不同施肥模式對設施菜田土壤微生物量碳、氮的影響

王文鋒，李春花，黃紹文，高　偉，唐繼偉

（1 中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所/農業部植物營養與肥料重點實驗室，北京 100081；2 天津市農業資源與環境研究所，天津 300192）

不同施肥模式對設施菜田土壤微生物量碳、氮的影響

王文鋒1，李春花1，黃紹文1*，高偉2，唐繼偉1

（1 中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所/農業部植物營養與肥料重點實驗室，北京 100081；2 天津市農業資源與環境研究所，天津 300192）

【目的】本文利用天津日光溫室蔬菜不同施肥模式定位試驗，研究了不同施肥模式對設施菜田土壤微生物量碳、氮含量的影響，為設施蔬菜高效施肥和菜田土壤可持續利用提供依據。【方法】調查在第 9 茬蔬菜（秋冬茬芹菜）和第 10 茬蔬菜（春茬番茄）進行。定位試驗設 8 個處理，分別為：1）不施氮；2）全部施用化肥氮（4/4CN）；3）3/4 化肥氮+1/4 豬糞氮（3/4CN+1/4PN）；4）2/4 化肥氮+2/4 豬糞氮（2/4CN+2/4PN）；5）1/4 化肥氮+3/4 豬糞氮（1/4CN+3/4PN）；6）2/4 化肥氮+1/4 豬糞氮+1/4 秸稈氮（2/4CN+1/4PN+1/4SN）；7）2/4 化肥氮+2/4 秸稈氮（2/4CN+2/4SN）；8）農民習慣施肥（CF），除不施氮肥和農民習慣施肥外，其余處理為等氮磷鉀處理。在不同生育時期，采 0—20 cm 土壤樣品，測定土壤微生物量碳、氮含量，并分析其與蔬菜產量之間的關系。【結果】兩茬蔬菜不同施肥模式土壤微生物量碳、氮含量總體上均隨生育期的推進呈先增后降的趨勢。芹菜季較高土壤微生物量碳含量出現在定植后 90 d，土壤微生物量氮較高含量出現在定植后 60 d；番茄季分別出現在定植后 20～80d 和 60 d。芹菜季 5 個有機無機肥料配施模式土壤微生物量碳、氮含量分別在 185.0～514.6和 34.3～79.1 mg/kg 之間，較化肥（4/4CN）模式平均分別增加 15.1%～81.7% 和 24.5%～100.0%，其中以配施秸稈模式土壤微生物量碳、氮含量相對較高，平均分別增加 62.0%～81.7% 和 81.1%～100.0%；番茄季 5 個有機無機肥料配施模式土壤微生物量碳、氮含量分別在 120.7～338.0 和 25.5～68.8 mg/kg 之間，較 4/4CN 模式平均分別增加 16.9%～86.9% 和 12.2%～109.3%，又以配施秸稈模式土壤微生物量碳、氮含量最高，平均分別增加61.4%～86.9% 和 78.2%～109.3%。兩季蔬菜不同生育期土壤微生物量碳、氮含量與當季蔬菜產量和定位試驗開始以來蔬菜總產量之間均呈極顯著正相關關系。【結論】同等養分投入量下，有機無機肥料配合施用提高土壤微生物量碳、氮的效果顯著好于單施化肥，又以化肥配施秸稈效果更佳；土壤微生物量碳、氮含量與設施蔬菜產量之間呈極顯著正相關關系。證明有機無機肥配施，特別是配施一定量的秸稈可有效提高土壤微生物量碳、氮含量，維持較高的菜田土壤肥力，有利于設施蔬菜的可持續和高效生產。

施肥模式；設施菜田；土壤微生物量碳、氮

設施栽培產值高，不受季節限制，種植面積不斷增加。但設施菜田過量施肥現象非常普遍，溫室內土壤養分比例失調，土壤理化性質越來越不利于蔬菜的生長。土壤微生物在土壤養分轉化中起著重要作用［1-3］，并被廣泛用作評價土壤質量和肥力的敏感指標［4-7］。

土壤中微生物量碳氮含量受許多因素的影響，如土壤類型［8］、土壤理化性質［9-10］、季節和氣候變化［11］、植被類型［12-13］和生育期［14-16］以及土地利用方式［17］等。施肥作為一項重要的農業生產措施，能顯著影響土壤微生物量碳、氮含量［18-19］。目前，國內外有關施肥措施對土壤微生物量碳氮影響的研究已有大量報道，但主要集中于玉米［20-21］、水稻［22-24］、小麥［14，25］等糧田土壤。設施菜田蔬菜種植年限［26-28］、種植制度［29-30］和施肥措施［31-32］對土壤微生物數量和區系的影響，以及不同栽培方式［33］對微生物量碳、氮的影響也有報道，而不同施肥模式對設施菜田土壤微生物量碳、氮影響方面的研究鮮見報道。本文利用設在天津的日光溫室蔬菜不同施肥模式定位試驗，研究蔬菜輪作周期內不同施肥模式土壤微生物量碳、氮動態變化特征及其與蔬菜產量之間的關系，以期尋求經濟節約、高效合理的施肥模式，為實現設施蔬菜生產的可持續發展提供依據。

1　材料與方法

1.1試驗材料

本定位試驗地點位于天津市西青區辛口鎮第六埠村，試驗區域屬暖溫帶半濕潤大陸性氣候，全年平均溫度為 11.6℃，全年日照總量為 2810 h，全年無霜期為 203 d，自然降水總量為 586 mm。供試日光溫室東西走向，長 80 m，寬 6.5 m（含0.5 m 通道），前部有通風口，白天適時敞開通風，夜間或降雨時關閉。供試土壤類型為中壤質潮土，地下水埋深為1 m。定位試驗于 2009年10 月開始（定位試驗開始時棚齡為 7年），種植制度為春茬番茄-秋冬茬芹菜輪作，試驗開始前 0—20 cm 耕層土壤基本理化性質為：有機質 25.4 g/kg，硝態氮 186.2 mg/kg，速效磷144.6 mg/kg，速效鉀 404.0 mg/kg，pH 7.9。供試芹菜（Apium graveolens）品種為文圖拉，番茄（Lycopersicon esculentum）品種為朝研 299。

1.2試驗設計

定位試驗共設 8 個處理，分別為：1）不施氮；2）全部施用化肥氮（4/4CN）；3）3/4 化肥氮+1/4 豬糞氮（3/4CN+1/4PN）；4）2/4 化肥氮+2/4 豬糞氮（2/4CN+2/4PN）；5）1/4 化肥氮+3/4 豬糞氮（1/4CN+3/4PN）；6）2/4 化肥氮+1/4 豬糞氮+1/4 秸稈氮（2/4CN+1/4PN+1/4SN）；7）2/4 化肥氮+2/4 秸稈氮（2/4CN+2/4SN）；8）農民習慣施肥（CF）。處理 2～7為大幅減施肥料的有機無機肥料配合施用模式，等氮等磷等鉀，番茄茬施用的 N、P2O5和 K2O 總量分別為 450、225 和 600 kg/hm2，芹菜茬 N、P2O5和K2O 總量分別為 450.0、300.0 和 600.0 kg/hm2。無氮處理與處理 2～7 為 等磷等鉀。農民習慣施肥處理番茄茬化肥 N、P2O5和 K2O 用量分別為 450.0、300.0和 450.0 kg/hm2，豬糞施入量為 30.0 t/hm2；芹菜茬化肥 N、P2O5和 K2O 用量分別為 450.0、600.0 和 300.0 kg/hm2，豬糞施入量為 32.0 t/hm2。春茬番茄和秋冬茬芹菜各處理的具體氮和碳投入量見表1。每個處理3次重復，隨機排列。試驗小區面積 14.4 m2（寬 2.4 m×長 6.0 m），番茄株、行距分別為 0.3 m 和 0.6 m，種植密度為 25000 株/hm2；芹菜株、行距分別為 0.20 m和 0.15 m，種植密度為 330570 株/hm2。小區間埋設PVC 板（深度 105 cm：100 cm 地下，5 cm 地上；厚度 4 mm），防止小區之間養分和水分的橫向遷移。

有機肥全部基施。番茄季處理 20% 氮肥、70%磷肥和 20% 鉀肥基施，剩余氮肥和鉀肥分別在番茄開花期、第一穗果膨大期、第二穗果膨大期和第三穗果膨大期追施，氮肥追施比例為 30%、30%、10%和 10%，鉀肥為 10%、30%、30% 和 10%，剩余磷肥在第一和第二次追肥各施入 15%；習慣施肥處理20%的氮肥和 80%的磷肥基施，其余氮磷鉀肥分4次平均追施。芹菜季 20%氮肥、70%磷肥和 20%鉀肥基施，剩余氮肥和鉀肥在芹菜 5～6 葉期、8～9 葉期和 11～12 葉期分3次追施，氮肥的追施比例為35%、35% 和 10%，鉀肥的追施比例為 10%、35%和 35%，剩余磷肥在第一次追肥時全部施入；習慣施肥處理 20% 氮肥和 100% 磷肥基施，剩余氮肥和全部鉀肥平均分3次追施。

定位試驗所施用的化肥為尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O512%）、磷酸二銨（N 18%，P2O546%）、氯化鉀（K2O 60%）、磷酸二氫鉀（P2O552%，K2O 34%）。所用商品豬糞含N 2.17%，P2O51.39%，K2O 1.63%，C 218.00 g/kg（干基），水分含量為28.9%；所用秸稈含N 1.04%、P2O50.32%、K2O 1.69%，C 426.9 g/kg（干基），水分含量為 64.9%。

基施方式為肥料撒施后旋耕入土，追施方式為肥料溶于水后隨水沖施。處理 1～7 是依據田間持水量進行灌溉，當田間持水量低于 60% 時進行灌溉；處理 8 采用習慣灌溉方式，即定期采用大水漫灌的方式。為保證灌水量的準確，每個小區均安裝有單獨的 PVC 進水管，并用水表記錄灌水量。習慣施肥處理番茄季和芹菜季灌水總量分別為 4861 和 4167 m3/hm2，其余處理番茄季和芹菜季灌水總量分別為3889 和 3334 m3/hm2。

1.3土壤樣品采集及測定方法

第 9 茬蔬菜（秋冬茬芹菜）于 2013年9月18日（芹菜基肥施用前）、10月20日（芹菜定植后 30 d）、11月20日（芹菜定植后 60 d）、12月20日（芹菜定植后 90 d）及2014年1月9日（芹菜定植后 110 d，拉秧期）采集土壤樣品。第 10 茬蔬菜（春茬番茄）于2014年1月26日（番茄施基肥前）、2月21日（番茄定植后 20 d）、3月12日（番茄定植后 40 d）、4月2日（番茄定植后 60 d）、4月22日（番茄定植后 80 d）、5月12日（番茄定植后 100 d）及6月3日（番茄定植后 120 d，拉秧期）采集土壤樣品。取樣方法是在每個小區內按 S 形布設 10 個點，用不銹鋼土鉆采取 0—20 cm 土壤樣品，立即剔除石礫和植物殘根等雜物，混合均勻，迅速過 2 mm 篩后于 4℃ 冰箱內保存，用于土壤微生物量碳、氮含量的測定。

土壤微生物量碳采用熏蒸提取-容量分析法測定［34］，計算公式為：BC（mg/kg）=EC/kEc

表1　試驗處理及其氮和碳投入量（kg/hm2）Table 1　Treatments and the corresponding N and C inputs from different sources

式中，Ec 為熏蒸土與未熏蒸土壤的差值；kEc為轉換系數，取值 0.38。

土壤微生物量氮采用熏蒸提取-全氮測定法測定［34］，計算公式為：BN（mg/kg）=EN/kEN

式中，EN為熏蒸土與未熏蒸土壤的差值；kEN為轉換系數，取值 0.45。

土壤田間持水量采用室內環刀法測定［35］：用環刀采集原狀土帶回實驗室，進行土樣吸水、排水、烘干稱重等步驟，測得土壤田間持水量。土壤基本化學性質采用常規分析方法測定［36］：土壤有機質用重鉻酸鉀-濃硫酸氧化（外加熱法），硫酸亞鐵溶液滴定法測定；土壤硝態氮采用 2 mol/L 氯化鉀溶液浸提，雙波長紫外分光光度法測定；土壤速效磷采用 0.5 mol/L NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀采用 NH4OAc 溶液浸提，原子吸收分光光度計測定；土壤 pH 采用 2.5∶1 水土比，酸度計測定。

1.4數據處理

數據采用 Microsoft Excel 2010 和 SAS 8.0 統計軟件進行分析。

2　結果與分析

2.1不同施肥模式對設施菜田土壤微生物量碳動態變化的影響

2.1.1芹菜生育期間不同施肥模式土壤微生物量碳動態變化特征由表2可以看出，芹菜生育期間不同施肥模式土壤微生物量碳含量總體上均呈先增后降的趨勢。芹菜施基肥前不同施肥模式土壤微生物量碳含量均相對較低，在 37.2～336.9 mg/kg 之間，平均為 212.6 mg/kg；芹菜定植后 90d 不同施肥模式土壤微生物量碳含量均相對較高，芹菜定植后 30、60、90 和 110d 土壤微生物量碳含量分別在 122.5～374.4、96.7～497.2、267.9～514.6 和 216.0～467.5 mg/kg 之間，平均分別為 260.4、322.1、419.4 和 318.3 mg/kg。

表2　芹菜定植后不同時間不同施肥模式土壤微生物量碳含量（mg/kg）Table 2　Soil microbial biomass carbon contents in different growth period of celery under different fertilization patterns

芹菜生育期間各取樣時期有機無機肥料配施土壤微生物量碳含量均高于單施化肥，3/4CN+1/4PN、2/4CN+2/4PN、1/4CN+3/4PN、2/4CN+1/4PN+1/4SN和 2/4CN+2/4SN 土壤微生物量碳含量較 4/4CN 分別增加 15.1%、23.9%、30.6%、62.0% 和 81.7%。

中量配施豬糞 2/4CN+2/4PN 和高量配施豬糞1/4CN+3/4PN 土壤微生物量碳含量較低量配施豬糞平均分別增加 7.7% 和 13.5%。配施秸稈土壤微生物量碳含量高于配施豬糞，2/4CN+1/4PN+1/4SN 和2/4CN+2/4SN 土壤微生物量碳含量較 1/4CN+3/4PN 平均分別增加 24.1% 和 39.2%。

大幅減施肥料的配施秸稈土壤微生物量碳含量高于高量施肥的習慣施肥，2/4CN+1/4PN+1/4SN和 2/4CN+2/4SN 土壤微生物量碳含量較習慣施肥平均分別增加 4.4% 和 24.7%。

2.1.2番茄生育期間不同施肥模式土壤微生物量碳動態變化特征表3顯示，番茄生育期間不同施肥模式土壤微生物量碳含量總體上呈先增后降的趨勢。番茄施基肥前和定植后 100、120d 不同施肥模式土壤微生物量碳含量總體相對較低，分別在 97.2～286.7、118.6～162.1 和 57.4～191.0 mg/kg 之間，平均分別為 172.9、144.8 和 140.0 mg/kg；番茄定植后 20、40、60 和 80d 不同施肥模式土壤微生物量碳含量總體相對較高，分別在 122.5～338.0、139.8～267.7、135.4～272.2 和 164.3～271.2 mg/kg 之間，平均分別為 214.3、205.1、192.1 和 226.9 mg/kg。

表3　番茄定植后不同時間不同施肥模式土壤微生物量碳含量（mg/kg）Table 3　Soil microbial biomass carbon contents under different fertilization patterns in different days after transplanting of tomato

番茄生育期間各取樣時期有機無機肥料配施模式土壤微生物量碳含量總體高于單施化肥模式，其中以配施秸稈模式（2/4CN+2/4SN、2/4CN+1/4PN+1/4SN）土壤微生物量碳含量總體上相對較高。五種有機無機肥料配施模式 3/4CN+1/4PN、2/4CN+2/4PN、1/4CN+3/4PN、2/4CN+1/4PN+1/4SN 和2/4CN+2/4SN 土壤微生物量碳含量較 4/4CN 模式平均分別增加 16.9%、25.2%、51.8%、61.4% 和86.9%。

豬糞用量較高的處理，土壤微生物量碳含量也較高。2/4CN+2/4PN 和 1/4CN+3/4PN 土壤微生物量碳含量較 3/4CN+1/4PN 平均分別增加 7.1% 和29.9%。

配施秸稈模式土壤微生物量碳含量總體高于配施豬糞模式。2/4CN+1/4PN+1/4SN 和 2/4CN+2/4SN 土壤微生物量碳含量較 1/4CN+3/4PN 平均分別增加 6.3% 和 23.1%。

配施秸稈模式施 N 量較常規施肥大幅減少了50% 多，總 C 投入增加了 10%～40%，相應地各取樣時期土壤微生物量碳含量也高于習慣施肥模式，2/4CN+1/4PN+1/4SN 和 2/4CN+2/4SN 土壤微生物量碳含量較習慣施肥平均分別增加 9.7% 和 27.1%。

2.2不同施肥模式對設施菜田土壤微生物量氮動態變化的影響

2.2.1芹菜生育期間不同施肥模式土壤微生物量氮動態變化特征表4表明，芹菜生育期不同施肥模式土壤微生物量氮含量總體上均隨生育期的推進先增后降，在芹菜定植后 60d 不同施肥模式土壤微生物量氮含量均達到最高。

表4　芹菜定植后不同時間不同施肥模式土壤微生物量氮含量（mg/kg）Table 4　Soil microbial biomass nitrogen contents in different growth period of celery under different fertilization patterns

芹菜生育期間各取樣時期有機無機肥料配施土壤微生物量氮含量均高于單施化肥，其中以配施秸稈模式（2/4CN+2/4SN、2/4CN+1/4PN+1/4SN）土壤微生物量氮含量相對較高。五種有機無機肥料配施模式 3/4CN+1/4PN、2/4CN+2/4PN、1/4CN+3/4PN、2/4CN+1/4 PN+1/4SN 和 2/4CN+2/4SN 土壤微生物量氮含量較 4/4CN 模式平均分別增加24.5%、37.2%、64.2%、81.1% 和 100.0%。

隨著豬糞用量的增加，土壤微生物量氮含量總體上呈增加的趨勢，中量配施豬糞模式 2/4CN+2/4PN 和高量配施豬糞模式 1/4CN+3/4PN 土壤微生物量氮含量較低量配施豬糞模式平均分別增加 10.2%和 31.9%。

配施秸稈模式土壤微生物量氮含量高于配施豬糞模式，2/4CN+1/4PN+1/4SN 和 2/4CN+2/4SN 土壤微生物量氮含量較高量配施豬糞模式 1/4CN+3/4PN 平均分別增加 10.3% 和 21.8%。

大幅減施肥料的高量配施秸稈土壤微生物量氮含量高于高量施肥的習慣施肥，低量配施秸稈土壤微生物量氮含量與習慣施肥的相近。2/4CN+1/4PN+1/4SN 和 2/4CN+2/4SN 土壤微生物量氮含量較習慣施肥平均分別增加 0.8% 和 11.4%。

2.2.2設施番茄生育期間不同施肥模式土壤微生物量氮動態變化特征由表5可以看出，番茄生育期間CK 和 4/4CN 土壤微生物量氮含量總體上呈先增后降的趨勢，而有機無機肥料配施模式土壤微生物量氮含量總體上呈先增后降再增的趨勢。番茄施基肥前不同施肥模式土壤微生物量氮含量均相對較低，在9.5～43.1 mg/kg 之間，平均為 28.4 mg/kg；番茄定植后 60d 不同施肥模式土壤微生物量氮含量相對較高，番茄定植后 20、40、60、80、100 和 120d 土壤微生物量氮含量分別在 10.2～52.6、13.5～57.2、23.3～68.8、11.4～48.2、22.7～50.1 和 16.2～66.1 mg/kg 之間，平均分別為 32.8、40.0、48.5、32.6、32.2 和 42.2 mg/kg。

表5　番茄定植后不同時間不同施肥模式土壤微生物量氮含量（mg/kg）Table 5　Soil microbial biomass nitrogen contents under different fertilization patterns in different days after transplanting of tomato

番茄生育期間各取樣時期有機無機肥料配施模式土壤微生物量氮含量均高于單施化肥模式，秸稈配施模式（2/4CN+1/4PN+1/4SN、2/4CN+2/4SN）又高于化肥豬糞配施模式。3/4CN+1/4PN、2/4CN+2/4PN、1/4CN+3/4PN、2/4CN+1/4 PN+1/4SN 和2/4CN+2/4SN 土壤微生物量氮含量較 4/4CN 分別增加了 12.2%、41.8%、56.5%、78.2% 和 109.3%。

豬糞用量高的處理土壤微生物量氮含量總體上也較高。與低量配施豬糞模式 3/4CN+1/4PN 相比，中量配施豬糞模式 2/4CN+2/4PN 和高量配施豬糞模式 1/4CN+3/4PN 土壤微生物量氮含量平均分別增加26.4% 和 39.2%。

配施秸稈模式土壤微生物量氮含量高于配施豬糞模式，2/4CN+1/4PN+1/4SN 和 2/4CN+2/4SN 土壤微生物量氮含量較高量配施豬糞模式 1/4CN+3/4PN 平均分別增加 14.1% 和 34.0%。

配施秸稈模式施 N 量較習慣施肥模式減少了50%，但配施秸稈處理 2/4CN+1/4 PN+1/4SN 和2/4CN+2/4SN 土壤微生物量氮含量較習慣施肥模式平均分別增加 13.5% 和 33.3%。

2.3設施菜田土壤微生物量碳氮含量與蔬菜產量之間的關系

2.3.1芹菜土壤微生物量碳、氮含量與蔬菜產量之間的相關性從表6可以看出，芹菜各取樣時期土壤微生物量碳氮含量與其產量以及前 9 茬蔬菜總產量之間均呈極顯著正相關關系，土壤微生物量碳和氮含量與第 9 茬芹菜產量之間的相關系數分別為0.71～0.88 和 0.59～0.77，與前 9 茬蔬菜總產量之間的相關系數分別為 0.72～0.88 和 0.64～0.77。

2.3.2番茄不同取樣時間土壤微生物量碳氮含量與蔬菜產量之間的相關性從表7可以看出，第 10 茬蔬菜各取樣時期土壤微生物量碳、含量與第 10 茬和前10 茬番茄總產量之間均呈極顯著正相關關系，土壤微生物量碳和氮含量與第 10 茬番茄產量之間的相關系數分別為 0.52～0.83 和 0.65～0.86，與前 10 茬番茄總產量之間相關系數分別為 0.53～0.81 和0.64～0.88。

表6　芹菜不同取樣時間土壤微生物量碳、氮含量與蔬菜產量之間的相關系數Table 6　Correlation coefficients between soil microbial biomass C， N contents in different sampling time and the yield of the ninth-season vegetable（celery）and the total vegetable yield

表7　番茄生育期間不同取樣時間土壤微生物量碳氮、含量與蔬菜產量之間的相關系數Table 7　Correlation coefficients between soil microbial biomass C， N contents with the yield of tenth-season vegetable（tomato）and total vegetable yield

3　討論

3.1不同施肥模式對設施菜田土壤微生物量碳氮含量的影響

本試驗結果表明，有機無機肥料配施較單施化肥可顯著提高設施菜田土壤微生物量碳氮含量，配施秸稈又高于配施豬糞。第 9 茬蔬菜（設施秋冬茬芹菜）生育期間，有機無機肥料配施模式（1/4CN+1/4PN、2/4CN+2/4PN、1/4CN+3/4PN、2/4CN+1/4PN+1/4SN 和 2/4CN+2/4SN）土壤微生物量碳、氮含量較單施化肥模式（4/4CN）平均分別增加15.1%～81.7% 和 24.5%～100.0%，其中配施秸稈模式土壤微生物量碳、氮含量平均分別增加62.0%～81.7% 和 81.1%～100.0%；第 10 茬蔬菜（設施春茬番茄）生育期間，土壤微生物量碳、氮較單施化肥模式平均分別增加 16.9%～86.9% 和 12.2%～109.3%，配施秸稈模式土壤微生物量碳、氮含量平均分別增加 61.4%～86.9% 和 78.2%～109.3%。施用有機肥不僅可為土壤微生物生長提供碳源、氮源和其他養分［37-38］，而且能夠提高土壤透水排水性和透氣性［39］，改善土壤微生物的生活環境。與無機肥配合施用由于增加了土壤速效養分的含量，且碳氮比例更加合理，有機無機肥料配施能夠顯著提高土壤中微生物量含量。單施無機肥對土壤養分總量沒有顯著影響［40-41］，長期施用還可能導致土壤酸化［42］，不利于土壤微生物的生長繁殖。所以，有機無機肥料配施模式土壤微生物量碳氮含量顯著高于單施化肥模式。本研究中，化肥配施秸稈模式較化肥配施豬糞模式對設施菜田土壤微生物量碳氮的提高作用更顯著。原因是土壤微生物分解有機質的適宜的碳氮比大約為 25 : 1［43］。配施豬糞模式（1/4CN+1/4PN、2/4CN+2/4PN 和 1/4CN+3/4PN）的碳氮總投入比分別為 2.5、5.0 和 7.5，配施秸稈模式（2/4CN+1/4PN+1/4SN 和 2/4CN+2/4SN）碳氮總投入比分別為 12.8 和20.5（表1），更接近 25 : 1 的碳氮總投入比，土壤微生物因碳源充足而生長繁殖迅速，因而配施秸稈模式土壤微生物量碳氮含量相對較高。

3.2設施蔬菜不同生育期土壤微生物量碳氮含量的差異

設施菜田土壤微生物量碳、氮含量受蔬菜生育期的影響顯著。第 9 茬蔬菜（秋冬茬芹菜）和第 10 茬蔬菜（春茬番茄）生育期間不同施肥模式土壤微生物量碳氮含量總體上均隨生育期的推進先增后降，且均在作物長勢較盛時，土壤微生物量碳氮含量相對較高（秋冬茬芹菜土壤微生物量碳、氮分別在定植后60 和 90d 時相對較高，分別屬于芹菜 8～9 葉期和11～12 葉期；春茬番茄土壤微生物量碳氮在番茄開花-盛果期相對較高）。不同生育期作物根系分泌物的種類和數量不同［44］，植物根系能夠分泌大約 17% 的光合作用產物于土壤中，其中大多數可被土壤微生物所利用［45］。當作物生長旺盛時，根系代謝較快，分泌較多可被微生物利用的有機化合物，這些化合物能夠維持土壤微生物群落的生長，導致土壤微生物數量的增加［46］。此外，設施蔬菜不同生育時期的溫度變化也可能對土壤微生物量碳氮含量產生影響。因為微生物的生命活動都是由一系列生物化學反應組成的，而這些反應受溫度影響又極其明顯，故溫度成了影響微生物生長繁殖的重要因素之一［47］。有研究表明，隨著溫度的升高，土壤微生物量含量降低［48-49］，土壤細菌在較高溫度（≥35℃）下大量熱變性可能是土壤微生物數量減少的原因［48］。而溫度過低也可能降低土壤微生物的活性和土壤有機質的分解速率。本研究中，秋冬茬芹菜生育期間表層土壤溫度在芹菜生長前期高于 25℃，芹菜 8～9 葉至 11～12葉期時在 10～20℃ 之間，拉秧期時低于 5℃，土壤微生物生長溫度總體上呈“較高—較適—過低”變化；春茬番茄生育期間表層土壤溫度在番茄生長前期低于 10℃，開花期至盛果期時在 15～25℃ 之間，拉秧期高于 25℃，土壤微生物生長溫度總體上呈“較低—較適—較高”趨勢。因而秋冬茬芹菜和春茬番茄生育期間土壤微生物量碳氮含量呈先增后降的趨勢可能受土壤溫度變化的影響。可見，設施蔬菜生育期間土壤微生物量碳氮動態變化是蔬菜作物生育期、土壤溫度等因素綜合作用的結果，但關于設施菜田土壤溫度對土壤微生物量碳氮含量的影響程度還有待進一步研究。

3.3設施菜田土壤微生物量碳氮與蔬菜產量的關系

土壤微生物量作為土壤養分的“庫”和“源”，是土壤肥力的一個重要指標，與作物產量的形成密切相關。已有研究表明，碳在土壤微生物量中的轉化速率比在土壤有機質中快 200 倍［3］，土壤微生物態氮是土壤氮素轉化的關鍵環節及土壤有效氮的重要組分，其消長反映了土壤的供氮特征［50］，因而土壤微生物量碳氮與土壤中有機碳、全氮和可溶性有機碳氮等密切相關［51-53］。另有研究指出，土壤微生物量碳氮與土壤中磷和鉀等養分的含量也具有極好的相關性［16，54］。可見，土壤微生物量碳氮含量可以指示土壤肥力狀況。而土壤肥力可以通過作物產量來體現，研究證明，土壤微生物量碳氮與作物產量之間關系密切。孫建等［55］對內蒙古旱作玉米田和王芳等［56］對渭北旱塬麥田土壤的研究表明，土壤微生物量碳、氮與作物產量之間分別呈極顯著和顯著相關關系。張雪艷等［33］研究了不同栽培方式對溫室連作黃瓜土壤微生物量碳氮和作物產量的影響，結果顯示，土壤微生物量碳與秋冬茬作物產量呈顯著正相關（P＜0.05），土壤微生物量氮與各茬黃瓜產量呈正相關，但未達到顯著水平。本研究結果表明，第 9 茬蔬菜（設施秋冬茬芹菜）生育期間各取樣時期土壤微生物量碳氮含量與第 9 茬蔬菜（秋冬茬芹菜）產量及前 9 茬蔬菜總產量之間均呈極顯著正相關關系；第 10 茬蔬菜（設施春茬番茄）生育期間各取樣時期土壤微生物量碳氮含量與第 10 茬蔬菜（春茬番茄）產量及前 10 茬蔬菜總產量之間也均呈極顯著正相關關系。說明了土壤微生物量碳氮作為土壤-作物兩者之間極其重要的紐帶，推動著土壤有機質和土壤養分的轉化與循環，為植物生長提供養分，促進作物產量的增加，是評價土壤肥力的敏感指標。

4　結論

1）兩季設施蔬菜（春茬番茄和秋冬茬芹菜）生育期間不同施肥模式土壤微生物量碳、氮含量總體上均呈先增后降的趨勢，且均在蔬菜長勢旺盛時（芹菜在 8 至 12 葉期，番茄在開花至盛果期），土壤微生物量碳、氮含量相對較高。

2）同等養分投入量下，兩季設施蔬菜生育期間各取樣時期有機無機肥料配施模式土壤微生物量碳、氮含量均顯著高于單施化肥模式，較單施化肥模式平均分別增加 15.1%～86.9% 和 12.2%～109.3%，其中以配施秸稈模式土壤微生物量碳、氮含量相對較高，較單施化肥模式平均分別增加61.4%～86.9% 和 78.2%～109.3%。

3）兩季設施蔬菜不同生育期土壤微生物量碳、氮含量與當季蔬菜產量和定位試驗開始以來蔬菜總產量之間均呈顯著或極顯著正相關關系。

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Effects of different fertilization patterns on microbial biomass carbon and nitrogen in greenhouse vegetable soil

WANG Wen-feng1，LI Chun-hua1，HUANG Shao-wen1*，GAO Wei2，TANG Ji-wei1
（1 Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer， Ministry of Agriculture /Institute of Agricultural Resources and Regional Planning， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100081， China； 2 Tianjin Institute of Agricultural Resources and Environment， Tianjin 300192， China）

【Objectives】A fixed-site greenhouse vegetable fertilization experiment has been carried out with rotation of tomato in spring season and celery in autumn-winter season in Tianjin city since 2009. The effects of different fertilization patterns on soil microbial biomass carbon（MBC）and microbial biomass nitrogen（MBN）were investigated in order to provide a scientific fertilization basis for sustainable and high-efficient vegetableproduction in greenhouse.【Methods】The experiment comprises eight treatments: 1）No nitrogen input（No N）；2）Complete chemical nitrogen fertilizer（4/4CN）； 3）3/4 N from chemical fertilizer， 1/4 from pig manure（3/4CN+1/4PN）； 4）2/4 N from chemical fertilizer， 2/4 from pig manure（2/4CN+2/4PN）； 5）1/4 N from chemical fertilizer， 3/4 from pig manure（1/4CN+3/4PN）； 6）2/4 N from chemical fertilizer， 1/4 from pig manure and 1/4 from straw（2/4CN+1/4PN+1/4SN）； 7）2/4 N from chemical fertilizer， 2/4 from straw（2/4CN+2/4SN）； and 8）Conventional fertilization（CF）. Except for No nitrogen and CF treatments， all the treatments were applied with the same amounts of N， P2O5and K2O nutrients， but varied proportion of nitrogen from different sources. Until this investigation， it was the ninth harvest for autumn-winter season celery and the tenth harvest for spring season tomato. 0-20 cm surface soil samples were collected， the soil MBC and MBN contents were measured at different growth stages of celery and tomato growing seasons， and their correlations with vegetable yields were analyzed.【Results】1）Soil MBC and MBN contents in different treatments increased first and then decreased during the studied periods. The relatively higher values for soil MBC and MBN contents respectively appeared at 90 and 60 days after transplanting of celery， and at 20-80 days for soil MBC and 60 days for soil MBN after transplanting of tomato. 2）In the celery season when it was in autumn-winter， the soil MBC and MBN contents were respectively 185.0-514.6 and 34.3-79.1 mg/kg， with increases of 15.1%-81.7% and 24.5%-100.0% in treatments of combined application of manure and/or straw with chemical fertilizers， compared to the 4/4CN treatment， and the highest increases for the contents of MBC and MBN in straw-incorporated treatments were 62.0%-81.7% and 81.1%-100.0%， respectively. In the tomato season when it was in spring， the soil MBC and MBN contents in the combined application of manure and/or straw with chemical fertilizers were respectively 120.7-338.0 and 25.5-68.8 mg/kg， with increases of 16.9%-86.9% and 12.2%-109.3%， compared to the 4/4 CN treatment， and the highest increase values in straw-applied treatments were 61.4%-86.9% and 78.2%-109.3%， respectively. 3）Significant correlation relationships were found between the soil MBC， MBN contents and the corresponding vegetable yield of current season and total yield since the start of the experiment.【Conclusions】Under the same input of nutrients， the increase effects in soil MBC， MBN contents are significantly higher in the fertilization patterns of combined application of manure and/or straw with chemical fertilizers. Soil MBC， MBN contents are positively and significantly correlated with the growing season and the total greenhouse vegetable yields. Therefore， the combined use of organic and inorganic fertilizers is capable of increasing the soil MBC， MBN contents and keeping the soil fertility and sustainability in greenhouse vegetable production.

fertilization patterns； greenhouse vegetable soil； microbial biomass carbon and nitrogen

S153.6+2

A

1008-505X（2016）05-1286-12

2015-01-27接受日期：2015-05-15

日期：2016-01-26

國家重點研發計劃支持項目（2016YFD0201000）；現代農業產業技術體系建設專項（CARS-25-C-11）；公益性行業（農業）科研專項（201203095）資助。

王文鋒（1988—），男，山東日照人，碩士研究生，主要從事肥料資源利用研究。

Tel：010-82108662，E-mail：huangshaowen@caas.cn