长期不同施肥制度对土壤微生物生物量碳、氮、磷的影晌

中国农业大学学报2009,14(3):63-68JournalofChinaAgriculturalUniversity长期不同施肥制度对土壤微生物生物量碳、氮、磷的影晌刘恩科1，2梅旭荣]，2.赵秉强3李秀英3刘家基4胡其华4(1.中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京100081;2.农业部旱作节水农业重点开放实验室，北京100081;3.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京100081;4.山东省烟台市福山区农林局，山东烟台265500)摘要通过设置在北京昌平区的长期肥料定位试验，研究16年的长期不同施肥制度下，土壤微生物生物量碳、氮、磷的状况。试验设置冬小麦夏玉米复种连作和小麦-玉米→小麦大豆复种轮作2种不同种植制度以及长期撂荒处理(CKO)，其中冬小麦-夏玉米复种连作种植制度(种植方式1)包括4个施肥处理，分别为:对照(CK，不施肥，但种植作物)、氮磷钟(NPK)、氮磷何十猪成肥(NPK+M)、氮磷匆+玉米秸杆(NPK+S);小麦玉米→小麦大豆复种轮作种植制度(种植方式II)包括1个施月巴处理为氮磷何+种植方式II(NPKF)。试验结果表明:1)长期撂荒土壤的有机质和全氮的含量、微生物量碳(SMB-C)和氮(SMB-N)均显著高于2种不同种植制度的农田土壤，但土壤微生物生物量磷含量较低;2)2种不同的种植制度中，施肥处理(NPK、NPKM、NPKS和NPKF)农田的土壤养分含量、微生物量生物量碳、氮、磷均高于不施肥但种植的农田(CK)，与CK相比，NPK、NPK+M、NPK+S和NPKF处理的微生物量生物量碳增加了26%、70%、36%和46%，微生物量生物量氮增加了92%、251%、130%和159%，以及微生物量生物量磷增加了519%、1495%、898%和712%;3)小麦-玉米→小麦大豆复种轮作并且施氮磷勿肥(NPKF)农田的土壤微生物量生物量破、氮和磷高于长期小麦-夏玉米复种连作并且施氮磷匆月巳(NPK)的农田;4)在施月巳处理中(NPK、NPK+M、NPK+S和NPKF)，长期氮磷钳化肥与有机月巳配合施用的处理(NPK十M)的土壤上述指标高于其他施肥处理(NPK、NPK十S和NPKF);5)土壤微生物与土壤养分之间具有很好的相关性，其中土壤微生物生物量碳、氮与土壤有机质、全氮呈极显著的正相关，土壤微生物生物量磷与土壤全磷和速效磷呈显著正相关。关键词长期肥料试验;施肥制度;土壤微生物生物量碳;土壤微生物生物量氮;土壤微生物生物量磷中图分类号S154.36文章编号1007-4333(2009)03-0063-06文献标志码ALong-termeffectsofdifferentfertilizermanagementonmicrobialbiomassC,NandPinaFluvo-aquicsoilLlUEn-ke1.2,MEIXu-rong1.μ，ZHAOBing-qian矿，LIXiu-ying3,LlUJia-W,HUQi-hua4(1.Institute01EnvironmentandSustainableDevelopmentinAgriculture,CAAS,Beijing100081.China,2.KeyLaboratory01DrylandFarmingandWater-SavingAgriculture.MOA.Beijing100081.China,3.AgriculturalResourcesandRegio门alPlanning.chineseAcademy01AgriculturalSciences.Beijing100081.China,4.AgricultureandForestryBureau01FushanCounty.Yantai265500.China)AbstractAstudy01soilmicrobialbiomasscarbon(SMB-C),microbialbiomassnitrogen(SMB-N),andmicrobialbiomassphosphorus(SMB-P)inarablesoilswithdifferentlertilizerregimeswascarriedoutbasedona15-yearlongtermlertilizerexperimentinaFluvo-aquicsoilinBeijing.Thirteentreatmentswereestablishedin1990.Sixtreatmentswerechosenforthiswork:Fourwereinawheat-maizerotationreceivingeither门ofertilizer(CK),mineralfertilizers(NPK),mineralfertilizersplusfarmyardmanure(NPKM)orminerallertilizerswithmaizestrawincorporated(NPKS).Onetreatmentwasinawheat-maize/wheat-soybeanrotationreceivingNPK(NPKF).Theotherwasanabandonedarableland(CKO)colonizedbyweeds.Theamount(kg/hm2)01chemicalfertilizerperyearwas150N,75P205,45收稿日期2008-12-16基金项目:国家十一五科技支撑计划资助项目(2006BAD29B01，2006BAD29B02);中国博士后科学基金(20080440461)第-作者XiJ恩科，博士后，主要从事土壤肥力监测与水肥互作研究.E-mail:[e-mail]通讯作者:梅旭荣，研究员，主要从事旱作节水研究.E-mail:[e-mail]64中国农业大学学报2009年第14卷K20,and(t/hm2)22.5manureand2.25maizeslraw.Themainresullswereasfollows:ThesoilorganicC(SOC)andlolalN(STN)aswellasmicrobialbiomassCandNwerehigherinlong-lerm(15years)abando门edarablesoilslhanincullivaledarablesoils.However,lhemicrobialbiomassPinlhefallowsoilwaslowerlhanlhalinlrealmenlswilhferlilizerapplicalion.ThesoilnulrienlconcenlralionandmicrobialbiomassC,NandPwerehigherinlrealmenlswilhferlilizerapplicalion(NPK、NPKM、NPKSandNPKF)lhanlhenoferlilizerlrealmenl(CK).Theabovesoilparamelerswerealsohigherinwheal-maize/wheal-soybeanrolalionlhanconlinuouswheal-maizecroppingsyslem.Amonglheferlilizerapplicalionlrealmenls,NPKMhadrelalivelyhighersoilnulrienlsandmicrobialbiomassC,NandPlhanolherferlilizerlrealmenls(NPK、NPKSandNPKF).Thecorrelalionbelweensoilmicrobialbiomassandsoilferlililywassignilicant.TherewasaposilivecorrelalionbelweenlhesoilmicrobialbiomassC&Nandlheconlenls01organicmatterandlolalN.AposilivecorrelalionwasalsoloundbelweenlhesoilmicrobialbiomassPandTolalPandOlsenPKeywordslong-lermlerlilizalionexperimenl;lerlilizalionsyslems;soilmicrobialbiomasscarbon;soilmicrobialbiomassnilrogen;soilmicrobialbiomassphosphorus土壤微生物生物量是指生活在土壤中微生物活体的总量[1-2J。土壤微生物生物量虽然仅占有机质的很小部分，但对氮、磷、硫循环和植物有效性的作用巨大。其一，土壤微生物不仅参与物质转化过程中的许多生化反应，而且通过自身的代谢和周转，促进养分的循环和植物有效性，成为土壤有效养分的重要来源;其二，土壤微生物本身所含的养分氮、磷、硫等是植物潜在有效的。因此，微生物生物量是土壤养分的储备库[3J。土壤微生物虽然比例较低，但其对外界条件变化敏感，故能够非常及时反映土壤管理变化[4J土壤微生物量碳、氮、磷是土壤碳素、氮素和磷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[5J。研究土壤微生物生物量有助于我们系统地了解土壤肥力的形成及演变机制，弄清土地利用、环境因子及农业措施对土壤肥力的影响，为土壤培肥及养分诊断提供理论和技术指导。长期的肥料试验能够长期、系统、客观地研究土壤肥力、肥料效益的变化规律[6-7J近20年来，人们在重视研究长期施肥对土壤物理与化学性质影响的同时，也不断加强了长期施肥对土壤微生物学特性影响的研究。Manjaiah和Dhyan[8J经过27年长期试验研究表明，认为化肥与有机肥合理(平衡)配施可以显著提高土壤微生物量碳、氮的含量;Kautz等[9J和李娟[叫等研究认为长期的秸秤还田以及有机肥配施可显著的提高土壤的土壤微生物量碳、氮的含量。而Timo等[I1J在德国柏林30年的长期试验研究认为，长期施用有机肥对微生物生物量以及土壤酶活性的影响较少。白震等[12J研究则认为长期施用NPK化肥降低了土壤微生物生物量碳、氨的含量。因此深入探讨长期施用化肥、有机肥、秸轩还田以及轮作等措施对土壤微生物生物量的影响，探明它们之间的相互关系是十分必要的。本研究以北京市昌平区国家褐潮土土壤肥力与肥料效益长期监测基地的长期肥料定位试验为研究平台，研究了长期不同施肥制度对土壤微生物生物量的影响，旨在探讨施肥条件与土壤微生物生物量及土壤肥力的关系，为建立合理施肥制度，提高土壤质量和实现土壤可持续利用提供理论依据。1材料与方法1.1试验点基本情况试验在北京市昌平区国家褐潮土土壤肥力与肥料效益长期监测基地大田长期肥料定位试验中心进行。该监测基地位于北纬40013'、东经116。14'，海拔高度43.5m，年平均温度11OC，二三100C积温45000C，年降雨量600mm，年蒸发量1065mm,元霜期210d，灾害性天气主要是春旱和夏季暴雨。试验始于1990年，土壤属褐潮土，当时记录耕层土壤理化性质为:有机质12.310g/kg、全氮0.805g/kg、全磷O.687g/kg、全拥14.582g/kg、速效磷4.62mg/kg、速效梆65.27mg/kg、缓效饵407.60mg/kg,pH8.2201.2试验设计试验设置冬小麦夏玉米复种连作和小麦-玉米→小麦-大豆复种轮作2种种植制度。其中冬小麦夏玉米复种连作种植制度(种植方式1)包括4个处理，分别为:1)对照CCK，不施肥，但种植作物);2)氮磷锦CNPK);3)氮磷饵十猪厨肥CNPK十M，猪服肥用量22.5t/hm2);和4)氮磷饵+玉米秸轩CNPK+S);小麦-玉米→小麦-大豆复种轮作种植制度(种第3期刘恩科等:长期不同施肥制度对土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响6