黑土微生物活力对不同养分的响应

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1、宋斗妍等：黑土微生物活力对不同养分的响应1219黑土微生物活力对不同养分的响应宋斗妍1,3，白震1,3，何红波1，解宏图1,2，张旭东1,2*，张明1,41.中国科学院沈阳应用生态所陆地生态过程重点实验室，辽宁沈阳110016；2.辽宁沈阳农田生态系统国家野外研究站，辽宁沈阳110016；3.中国科学院研究生院，北京100039；4.辽宁大学生命科学系，辽宁沈阳110036摘要：土壤呼吸是土壤有机碳分解的主要生物化学过程，可反映土壤有机质的分解程度及有效养分供给水平，可用于评价土壤微生物活力状况。通过设置8个养分处理，对黑土进行41d的室内好气培养，考查了黑土微生物活力

2、对不同养分响应的规律。结果表明，单加N或P以及NP组合均不能提高黑土微生物活力；单加葡萄糖能够使土壤呼吸释放的CO2累积量达到对照的10倍以上，使黑土微生物活力显著提高。在可利用碳底物充足的条件下，N的加入能够显著提高黑土微生物活力，土壤呼吸释放出的CO2累积量达到对照的13倍以上，显著促进土壤有机质中无机养分的释放，CN交互作用显著；在C和N养分都充足的条件下，P的加入才能够对黑土微生物产生激发效应。不同养分状况下，黑土微生物活力达到峰值的时间不同，表现为，CNP（C+N+P）处理土壤呼吸强度在第3d达到最高值，CN(C+N)处理在第5天达到最高值，单加C和CP(C+

3、P)处理，在15d左右达到最高值。关键词：黑土；微生物；土壤呼吸；养分中图分类号：S154.3文献标识码：A文章编号：1672-2175（2008）03-1216-05宋斗妍等：黑土微生物活力对不同养分的响应1219土壤微生物参与生态系统中营养元素的循环、有机物质的合成与分解，是土壤C、N等养分的源和库[1]，是土壤肥力质量最为灵敏指标之一。土壤呼吸是指未受扰动的土壤中产生CO2的所有代谢作用[2]，包括土壤生物和非生物两个方面的来源，而土壤微生物的呼吸是主要的来源[3]。土壤呼吸是土壤有机C分解的主要生物化学过程，通过土壤呼吸作用，土壤有机质分解，释放出无机养分供作物

4、吸收利用。土壤呼吸强度用CO2释放量表示，可以广泛地评估土壤微生物活力，土壤呼吸强度能够反映土壤中有机质的分解程度，以及土壤有效养分状况，因此，可以作为土壤微生物总的活力指标或作为评价土壤肥力的尺度。尽管土壤微生物的生长及活力受养分限制[4]，但有关土壤微生物对外源养分响应规律的研究结果并不一致。C、N等养分不足通常会抑制农田土壤微生物的生长和活力[5-6]，例如，Kowalenko等[7]室内模拟结果表明，N输入可以抑制休闲农田土壤呼吸强度、降低微生物活力。然而，Pautian和Andren[8]发现，施N与未施N处理麦田土壤具有相似的呼吸强度；Galicia等[9]

5、研究表明，在干旱季节，C、N、P的加入对土壤微生物活力没有影响。Amador[10]等认为，土壤总P质量分数处于较低(231mg·kg-1)或中等水平(385mg·kg-1)时，P的施用能够刺激土壤呼吸，铵态N的加入会抑制土壤呼吸；而在总P质量分数较高(1.473g·kg-1)的土壤中，P的加入对土壤呼吸没有影响，铵态N的加入刺激土壤呼吸。显然，土壤微生物对外源氮磷养分响应规律受土壤磷素本底值影响。农田黑土是我国主要耕作土壤之一，土质肥沃，自然肥力高，是我国粮食作物的主要产区。近年来，由于过度开垦和农业经营方式的弊端，致使黑土有机质质量分数大幅下降，影响了土壤微生物活力

6、和养分的供应状况[11]。因此，如何合理培肥黑土是一个亟待解决的关键问题。而关于黑土微生物活力对不同养分的响应研究较少，如诸葛玉平[12]研究了长期施肥对黑土呼吸过程的影响。本研究设置8个不同养分配施处理，通过对土壤呼吸过程进行室内模拟，揭示土壤微生物活力对不同养分及养分组合的响应，以期为合理培肥农田黑土提供科学依据。1材料与方法1.1供试土壤供试土壤为黑土，2006年采自吉林省公主岭市吉林省农业科学院土壤肥料研究所“国家黑土肥力与肥料效益长期定位监测基地”试验地（海拔206m，北纬43°26′、东经124°40′），土壤质地为粘壤土，土壤基本理化性质见表1。1.2土壤

7、呼吸过程模拟原土风干，捡出杂物，过2mm宋斗妍等：黑土微生物活力对不同养分的响应1219筛。设置以下8个处理：CK（对照）、C（单加C）、N（单加N）、P（单加P）、NP(N+P)、CN(C+N)、CP(C+P)、CNP(C+N+P)；每个处理设置3个重复。其中，C为10mg·g-1干土，N为1mg·g-1干土，P为0.5mg·g-1干土。养分分别以葡萄糖(C6H12O6)，硫酸铵[(NH4)2SO4]，磷酸二氢钾(KH2PO4)溶液的形式在土壤预培养一周后一次性加入，养分加入前高温灭菌（温度115℃，时间20min）。称取30g土，放入