关键词:
长期试验
亚热带稻田
土壤养分
微生物生物量
土壤酶活性
元素化学计量
摘要:
【目的】利用肥料长期定位试验,研究化肥与不同有机物料配施下,亚热带稻田土壤的微生物生物量碳氮磷含量、土壤胞外酶活性及其化学计量比的差异,揭示不同有机肥源对土壤微生物生物量稳定性的影响特征。【方法】依托位于湖南省宁乡市农技中心的稻田长期定位试验(始于1986年),选取5个施肥处理,分别为不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)、30%猪粪有机肥替代化肥氮(30%OM)、60%猪粪有机肥替代化肥氮(60%OM)、秸秆还田+化肥(NPKS),种植制度为一年三熟,早稻-晚稻-大麦轮作。于2022年9月晚稻成熟期采集表层(0—20 cm)土壤样品,测定土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量,微生物生物量碳、氮、磷(MBC、MBN、MBP)含量和β-葡萄糖苷酶(βG)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(ACP)活性,并计算化学计量比。【结果】长期施肥显著提高了土壤SOC、TN和TP含量,60%OM处理3个指标的增幅均最高(P<0.05),30%OM处理的增幅也显著高于NPK处理,而NPKS处理的TN增幅与NPK处理相当。3个有机无机肥配合处理之间土壤C/N无显著差异,而NPKS处理的C/P和N/P均显著高于60%OM和30%OM处理。3个有机无机肥配合处理MBC含量无显著差异,均高于NPK处理;MBN和MBP含量均以60%OM处理最高,显著高于其他处理,其次为30%OM处理,NPKS处理MBN含量高于NPK处理,而MBP含量与NPK处理相当,因而NPKS处理的MBC/MBN和MBC/MBP均显著高于两个猪粪处理,低于NPK处理。与CK相比,NPK处理仅显著增加了βG活性,而有机无机肥配施提高了土壤βG、NAG和ACP活性,30%OM处理土壤中的βG/NAG和βG/ACP显著高于NPK处理,而60%OM处理则显著低于NPK处理。相关性分析表明,土壤微生物生物量及其化学计量,以及βG和ACP活性,均与土壤碳、氮、磷含量及其化学计量呈正相关。进一步冗余分析表明,土壤TP含量和N/P是驱动土壤微生物生物量及其化学计量变化的关键因子。【结论】长期将化肥与有机肥配合施用,能显著提升稻田土壤的有机碳、全氮和全磷含量,同时增加微生物生物量和胞外酶活性。其中,以60%的猪粪替代化肥氮的效果最为突出,不仅显著提高了土壤碳、氮、磷的含量,而且显著增加了微生物生物量碳、氮、磷含量,但降低了胞外酶化学计量比,并维持较低的胞外酶化学计量平衡。因此,猪粪与氮磷钾配施通过增加土壤有机碳、氮、磷投入,维持较稳定的积累,进而提升土壤肥力,提高适应环境变化的能力。而氮磷钾与秸秆配施可能造成土壤磷素的限制,降低土壤养分的供应能力。