不同有機物料復合對土壤微生物呼吸作用的影響

謝修鴻　王曉紅　劉玉偉　梁運江

摘要：采用室內培養試驗方法，研究有益復合菌與菌糠等有機物料復合對土壤微生物呼吸作用的影響。結果表明，有益復合菌與菌糠等有機物料復合均可提高土壤微生物CO2釋放量，有益復合菌與不同有機物料復合CO2釋放能力不同，以麥麩為主體采用玉米秸桿調節碳氮比處理有利于CO2釋放，以菌糠調節碳氮比處理的CO2釋放能力不及麥麩；以菌糠、麥麩、玉米秸桿為主體添加菌劑對土壤微生物CO2釋放量有影響，但差異不顯著。結果表明，以土壤微生物呼吸作用來評價土壤生物總體活性的影響，選擇適宜有益復合菌適合的有機載體非常必要。

關鍵詞：菌劑；菌糠；有機物料；土壤微生物；呼吸作用

中圖分類號： S154.3文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）01-0281-03

收稿日期：2013-05-02

基金項目：吉林省教育廳“十二五”科技計劃[編號：吉教科合字2012（259）]。

作者簡介：謝修鴻（1972—），女，吉林長春人，博士，講師，主要從事廢棄物利用與土壤改良研究。E-mail：yuxieaoran@163.com。土壤微生物是植物養料轉化、有機碳代謝及污染物降解的驅動力，在土壤肥力和生態系統中具有重要作用。土壤微生物活動中釋放CO2的過程可用來衡量土壤微生物的活性。土壤環境條件及養分耗竭狀況影響土壤微生物的數量及比例[1]。隨種植制度的演變，復種指數增加，土壤微生物活性變化，土壤性質惡化，農作物病蟲害日趨嚴重等，從而應運而生了高新生物技術研制而成的新型生物菌劑[2-6]，此類菌劑在改善土壤微生物菌群、抑制土壤病原菌繁殖、活化土壤有機與無機養分，提高肥效率、促進作物循環、長效吸收利用，改善土壤團粒結構、消除板結、提高保水保肥能力，增強抗逆能力等方面可發揮較好效果。相關菌劑與不同有機物料復合對土壤呼吸作用的影響研究較少。本試驗采用室內堿液吸收法，研究菌劑與菌糠等有機物料復合對土壤呼吸作用的影響，探尋菌劑施用適宜的有機載體，為菌劑發揮有效功能提供科學依據。

1材料與方法

1.1土壤與有機物料

土壤：采集于吉林省松原市風沙土（原種植作物：玉米）。土壤pH值為8.1，含有機質8.56 g/kg、全氮 0.47 g/kg、全磷0.45 g/kg、堿解氮42.21 mg/kg、速效磷 2.38 mg/kg。

有機物料：菌糠（以木屑為主要材料的混合菌糠：黑木耳、滑子蘑與杏孢菇混合物料）、麥麩、玉米秸稈，3種物料風干粉碎后，均過1 mm篩，供培養用。麥麩、菌糠、玉米秸稈碳氮比（C/N） 分別為12.7 ∶1、38.2 ∶1、88.7 ∶1。

1.2試驗設計

菌糠、麥麩、玉米秸稈以及通過菌糠等調節C/N的麥麩的添加量為土壤干重的5%，，設如下處理：（1）對照，菌糠（J0）；（2）菌糠添加有益復合菌（J1）；（3）菌糠調節C/N后添加有益復合菌（J2）；（4）麥麩（M0）；（5）麥麩添加有益復合菌（M1）；（6）麥麩添加玉米秸桿加有益復合菌（M2）；（7）麥麩添加菌糠加有益復合菌（M3）；（8）玉米秸稈（G1）；（9）玉米秸稈添加有益復合菌（G2），（1）以空白處理作為對照（CK）。不同處理混勻后將其含水量調至田間持水量的 60%放入培養箱中，在（28±1） ℃ 恒溫培養77 d，每隔3 d用稱重法補充水分。培養第1、2、7天及以后每間隔1周測定CO2釋放量。培養試驗土樣為鮮土，含水量 8.12%。有益復合菌購于廣州農冠。

1.3測定方法

CO2 呼吸量測定采用密閉堿液吸收法。取500 mL廣口瓶，瓶內裝有不同處理鮮樣本100 g，樣本含水量為田間持水量的70%；在此廣口瓶中放入50 mL廣口瓶，內有40 mL 0.5 mol/L NaOH溶液密封，于28 ℃恒溫箱內培養不同時間取出，以酚酞為指示劑，采用0.5 mol/L HCL 溶液滴定。同時，另取同樣容積的廣口瓶同上處理，以不加土壤作為對照。根據兩者之差，求出消耗用于吸收土壤CO2的0.5 mol/L NaOH的量。按每消耗0.1 mol/L的NaOH 1 mL相當于 2.2 mg CO2，計算出CO2釋放量。

2結果與分析

2.1有益復合菌與不同有機物料復合對土壤微生物呼吸作用的影響

未經堆肥腐熟處理的菌糠作為微生物肥料的載體是可行的[2]。以不同處理菌糠為菌劑載體對風沙土微生物呼吸的影響見圖1。結果表明，對照自調節適宜土壤含水量后，土壤微生物釋放CO2的能力1周后趨于穩定，其他不同處理菌糠與土壤混合后微生物釋放CO2量的變化趨勢基本相似，均呈雙峰變化趨勢。第7天時，各組釋放CO2量達到小高峰，CO2釋放量依次為J2>J0>J1；J0與J1處理土壤第28天時CO2釋放量均達到最高值，J1處理CO2釋放量低于J0處理；而J2處理CO2釋放量在第21天時達到高峰，且CO2釋放量比J0、J1處理分別高23.1%、26.2%。J0處理第1天釋放CO2量最低，而J1處理及J2處理CO2釋放量高，而且J2處理>J1處理。第28天前，釋放CO2的能力呈增降增的變化趨勢，第28天后釋放CO2的能力均減弱。J0、J1處理比較，CO2釋放的能力呈交替變化；而J2處理CO2釋放的能力第28天前比J0、J1處理強，28天后與J0、J1處理比較CO2釋放的能力弱，可能是前期可被微生物利用的易溶性有機物質過度消耗的結果。整個培養期間，不同處理菌糠施入土壤后，釋放CO2的能力都高于對照。

以常做菌劑載體的麥麩為添加主要有機物料，以玉米秸桿、菌糠調節其C/N后添加復合有益菌劑，CO2 釋放能力見圖2。結果表明，M0、M1、M2、M3處理CO2釋放量的變化趨勢一

致，均具有雙峰變化趨勢，以M2處理最具代表性；M0、M1處理前峰突出，后峰不明顯；而M3處理前峰比第1天弱，后峰比M2處理提前。第7天時，M0、M1處理CO2 釋放能力較強，M0處理變化趨勢先低后達最高，M1處理先高后低，其后無明顯變化；其次是M2處理，最后是M3處理。第14天時，CO2 釋放能力均下降，CO2 釋放量大小為M2>M3>M0>M1處理。第21天時，M0、M1、M3處理CO2釋放量達第二高峰，但CO2釋放能力均比第一高峰弱，CO2釋放量大小為M3>M2≈M0。第28天時，M2處理CO2釋放量達第二次高峰，但CO2釋放量比M3處理CO2釋放量達第二次高峰低。其后 28～63 d 間，不同處理CO2 釋放能力均呈下降趨勢，M2處理CO2釋放量均強于M3處理，M0、M1處理CO2釋放量交替進行，63 d后不同處理CO2 釋放能力均無明顯變化。第14天前，M3處理CO2釋放能力最弱，與菌糠含有較低的溶解性糖有關；在培養過程中，麥麩添加菌劑與否與釋放CO2的能力關系不大，與麥麩C/N小有關，本身的碳源不足。endprint

以玉米秸桿為有機物料添加復合菌劑施入土壤后，CO2 釋放能力見圖3。結果表明，G1與G2處理CO2釋放量的變化趨勢一致，具有雙峰變化趨勢，28 d前（除第14天）G2處理CO2 釋放量高于G1處理；后期第28～42天間，CO2 釋放能力相當；第42～63天間，G2處理CO2 釋放量低于G1處理；其后CO2釋放能力交錯進行，釋放能力相當。

以不同有機物料添加復合菌劑施入土壤后，CO2釋放能力見圖4，結果表明，M3、G1、G2處理CO2釋放能力變化趨勢相似。物料添加前2 d CO2 釋放能力M3處理最強。7 d 內變化平緩；而以玉米秸桿為有機物料添加復合菌劑復合的有機物料前2 d 變化平緩，第7天時CO2 釋放能力達第1天的2倍以上。第14～28天間，M3、G1、G2處理CO2 釋放能力相當，第28天后M3處理CO2 釋放能力均低于G1、G2處理。菌糠

前期CO2 釋放能力強，后期不及玉米秸桿。

2.2有益復合菌與不同有機物料復合對土壤釋放CO2-C累積量的影響

有益復合菌與不同有機物料復合物施入土壤對土壤釋放CO2-C累積量的影響見圖5。結果表明，對照最低，添加以麥麩為主要有機物料的土壤釋放CO2-C累積量最多，其次為玉米秸桿，再次為菌糠。不同處理土壤釋放CO2-C累積量為M2>M1>M0>M3>G2>G1>J1>J2>J0>CK，顯著性分析結果顯示，對照與不同處理間均達到顯著水平；J0、J1、J2處理間，M3、G1、G2處理間，M0、M1處理間差異均不顯著；M2處理與其他處理間差異均達顯著水平；J0、J1、J2處理與M3、G1、G2處理間、M0、M1處理間差異顯著；M3、G1、G2處理與M0、M1處理間均差異顯著，表明不同處理均能改善土壤呼吸作用，但以麥麩添加玉米秸桿調節C/N（25 ∶1）的M2處理效果最優，其次為添加麥麩的效果，再以麥麩添加菌糠調節

C/N（25 ∶1）和添加玉米秸桿的效果，添加菌糠效果最差。綜上所述，原因主要可能與不同物料提供微生物可利用的有效碳源不同有關，與玉米秸稈比較，菌糠施入土壤后，土壤的溶解性有機質組分水溶性碳、熱水溶性碳、溶解性酚酸均比玉米秸稈處理含量高，而可溶性糖含量前3 d較高，后期低于玉米秸稈，與麥麩比較，菌糠施入土壤前1周溶解性有機質組分水溶性碳比麥麩含量高，而熱水溶性碳、溶解性酚酸、可溶性糖含量均低于麥麩處理，1周后麥麩可溶性糖含量均高于菌糠[3]。

3討論

不同有機物料添加有益復合菌施入土壤均提高了土壤微生物的呼吸量，有益復合菌與菌糠復合施入土壤后，微生物呼吸變化以調節C/N復合物J2處理變化明顯，前28 d CO2 釋放量高，后期低，以菌糠直接添加菌劑土壤中，J1處理CO2 釋放相對平緩，CO2 釋放累積量為J1>J2>J0處理但差異不顯著。

有益復合菌與麥麩復合施入土壤后，以玉米秸桿調節 C/N，M2處理復合物CO2 釋放能力強；以菌糠調節C/N，M3處理第2次出現高峰期比玉米秸桿調節C/N復合物CO2 釋放能力提前1周，此時CO2釋放強。總體M3處理釋放能力最強；M0、M1處理CO2 釋放能力相當。

有益復合菌與玉米秸桿復合施入土壤后，玉米秸桿添加復合菌劑處理與未添加復合菌劑的玉米秸桿處理微生物呼吸變化差異不顯著，有益復合菌與菌糠前期CO2 釋放能力強，后期不及玉米秸桿。

以土壤呼吸量評價有益復合菌與有機物料復合對土壤生物活性的影響，結果表明，以木屑為主要材料的菌糠做菌劑載體前3周內發揮菌劑優勢調節其C/N是有必要的；以麥麩為主體采用玉米秸桿調節C/N處理2月內有利于CO2釋放，而以菌糠調節C/N處理的CO2釋放能力不及麥麩處理，選擇適宜有益復合菌適合的有機載體非常必要。

參考文獻：

[1]Klironomos J N. Feedback with soil biota contributes to plant rarity and invasiveness in communities[J]. Nature，2002，417：67-70.

[2]于占東，宋述堯. 稻草配施生物菌劑對大棚連作土壤的改良作用[J]. 農業工程學報，2003，19（1）：177-179.

[3]唐鳳德，蔡天革，韓士杰，等. 生物制劑對沙地樟子松苗木成活生長及生理特征的影響[J]. 生態學報，2009，29（5）：2294-2303.

[4]黃藝，姜學艷，梁振春，等. 鹽脅迫下外生菌根真菌對油松生長及生理的影響[J]. 農業環境科學學報，2006，25（6）：1475-1480.

[5]劉雯雯，姚拓，孫麗娜，等. 菌糠作為微生物肥料載體的研究[J]. 農業環境科學學報，2008，27（2）：787-791.

[6]謝修鴻，粱運江，王曉紅，等. 菌糠等物料施入風沙土對其溶解性有機質組分的動態變化影響[J]. 水土保持學報，2012，26（3）：149-153.李章成，李源洪，魏來，等. 基于SPOT5影像分析植被指數與水稻葉面積指數和產量的相關性[J]. 江蘇農業科學，2014，42（1）：284-286.endprint

以玉米秸桿為有機物料添加復合菌劑施入土壤后，CO2 釋放能力見圖3。結果表明，G1與G2處理CO2釋放量的變化趨勢一致，具有雙峰變化趨勢，28 d前（除第14天）G2處理CO2 釋放量高于G1處理；后期第28～42天間，CO2 釋放能力相當；第42～63天間，G2處理CO2 釋放量低于G1處理；其后CO2釋放能力交錯進行，釋放能力相當。

以不同有機物料添加復合菌劑施入土壤后，CO2釋放能力見圖4，結果表明，M3、G1、G2處理CO2釋放能力變化趨勢相似。物料添加前2 d CO2 釋放能力M3處理最強。7 d 內變化平緩；而以玉米秸桿為有機物料添加復合菌劑復合的有機物料前2 d 變化平緩，第7天時CO2 釋放能力達第1天的2倍以上。第14～28天間，M3、G1、G2處理CO2 釋放能力相當，第28天后M3處理CO2 釋放能力均低于G1、G2處理。菌糠

前期CO2 釋放能力強，后期不及玉米秸桿。

2.2有益復合菌與不同有機物料復合對土壤釋放CO2-C累積量的影響

有益復合菌與不同有機物料復合物施入土壤對土壤釋放CO2-C累積量的影響見圖5。結果表明，對照最低，添加以麥麩為主要有機物料的土壤釋放CO2-C累積量最多，其次為玉米秸桿，再次為菌糠。不同處理土壤釋放CO2-C累積量為M2>M1>M0>M3>G2>G1>J1>J2>J0>CK，顯著性分析結果顯示，對照與不同處理間均達到顯著水平；J0、J1、J2處理間，M3、G1、G2處理間，M0、M1處理間差異均不顯著；M2處理與其他處理間差異均達顯著水平；J0、J1、J2處理與M3、G1、G2處理間、M0、M1處理間差異顯著；M3、G1、G2處理與M0、M1處理間均差異顯著，表明不同處理均能改善土壤呼吸作用，但以麥麩添加玉米秸桿調節C/N（25 ∶1）的M2處理效果最優，其次為添加麥麩的效果，再以麥麩添加菌糠調節

C/N（25 ∶1）和添加玉米秸桿的效果，添加菌糠效果最差。綜上所述，原因主要可能與不同物料提供微生物可利用的有效碳源不同有關，與玉米秸稈比較，菌糠施入土壤后，土壤的溶解性有機質組分水溶性碳、熱水溶性碳、溶解性酚酸均比玉米秸稈處理含量高，而可溶性糖含量前3 d較高，后期低于玉米秸稈，與麥麩比較，菌糠施入土壤前1周溶解性有機質組分水溶性碳比麥麩含量高，而熱水溶性碳、溶解性酚酸、可溶性糖含量均低于麥麩處理，1周后麥麩可溶性糖含量均高于菌糠[3]。

3討論

不同有機物料添加有益復合菌施入土壤均提高了土壤微生物的呼吸量，有益復合菌與菌糠復合施入土壤后，微生物呼吸變化以調節C/N復合物J2處理變化明顯，前28 d CO2 釋放量高，后期低，以菌糠直接添加菌劑土壤中，J1處理CO2 釋放相對平緩，CO2 釋放累積量為J1>J2>J0處理但差異不顯著。

有益復合菌與麥麩復合施入土壤后，以玉米秸桿調節 C/N，M2處理復合物CO2 釋放能力強；以菌糠調節C/N，M3處理第2次出現高峰期比玉米秸桿調節C/N復合物CO2 釋放能力提前1周，此時CO2釋放強。總體M3處理釋放能力最強；M0、M1處理CO2 釋放能力相當。

有益復合菌與玉米秸桿復合施入土壤后，玉米秸桿添加復合菌劑處理與未添加復合菌劑的玉米秸桿處理微生物呼吸變化差異不顯著，有益復合菌與菌糠前期CO2 釋放能力強，后期不及玉米秸桿。

以土壤呼吸量評價有益復合菌與有機物料復合對土壤生物活性的影響，結果表明，以木屑為主要材料的菌糠做菌劑載體前3周內發揮菌劑優勢調節其C/N是有必要的；以麥麩為主體采用玉米秸桿調節C/N處理2月內有利于CO2釋放，而以菌糠調節C/N處理的CO2釋放能力不及麥麩處理，選擇適宜有益復合菌適合的有機載體非常必要。

參考文獻：

[1]Klironomos J N. Feedback with soil biota contributes to plant rarity and invasiveness in communities[J]. Nature，2002，417：67-70.

[2]于占東，宋述堯. 稻草配施生物菌劑對大棚連作土壤的改良作用[J]. 農業工程學報，2003，19（1）：177-179.

[3]唐鳳德，蔡天革，韓士杰，等. 生物制劑對沙地樟子松苗木成活生長及生理特征的影響[J]. 生態學報，2009，29（5）：2294-2303.

[4]黃藝，姜學艷，梁振春，等. 鹽脅迫下外生菌根真菌對油松生長及生理的影響[J]. 農業環境科學學報，2006，25（6）：1475-1480.

[5]劉雯雯，姚拓，孫麗娜，等. 菌糠作為微生物肥料載體的研究[J]. 農業環境科學學報，2008，27（2）：787-791.

[6]謝修鴻，粱運江，王曉紅，等. 菌糠等物料施入風沙土對其溶解性有機質組分的動態變化影響[J]. 水土保持學報，2012，26（3）：149-153.李章成，李源洪，魏來，等. 基于SPOT5影像分析植被指數與水稻葉面積指數和產量的相關性[J]. 江蘇農業科學，2014，42（1）：284-286.endprint

以玉米秸桿為有機物料添加復合菌劑施入土壤后，CO2 釋放能力見圖3。結果表明，G1與G2處理CO2釋放量的變化趨勢一致，具有雙峰變化趨勢，28 d前（除第14天）G2處理CO2 釋放量高于G1處理；后期第28～42天間，CO2 釋放能力相當；第42～63天間，G2處理CO2 釋放量低于G1處理；其后CO2釋放能力交錯進行，釋放能力相當。

以不同有機物料添加復合菌劑施入土壤后，CO2釋放能力見圖4，結果表明，M3、G1、G2處理CO2釋放能力變化趨勢相似。物料添加前2 d CO2 釋放能力M3處理最強。7 d 內變化平緩；而以玉米秸桿為有機物料添加復合菌劑復合的有機物料前2 d 變化平緩，第7天時CO2 釋放能力達第1天的2倍以上。第14～28天間，M3、G1、G2處理CO2 釋放能力相當，第28天后M3處理CO2 釋放能力均低于G1、G2處理。菌糠

前期CO2 釋放能力強，后期不及玉米秸桿。

2.2有益復合菌與不同有機物料復合對土壤釋放CO2-C累積量的影響

有益復合菌與不同有機物料復合物施入土壤對土壤釋放CO2-C累積量的影響見圖5。結果表明，對照最低，添加以麥麩為主要有機物料的土壤釋放CO2-C累積量最多，其次為玉米秸桿，再次為菌糠。不同處理土壤釋放CO2-C累積量為M2>M1>M0>M3>G2>G1>J1>J2>J0>CK，顯著性分析結果顯示，對照與不同處理間均達到顯著水平；J0、J1、J2處理間，M3、G1、G2處理間，M0、M1處理間差異均不顯著；M2處理與其他處理間差異均達顯著水平；J0、J1、J2處理與M3、G1、G2處理間、M0、M1處理間差異顯著；M3、G1、G2處理與M0、M1處理間均差異顯著，表明不同處理均能改善土壤呼吸作用，但以麥麩添加玉米秸桿調節C/N（25 ∶1）的M2處理效果最優，其次為添加麥麩的效果，再以麥麩添加菌糠調節

C/N（25 ∶1）和添加玉米秸桿的效果，添加菌糠效果最差。綜上所述，原因主要可能與不同物料提供微生物可利用的有效碳源不同有關，與玉米秸稈比較，菌糠施入土壤后，土壤的溶解性有機質組分水溶性碳、熱水溶性碳、溶解性酚酸均比玉米秸稈處理含量高，而可溶性糖含量前3 d較高，后期低于玉米秸稈，與麥麩比較，菌糠施入土壤前1周溶解性有機質組分水溶性碳比麥麩含量高，而熱水溶性碳、溶解性酚酸、可溶性糖含量均低于麥麩處理，1周后麥麩可溶性糖含量均高于菌糠[3]。

3討論

不同有機物料添加有益復合菌施入土壤均提高了土壤微生物的呼吸量，有益復合菌與菌糠復合施入土壤后，微生物呼吸變化以調節C/N復合物J2處理變化明顯，前28 d CO2 釋放量高，后期低，以菌糠直接添加菌劑土壤中，J1處理CO2 釋放相對平緩，CO2 釋放累積量為J1>J2>J0處理但差異不顯著。

有益復合菌與麥麩復合施入土壤后，以玉米秸桿調節 C/N，M2處理復合物CO2 釋放能力強；以菌糠調節C/N，M3處理第2次出現高峰期比玉米秸桿調節C/N復合物CO2 釋放能力提前1周，此時CO2釋放強。總體M3處理釋放能力最強；M0、M1處理CO2 釋放能力相當。

有益復合菌與玉米秸桿復合施入土壤后，玉米秸桿添加復合菌劑處理與未添加復合菌劑的玉米秸桿處理微生物呼吸變化差異不顯著，有益復合菌與菌糠前期CO2 釋放能力強，后期不及玉米秸桿。

以土壤呼吸量評價有益復合菌與有機物料復合對土壤生物活性的影響，結果表明，以木屑為主要材料的菌糠做菌劑載體前3周內發揮菌劑優勢調節其C/N是有必要的；以麥麩為主體采用玉米秸桿調節C/N處理2月內有利于CO2釋放，而以菌糠調節C/N處理的CO2釋放能力不及麥麩處理，選擇適宜有益復合菌適合的有機載體非常必要。

參考文獻：

[1]Klironomos J N. Feedback with soil biota contributes to plant rarity and invasiveness in communities[J]. Nature，2002，417：67-70.

[2]于占東，宋述堯. 稻草配施生物菌劑對大棚連作土壤的改良作用[J]. 農業工程學報，2003，19（1）：177-179.

[3]唐鳳德，蔡天革，韓士杰，等. 生物制劑對沙地樟子松苗木成活生長及生理特征的影響[J]. 生態學報，2009，29（5）：2294-2303.

[4]黃藝，姜學艷，梁振春，等. 鹽脅迫下外生菌根真菌對油松生長及生理的影響[J]. 農業環境科學學報，2006，25（6）：1475-1480.

[5]劉雯雯，姚拓，孫麗娜，等. 菌糠作為微生物肥料載體的研究[J]. 農業環境科學學報，2008，27（2）：787-791.

[6]謝修鴻，粱運江，王曉紅，等. 菌糠等物料施入風沙土對其溶解性有機質組分的動態變化影響[J]. 水土保持學報，2012，26（3）：149-153.李章成，李源洪，魏來，等. 基于SPOT5影像分析植被指數與水稻葉面積指數和產量的相關性[J]. 江蘇農業科學，2014，42（1）：284-286.endprint