文档介绍：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1,4
1. 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41 d的室内好气培养,考查了黑土微生物活力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,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,P(C + N + P)处理土壤呼吸强度在第3 (C + N)处理在第5天达到最高值,单加C和CP (C + P)处理,在15 d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: 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2008)03-1216-05
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]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(231 mg·kg-1)或中等水平(385 mg·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( g·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