不同施肥模式下稻田土壤微生物生物量磷对土壤有机碳和磷素变化的响应

不同施肥模式下稻田土壤微生物生物量磷 对土壤有机碳和磷素变化的响应 !
陈安磊
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" 王凯荣 " 谢小立 " 刘迎新
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（ ! 中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态重点实验室，长沙 $!%!#& ；# 青岛农业大学农业生态与环境健康研究 所，山东青岛 #’’!%( ）
摘" 要" 通过 !& 年的红壤稻田长期定位试验， 研究了不同施肥模式下土壤微生物生物量磷 （ )*+,） 对土壤有机碳和磷素变化的响应- 结果表明： 红壤稻田有机碳源的长期投入和土壤有 机碳的逐年升高使土壤微生物生物量碳 （ )*+. ） 维持在较高水平 （ / 0%% 12 ・ 32 4 ! ） ， 是稻田 4! 土壤 )*+, （ / !’5 % 12 ・ 32 ） 提高的主要原因- 长期不施磷肥条件下， 土壤全磷含量与试验 前相比显著降低 （ ! 6 %5 %& ） ， 而土壤有机磷含量平均提高了 #(5 78 ； 土壤亏损的磷形态主要 是无机磷 （ 9:+,、 ;<+,、 .=+, 和 >+, ） ， 其中 9:+, 含量处于最低水平 （ 平均 %5 & 12 ・ 32 4 ! ） -另 4! 外， 长期不施磷肥土壤的 )*+, 远高于 >:?<@ 法提取态磷 （ >:?<@+,） （ 6 A5 % 12・32 ） ， 而稻田 土壤 )*+, 与 9:+, 呈显著相关 （ ! 6 %5 %& ） ， 表明土壤微生物对稻田土壤 9:+,、 ;<+,、 .=+, 和 >+ , 的利用是促进其向有效磷方向转化的关键途径- 磷肥配合有机养分循环利用不仅提高了土 壤磷库的积累， 而且通过土壤微生物的活化有效地提高了土壤磷的有效性关键词" 红壤性水稻土" 微生物生物量磷" 土壤有机磷" 土壤无机磷 （ #%%A ） !#4#A774%’" 中图分类号" B!$! ， B&A!" 文献标识码" 9 文章编号" !%%!4(77# !"#$%&#"# %’ ()*+%,)-. ,)%(-## / 0% 01" *1-&2"# %’ %+2-&)* 3 -&4 / )& $-445 #%).# 6&4"+ 4)’7 ’"+"&0 ’"+0).)8-0)%& #5#0"(#9 .CDE 9@+:<F! ，G9EH I=F+JK@2# ，LMD LF=K+:F! ，NMO PF@2+QF@! （ ! "#$ %&’()&*()$ (+ ,-’*)(./0&1 23)(4#0(1(3$ ，567*/*-*# (+ ,-’*)(./0&1 23)/0-1*-)#，89/6#7# 20&:#;$ # 567*/*-*# (+ 23)/0-1*-)&1 <0(1(3$ &6: <6=/)(6;#6*&1 >#&1*9 ， (+ ,0/#60#7，89&6379& $!%!#& ，89/6&； ?/63:&( 23)/0-1*-)&1 @6/=#)7/*$，?/63:&( #’’!%( ，,9&6:(63，89/6&） A 489/6A BA 2..1A <0(1- ， #%%A ， :; （ !# ） ： #A774#A70<,#0+-*0：*=?<R K@ = SFST<<@ U<=J? SF<:R <QV<JF1<@T F@ RKWX:< JFY<+YJKVVF@2 J<2FK@ KS ?WXTJKVFY=: .ZF@= ，TZ< J<?VK@?<? KS 1FYJKXF=: XFK1=?? ,（ )*+,）TK KJ2=@FY . =@R , F@ J<R V=RRU ?KF:? W@R<J RFSS<J<@T S<JTF:F[=TFK@ ?U?T<1? \<J< F@]<?TF2=T<R- ^Z< J<?W:T? F@RFY=T<R TZ=T = :K@2+T<J1 F@VWT KS KJ+ 2=@FY Y=JXK@ ?KWJY<? =@R TZ< F@YJ<=?F@2 ?KF: KJ2=@FY Y=JXK@ 1=R< ?KF: 1FYJKXF=: XFK1=?? J<1=F@ =T = ZF2Z :<]<:（ )*+. / 0%% 12・32 4 ! ） ，X<F@2 = 1=F@ J<=?K@ KS TZ< F@YJ<=?< KS )*+,- O@R<J :K@2+ T<J1 [<JK YZ<1FY=: , S<JTF:F[=TFK@ ，TZ<J< \=? = ?F2@FSFY=@T R<YJ<=?< F@ ?KF: TKT=: ,（ ! 6 %5 %& ） ，XWT ?KF: KJ2=@FY , F@YJ<=?<R XU #(5 78 K@ =]<J=2<- ^Z< F@KJ2=@FY , SKJ1? F@ R<SFYFT \<J< 1=F@:U 9:+,， ;<+,，.=+, =@R >+,，\FTZ TZ< :K\<?T YK@T<@T KS 9:+,（ K@:U %5 & 12・32 4 ! K@ =]<J=2< ） - ^Z< YK@+ T<@T KS ?KF: )*+, W@R<J [<JK YZ<1FY=: , S<JTF:F[=TFK@ \=? 1WYZ ZF2Z<J TZ=@ TZ=T KS >:?<@+,- .KJJ<:=+ TFK@ =@=:U?F? ?ZK\<R TZ=T TZ<J< \=? = ?F2@FSFY=@T J<:=TFK@?ZFV（ ! 6 %5 %& ）X<T\<<@ )*+, =@R 9:+,， SJK1 \ZFYZ，FT \=? R<RWY<R TZ=T TZ< WTF:F[=TFK@ KS 9:+,，;<+,，.=+, =@R >+, XU ?KF: 1FYJKX<? YKW:R X< TZ< 3<U =VVJK=YZ KS VJK1KTF@2 TZ<?< , SKJ1? TJ=@?SKJ1<R F@TK =]=F:=X:< ,- .Z<1FY=: , S<JTF:F[=+ TFK@ YK1XF@<R \FTZ KJ2=@FY @WTJF<@T J<YUY:F@2 YKW:R @KT K@:U <@:=J2< TZ< ?KF: , VKK: ，XWT =:?K F1+ VJK]< TZ< , =]=F:=XF:FTU="5 >%+4#：J<R V=RRU ?KF:；1FYJKXF=: XFK1=?? ,；?KF: KJ2=@FY ,；?KF: F@KJ2=@FY ,（ #%%&.*!#!!%’ ） 和中国科学院知识创新工程资助项目 （ I_.L#+PG+$#7 ） !国家重点基础研究发展规划项目 !!通讯作者- D+1=F:：=:YZ<@‘ F?=- =Y- Y@ #%%’+!%+#A 收稿， #%%A+%(+!% 接受-
［ !］ 3JKK6?L 等 的 方 法" 称 取 - 份 土 样 ຫໍສະໝຸດ Baidu -4 + 5 烘 干
" 土壤微生物量及其周
转对植物有效养分起着库和源的作用， 对土壤 # 、 $、 % 和 & 的植物有效性及其在陆地生态系统中的循环
［ ’， !’ ( !) ］ 有着深刻影响 "
% 是作物生长必需的营养元素之一" 从我国施 肥制度的演变过程来看， *+ 世纪 ’+ 年代以前以自 然肥料中的磷素为土壤磷的主要来源， )+ 年代， 随 着磷肥在我国南方各地的广泛应用， 大量施入的化 学磷肥成为土壤磷的主要来源" 磷肥施用配合各阶 段有机养分 （ 自然肥料） 的循环利用形成了不同时
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应I 用I 生I 态I 学I 报I I I I I I I
I I I I I I I I I I I I !7 卷
!" 引" " 言 土壤微生物既是土壤有机质转化的执行者， 又 是植物营养元素的活性库
［ !］
#" 材料与方法 #$ !" 试验设计 供试土壤为第四纪红色粘土发育的水稻土， 采 自中国科学院桃源农业生态试验站施肥制度长期定 位试验田" !11+ 年 大 田 试 验 前 土 壤 基 本 肥 力 性 状 为： 有机碳 !’4 - 5 ・ 65 ( ! ， 全氮 !4 77 5 ・ 65 ( ! ， 全磷 +4 )+ 5 ・ 65 ( ! ， 速效磷 !)4 * 85 ・ 65 ( ! ， 9: ’4 0- ， 磷 酸铝盐磷 （ ;<,%） =!4 ) 85・65 ( ! ， 磷酸铁盐磷 （ >?,% ） !+-4 7 85 ・ 65 ( ! ， 磷酸钙盐磷 （ #@,% ） )04 - 85 ・ 65 ( ! ， 闭蓄态磷 （ A,% ） !*14 1 85 ・ 65 ( ! ， 有机磷 !))4 = 85・65 ( ! " 本研究共选用大田试验 7 个处理： !） 不施化肥， 收获物全部移出系统 （ #B ） ； *） 不施化 肥， 收获物中养分循环利用 （ #） （ 收获物中养分循环 利用简称 “ #” ） ； =） 施化肥 $， 收获物移出系统 （ $） ； -） 在施化肥 $ 的基础上， 收获物中养分循环利用 （$ C #） ； ’） 施化肥 $、 %， 收获物移出系统 （ $% ） ； )） 在 施化肥 $、 % 的基础上， 收获物中养分循环利用 （ $% C #） ； 0） 施化肥 $、 %、 B， 收获物移出系统 （ $%B ） ； 7） 在施化肥 $、 %、 B 的基础上， 收获物中养分循环利 用 （ $%B C # ） " 试验完全随机区组排列， 每处理 = 次 重复， 共 *- 个 小 区" 有 “ #” 处理冬季种植紫云英 （ !"#$%&%’(" ")*)+(" D" ） ， 春耕时将紫云英翻压入泥作 早稻基肥； 早晚稻秸秆全部直接还田； 生产稻谷的 ’+. （ !11- 年以前为 7+. ） 以及全部空秕谷粉碎后 喂猪， 猪粪尿作为第 * 年的早稻基肥" 供试肥料为尿 素 （ $： -’. ） 、 过磷酸钙 （ %* A ’ ： !*. ） 和氯化钾 （ B* A ： )+. ） " 施肥情况： !11+ —!11) 年为 $ *)*4 ’ 65・E8 ( * 、 % =14 = 65・E8 ( * 、 B !=04 + 65 ・ E8 ( * ； !110 —*++- 年为 $ !7*4 = 65 ・ E8 ( * 、 % =14 = 65・E8 ( * 、 B !104 * 65 ・ E8 ( * " 于 *++- 年早稻 成熟期大田取样， 共 *- 个土壤样品， + / *+ F8 表层 土样采回后混合均匀， 一部分新鲜样品先风干至土 壤含水量约为饱和持水量的 -+. ， 除去动、 植物残 体， 磨碎过 * 88 筛， 在标准条件下 （ *’ G ， !++. 空 气湿度的容器内） 预培养 !+ H， 用于测定土壤微生 物生物量碳和磷" 其余土样风干过筛后用于测定土 壤有机碳、 全磷、 速效磷、 有机磷及各形态无机磷含 量" #$ #" 分析方法 #$ #$ ! 土壤微生物生物量磷 （ 23,% ） 的测定 I 采用
应 用 生 态 学 报" #%%A 年 !# 月" 第 !0 卷" 第 !# 期" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " .ZF@<?< aKWJ@=: KS 9VV:F<R DYK:K2U，b<Y- #%%A ， :; （ !# ） ： #A774#A70
［ ’ ( )］ " 土壤中有相当数量的微生物具有将难 到重视 ［ *］ 溶性的磷转化为植物可利用磷的能力 ， 土壤微生
［ !- ］ ， 有机磷肥 期有机,无机相结合的农业施肥模式
和化学磷肥共同成为土壤磷的主要来源" 土壤矿物 对磷有强烈的吸附和固定作用， 因此土壤磷的植物 有效性普遍较低， 红壤稻田磷肥的当季利用率仅有 !+. / *’.［ *+］" 这表明施入土壤中的磷有 0’. / 1+. 积累在土壤中， 这种积累态磷的性质不同于土 壤中的原有磷， 对作物仍有较高的有效性" 长期以 来， 人们主要从无机 % 的吸附与解吸、 沉淀和溶解 等化学转化过程来研究土壤 % 的活化， 近年来， 微 生物对土壤养分转化及其有效性的调节作用日益受