长期施用化肥对土壤生物隐性退化的影响

侯莹

（1.陕西省土地工程建设集团有限责任公司；2.陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司；3.国土资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室；4.陕西省土地整治工程技术研究中心，陕西西安710015）

长期施用化肥对土壤生物隐性退化的影响

侯莹1,2,3,4

（1.陕西省土地工程建设集团有限责任公司；2.陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司；3.国土资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室；4.陕西省土地整治工程技术研究中心，陕西西安710015）

本文针对我国化肥施用现状，从土壤动物、微生物、酶活性三个方面阐述了长期大量施用化肥对土壤生物隐性退化的影响。结论如下：长期大量施用化肥会造成土壤动物丰度降低、数量与种类减少；在一定施用量范围内，土壤微生物会随着化肥施用量的增加而增加，超过这个范围，会抑制微生物的生长发育。长期施用化肥对土壤酶活性具有促进作用，但显著低于施用有机肥。农业生产中应减少化肥的施用，增施有机肥。

土壤动物；土壤微生物；土壤酶；化肥

在农业生产中，化肥农药投入量居高不下，利用率低下，对土壤质量和粮食生产造成了不良影响，化肥使用问题已成为当前农业生产及环境生态关注的重要议题。然而，目前的研究主要集中于化肥对土壤物理性质、化学性质的影响，多数的改良措施也是以改善土壤理化性质作为主要目的。土壤生物退化，是土壤中动物、微生物、土壤酶活性等一系列土壤生物指标的退化，其是一种隐性的退化，仅凭肉眼较难分辨。土壤生物作为土壤圈物质循环及能量流动的重要参与者，其生物活性直接反映了土壤质量。介于目前人们对土壤生物退化及其危害性重视不够，本文从长期化肥施用对农耕地土壤动物、微生物、土壤酶活性等角度的影响进行了讨论，以引起有关方面的重视，加强土壤生物隐性退化修复的研究，将土壤生物指标纳入作为土壤质量提升的一个重要指标，阻止土壤生物退化继续恶化。

1 长期施用化肥对土壤动物的影响

长期施肥可改变植物残体、根系分泌物等有机物输入土壤的种类和数量，间接使土壤动物群落组成发生改变[1]。单施大量单种氮肥会导致土壤动物数量的减少，且变化出明显的垂直结构差异，即土层化肥含量越高，土壤动物数量越少[2]。

蚯蚓作为土壤动物中常见的种类，其活动能提高土壤养分的有效性和养分周转率[3,4]。长期施用化肥会导致某些无脊椎动物（例如蚯蚓）数量的减少。Edward等人[5]早在1982年设计了3个长期试验和2个短期试验来研究蚯蚓与无机化肥之间的关系，结果表明：无机氮施用条件下土壤中蚯蚓含量最高，远远高于对照，蚯蚓数量与无机氮肥间存在着一定的相关性（r=0.9825）。而 Estevez等人[6]指出，经过 4年的玉米（Zea mays L.）——小麦（Triticum aestivum L..）——大麦（Hordeum vulgare L.）——油菜（Brassica campestris L.）轮作，N、P、K、Mg的施用对蚯蚓的影响不大。许多试验更证明，长期氮肥可导致土壤酸化、蚯蚓死亡。

曹志平等[7]在华北高产农田研究化肥投入对土壤原生动物群落丰度的影响，结果表明，化肥对原生动物丰度表现出明显的抑制作用，施用化肥处理土壤原生动物丰度显著低于不施用化肥处理，但施用化肥量对原生动物丰度无显著影响。梁文举[8]通过研究辽河平原稻田，设计了氮磷肥（NP）、氮钾肥（NK）、氮磷钾（NPK）、对照（CK）4个处理研究化肥与土壤线虫之间的关系，结果表明，各处理间线虫总数顺序为：NP＜NK＜NPK＜CK，而食细菌线虫数量顺序为：CK＞NK＞NPK＞NP。齐莎等在内蒙古典型草原上的研究得出相同结论，连续施用氮磷肥料显著降低了土壤线虫的数量[9]。2长期施用化肥对土壤微生物的影响

化肥对土壤微生物的影响已经做了大量的研究。适量的氮肥施用对微生物有利，研究表明，当适量的氮肥与纤维素结合时，可以促进真菌生长；氮肥与易分解底物结合时，促进细菌生长[10]。在一定的氮肥施用量范围内，随着施肥量的增加，作物根际微生物数量和多样性均呈增加趋势，但是超过这个范围，微生物生长受抑制，数量和多样性均呈降低趋势[11,12]。侯彦林[13]等的研究表明，氮肥施用肥土比以1∶400为界，低于这个水平时，放线菌和硝化细菌随着施氮量的增加而增加，高于这个水平时，放线菌和硝化细菌数量随着施氮量的增加显著下降，这可能与长期施用大量氮肥导致土壤酸化进而抑制微生物生长发育有关。施用化肥时间也会对土壤微生物产生影响。短期施用氮肥、磷肥对菌数和群落结构均无影响，而连续8年施用氮肥，微生物量下降了20%～30%，但微生物活性增加，连续37年施用氮、磷肥，微生物群落结构和功能均发生转变[14]。

3 长期施用化肥对土壤酶活性的影响

土壤酶是土壤生态的重要组成部分，主要来源于微生物、植物和动物的分泌物或残体，参与有机物分解、碳水化合物的转化、养分循环等，是评价土壤健康状况的重要指标。经证明，脲酶与土壤有效磷、有机碳之间呈现出极显著或显著正相关，碱性磷酸酶与全氮、有效磷、有机碳之间呈显著正相关，过氧化氢酶与全氮、有效磷呈显著负相关[15]。相比不施肥处理，长期施用化肥，土壤脲酶、磷酸酶活性增加，土壤过氧化氢酶活性显著降低。相比施用有机肥处理，土壤脲酶、磷酸酶活性显著降低。樊军等[16]在黄土高原旱地黑垆土上进行了连续16年的定位施用化肥试验，对脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、蛋白酶的分析结果表明，土壤脲酶活性随着施肥量的增加而增加，过氧化氢酶活性随着磷肥施用量的增加而降低，对照施氮水平的增加，蔗糖酶活性有降低的趋势，但较不施肥处理高。土壤碱性磷酸酶随着施氮量的增加有增加的趋势，这是由于土壤N/P基本保持一定，氮肥施用改变了土壤N/P，从而诱导土壤微生物和植物根系分泌磷酸酶，促进含量有机化合物的分解，释放更多的有效磷，以恢复N/P。长期施用化肥对蛋白酶影响不明显。

4 结论与展望

长期大量施用化肥会破坏土壤原有的生态结构，引起土壤酸化等问题，造成土壤生物隐性退化。例如，土壤动物如蚯蚓、线虫等种类与数量的减少。而缺少了土壤动物的活动，又会引起土壤紧实、团粒结构减少、有机物分解缓慢等问题，反作用于土壤，造成土壤结构、营养功能的破坏。化肥的长期大量施用影响着土壤微生物的生长发育，只有将化肥施用量控制在一定范围内，才会为微生物提供适宜的生长环境，从而促进微生物的生长发育，进而促进土壤营养元素的转化，而超出了这个范围，则会对微生物产生不利影响。化肥的施用对土壤酶活性具有促进作用，但土壤酶活性是由土壤、土壤动物、土壤植物、微生物共同作用的结果，土壤酶主要是有土壤微生物、植物、动物分泌或者残体分解而来，土壤动物、微生物的退化会减少土壤酶产生的途径，从而对土壤酶活性产生负面影响。

有机肥的施用不但会改善土壤理化性状（降低土壤密度、增加土壤孔隙度、改善土壤的持水性等），而且有机肥的施用会为土壤动物、微生物提供养分，有利于土壤生物的生长发育。有机肥对土壤原生动物丰度具有明显的促进作用[7]。朱新玉等[1]的研究表明，四川盐亭地区紫色土上秸秆还田处理和有机——无机肥配施处理土壤中线虫、蚯蚓和甲螨的个体数量显著高于施用化肥处理，而秸秆还田处理线虫、蚯蚓和甲螨的总个体数量最高，有机肥的施用有助于线虫、蚯蚓和甲螨的生长发育。曹志平[17]等在华北高产田升天系统进行不同的土壤培肥试验也得出了相似的结论：化肥投入量一定的情况下，有机物施用越多，蚯蚓生物量越大：化肥投入＜化肥+麦秸还田＜化肥+玉米秸麦秸还田＜化肥+玉米秸麦秸还田+有机肥。有机肥的施用有利于微生物生长发育和土壤酶活性的提高。林新坚[18]等在闽东红壤茶园的研究结果表明，单施化肥不利于微生物的生长和酶活性的提高，相比之下，有机——无机配施可以显著增加土壤微生物数量，提高土壤酶活性。王伟华等在湖南省宁乡县稻田的研究也得出相同结论：施用有机肥处理土壤微生物量、微生物群落结构和活性显著高于单施化肥处理。

综上所述，化肥的长期、大量施用不利于耕地资源的可持续利用。在我国化肥利用率过低的情况下，化肥的长期、大量投入不但会造成农业生产成本的增加与浪费，还会引发土壤板结、结构破坏、土壤生物退化、环境污染等问题，在农作物减产的同时带来了大量的生态问题。因此，应该减少化肥的使用，改为施用有机肥或者有机——无机配施。

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S147.3

A

10.14025/j.cnki.jlny.2017.23.045

侯莹，硕士，助理工程师，研究方向：土地工程。