《生态农田实践与展望》连载之十八：土壤生物恢复案例

蒋高明 郭立月

1．肥料配比

  本团队于 2009 年 9 月～2010 年 10 月在弘毅生态农场进行了有机肥-化肥不同配比梯度的施肥试验，共有 3 个处理，针对土壤微生物群落结构、土壤与作物的理化性质、作物的产量与品质进行了深入的研究（李霄，2011），研究结果如下。

1）有机肥处理（M）下的土壤，其微生物群落多样性有了显著提高，PLFA种类（24 种）为化肥处理（NPK，11 种）的 2 倍以上，50%有机肥＋50%化肥处理（MNPK）下的 PLFA 种类（17 种）约为 NPK 的 1.5 倍。有机肥施用主要增加短链脂肪酸和不饱和脂肪酸的微生物。土壤微生物中真菌与革兰氏阴性菌的比例随着有机肥施用量的增加而增加，对改善土壤结构、促进土壤有机质积累等有积极作用。化肥对土壤微生物群落无积极影响。土壤微生物的生命活动可以改善土壤结构，帮助土壤中难溶元素的释放，提高植物利用土壤元素的能力。

2）有机肥施用对土壤理化性质的改善有积极作用，主要表现在：提高土壤碳氮比，M（1.05）＞MNPK（1.03）＞NPK（0.99）；稳定土壤饱和含水量：饱和含水量升高幅度 MNPK（8.28%）＜M（17.37%）＜NPK（21.63%）。此外，有机肥处理下的土壤具有更强的抵御土壤氮淋失的作用。有机肥施用量高的处理，土壤的涵养水分的能力也比其他处理高。

3）不同的施肥处理对小麦及玉米的产量与品质有显著影响。MNPK 处理明显优于 M 和 NPK 处理。经过小麦季对土壤条件的调整，在玉米季，籽粒产量为MNPK（8.04 吨/公顷）＞NPK（7.18 吨/公顷）＞M（6.84 吨/公顷）；玉米秸秆产量分别为 MNPK（7.57 吨/公顷）＞NPK（6.89 吨/公顷）＞M（6.49 吨/公顷）。

4）MNPK 处理在小麦和玉米的生物量与品质上都体现了最佳的作用，总生物量与籽粒生物量、小麦及玉米的籽粒氮含量，灌浆速率等方面均为最高。

试验说明，有机肥的施用对土壤微生物群落的组成有积极的作用，可以增加微生物的种类，增强微生物群落的多样性。这种增强作用随着有机肥施用比例的增加而更加强烈。有机肥经过肉牛肠胃的消化及堆沤腐熟，其中含有丰富的微生物源；另外，有机肥中含有丰富的有机碳，并且有机肥的施用使土质更加疏松，利于微生物，尤其是大量好氧异养菌的生存（李霄，2011）。

2．真菌/细菌试验

2010 年 7 月，小麦收获后，为了实现资源的充分利用和减少污染，本团队没有将秸秆焚烧，而是旋耕翻入土壤，而此时盛夏来临，进入雨季。秸秆与水淹都会导致微生物对底物与氧利用方式变更，进而显著影响菌群 PLFA 组成（Bossio et al.，1998）。此时，土壤中的相对含水量达到 90%以上，含水量过多，涝渍严重，不利于微生物，尤其是真菌和放线菌的生活（王龙昌 等，1998）。土壤长期处于水润状态，大量的好氧细菌因缺氧而死亡，厌氧菌过于活跃，产生还原性有毒物质（Rynk，2000），而植物根系在缺氧条件下释放乙醇等有毒物质（刘晓忠 等，1991），所以 3 种处理的微生物 PLFA 多样性都锐减（图 2-5）。

试验结果表明，有机肥的施用可以改变微生物群落结构（Bossio et al.，1998），提高土壤微生物群落的真菌细菌比，这种提高在前期的主要途径是通过提高几种真菌的含量；但与土壤微生物总量和多样性不同，土壤真菌细菌比在进入雨季后并未立刻下降，而是持续上升了一段时间（图 2-6）。利用 PLFA 法测定了进入雨季后土壤中各类微生物的 PLFA 含量，发现真菌含量无显著变化，但细菌含量明显减少，说明在本研究中小麦-玉米产田的土壤微生物中，细菌对涝渍较为敏感，含水量过高，抑制细菌群落的生活，而真菌对涝渍现象敏感度差（Wilkinson and Anderson，2001）。土壤微生物 PLFA 变动的另一个重要因素是季节变动（Toyota and Kuninaga，2005），研究证明，随着夏季来临，微生物群落结构有显著改变。

真菌因个体较大且具有菌丝等特征，可以有效地改变土壤团粒结构（龚伟 等，2007）、含水量、容重等物理性质。在菌丝体的作用下，真菌可以降解一定量的动植物残体。真菌的生命代谢中需要合成的几丁质多聚物可以成为碳元素的储库（Fontainea et al.，2011），使真菌对碳源的储备能力远远高于细菌近 30 倍（颜慧等，2008）。虽然几丁质又可以成为某些细菌的碳源（Streichsbier，1986），但整体上真菌固定下来的有机碳比较稳定，不易降解。因而较高的真菌与细菌生物量比有利于土壤有机质的积累，能够使土壤生态系统更加稳定（Vries et al.，2006）。

由此，得出如下结论：有机肥部分或全部替代化肥可增加土壤微生物，尤其是真菌的含量，能提高土壤在雨季涝渍中抵抗土质损耗的能力，从而达到稳定土壤生态环境的作用（李霄，2011）。

图 2-5 土壤微生物 PLFA 多样性时间曲线（李霄，2011）

注：竖直虚线处于2010.6.20，表示小麦季结束，进入玉米季，此时进行了第 2 次施肥。

图 2-6 土壤微生物真菌细菌比（李霄，2011）

注：竖直虚线处于2010.06.20，表示小麦季结束，进入玉米季，此时进行了第 2 次施肥。