.3945156.881103.51 材料和方法(1)供试土壤及肥料。
田间试验在吉林农业大学教学试验场进行,供试土壤为黑土,其全氮含量1560m g kg ,全磷560m g kg ,pH 值7.08,有机质含量为22.3g kg 。
氮素肥料采用尿素,磷肥采用三料过磷酸钙为供试肥料。
(2)试验方案。
试验采用二因素四水平D 饱合最优设计方案,试验设计的编码值与施肥量见表1,共设6组氮、磷不同配比的处理。
5月8日播种,磷肥作基肥,尿素作追肥于7月2日施入。
分别在玉米不同生育时期用土钻采集0～20c m 土壤样品。
(3)分析方法。
取新鲜土样20g (相当于干土)于100m l 烧杯,并放入能抽气的真空干燥器内,再放入一只盛有无醇氯仿的小烧杯,灭菌24h [7],然后加入0.5m o l L 的K 2SO 4(土∶水为1∶4)于灭菌后的土样中,振荡0.5h ,过滤。
不灭菌土样做同样处理。
微生物C 的测定采用V ance 的FE 法[7],微生物量氮的测定参见文献[4]。
图1 玉米不同生育期微生物量C 动态变化2 结果与分析2.1 氮磷配合施用对土壤微生物量C 的影响2.1.1 玉米不同生育时期微生物量C 的动态变化 土壤微生物量C 的消长反映微生物利用土壤C 源进行自身细胞建成并大量繁殖和微生物细胞解体使有机碳矿化的过程[8]。
由图1可知,玉米整个生育期微生物量C 的变化表现出拔节期较高,拔节、授粉期逐渐降低,成熟期又逐渐上升的趋势。
这是由于玉米拔节授粉期处于夏季气温较高时期,微生物生命活动旺盛,消耗土壤中大量的C 源,同时作物生长正处旺盛季节对C 源需求较多,使构成微生物体的C 源减少。
玉米成熟期随着气温逐渐降低微生物活动减弱,作物也过了旺盛生长季节,土壤中多余的C 源又重新被固定在微生物体内,使微生物量增加。
从不同施肥处理来看,玉米从拔节期到开花期由于只施了P 肥,因此拔节期到开花期的生物量C 变化,表现出施用不同量磷肥对土壤生物量C 的影响,拔节期不同施肥量微生物量C 没有明显变化,开花期不同施肥量间微生物量碳大小顺序为5>3(6)>1(2)>4,即其生物量C 的大小与施肥量大小并不呈现线性相关性,而是中等施P 量微生物量C 最高,其次是最高施P 量,而较低施P 量甚至低于对照微生物量C 。
说明在玉米生育初期适量加入P 肥能够增加微生物量C ,而这一加入量需超过某一临界值,低于这一值反而会降低微生物量C ,施入较高量的P 肥虽然也能增加微生物量C ,但其增加幅度不如中等施P 量,这又进一步说明维持较高量的微生物量C 水平,P 肥的施用量有一个最适值,这一值即是微生物生命活动最适的环境P 量。
其原因尚不清楚有待于进一步研究。
由于从开花期开始加入了不同量的N 肥,各处理随施N 量不同表现出不同的微生物量C 变化,从开花期到授粉期不同施肥处理间微生物量碳出现分异,到成熟期不同施肥处理间微生物量C 出现明显分异,表现出单施高量氮肥、磷肥的处理2、3生物量C 低于未施肥对照,而氮磷配合施用的处理4、5、6均高于未施肥对照,处理4、5、6间的比较则表现出4>6>5的顺序。
这说明过量单施氮肥和磷肥都使土壤微生物量C 降低,而低量氮肥和低量磷肥配合(氮磷比为2∶1)施用微生物量碳最高。