決 超, 楊囡君, 王盛榮

(1.商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河南商丘 476000; 2.河南省農(nóng)村社會(huì)事業(yè)發(fā)展服務(wù)中心,河南鄭州 450003)

近年來,隨著農(nóng)業(yè)高度集約化生產(chǎn),作物長期連作種植以及化肥施用不合理造成土壤結(jié)構(gòu)破壞、養(yǎng)分供應(yīng)不均、微生物結(jié)構(gòu)失調(diào)、產(chǎn)量及品質(zhì)下降等問題,嚴(yán)重影響了我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)[1-2]。有研究表明,改變種植制度或施肥方式是解決目前困境的有效途徑[3-5]。其中,通過調(diào)整種植制度來改善土壤質(zhì)量往往需要年限較長,不能滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。因此,通過改變施肥方式提高土壤質(zhì)量,改善土壤結(jié)構(gòu)對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有更重要的意義。長期單一施用化肥會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu),造成土壤養(yǎng)分供應(yīng)不均,生物學(xué)活性降低[6-7]。而有研究表明,有機(jī)無機(jī)肥配施能夠改善土壤質(zhì)量,提高土壤微生物活性[8-9]。賴金平等的研究表明,增施有機(jī)肥能夠促進(jìn)土壤大粒徑團(tuán)聚體形成,提高團(tuán)聚體穩(wěn)定性以及大粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量[10]。張勇等的研究表明,化肥配施有機(jī)肥可以改變土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)組成,提高團(tuán)聚體穩(wěn)定性,增加土壤有機(jī)碳含量[11]。孟慶英等的研究表明,化肥配施微生物菌肥能夠提高大粒徑團(tuán)聚體含量,改變土壤真菌群落多樣性[12]。可見,增施有機(jī)肥能夠?qū)ν寥缊F(tuán)聚體及有機(jī)碳含量變化產(chǎn)生較大的影響。

土壤團(tuán)聚體是由土粒徑生物及非生物與環(huán)境因子相互作用形成,是土壤結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)物質(zhì)[13-15]。土壤團(tuán)聚體是土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量循環(huán)的重要場所,其數(shù)量和質(zhì)量直接或間接地影響土壤碳氮等元素循環(huán)與利用,是決定土壤肥力水平的重要因素[16-17]。土壤有機(jī)碳是土壤養(yǎng)分供應(yīng)和能量循環(huán)的核心物質(zhì),能夠調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力,改善土壤微生態(tài)環(huán)境,其含量高低是評價(jià)農(nóng)田土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)[18-19]。有研究發(fā)現(xiàn),土壤團(tuán)聚體通過對有機(jī)碳的包被作用將其與外界隔離,降低碳裸露,可以有效減緩有機(jī)碳分解[20]。土壤微生物參與土壤有機(jī)碳形成、分解與轉(zhuǎn)化的大多數(shù)過程,同時(shí)土壤有機(jī)碳也是微生物生命活動(dòng)所需物質(zhì)和能量的主要來源[21]。因此,探究施肥方式對土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳及微生物菌群結(jié)構(gòu)的影響有助于了解農(nóng)田土壤肥力的變化規(guī)律。

微生物菌肥具有活化有機(jī)質(zhì)、培肥地力,增加土壤生物學(xué)活性,減少環(huán)境污染等優(yōu)勢[22-23]。土壤改良基質(zhì)具有提高土壤透氣性、提升土壤蓄水保肥能力、增加土壤生物學(xué)活性等特點(diǎn)[24]。目前,無機(jī)有機(jī)肥配施對土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳影響的研究有很多,而關(guān)于化肥與微生物菌肥及土壤改良基質(zhì)配施對土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳及微生物菌系結(jié)構(gòu)影響的研究很少,且不同區(qū)域土壤類型、氣候因素不盡相同[25-26]。因此,本研究通過多年田間試驗(yàn),探究化肥與不同比例微生物菌肥及改良基質(zhì)配施對土壤團(tuán)聚體及團(tuán)聚體有機(jī)碳、微生物菌群結(jié)構(gòu)的影響,揭示不同施肥條件下土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳及微生物菌群結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律,以期為豫東地區(qū)黃潮土微生物菌肥及土壤改良基質(zhì)的合理應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2020—2022年在河南省商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院試驗(yàn)示范基地附近農(nóng)戶(116°15′E,39°28′N)進(jìn)行。該區(qū)域位于河南省東部,平均海拔53 m,屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候。年均氣溫14.2 ℃,年均日照時(shí)長2 200 h,無霜期為212 d。多年平均降水量 650～700 mm,年內(nèi)降雨分布不均,主要集中在6—9月。供試土壤為黃潮土二合土質(zhì),播種前0～20 cm土壤理化性狀：堿解氮含量為32.65 mg/kg、速效磷含量為43.21 mg/kg、有機(jī)質(zhì)含量為9.94 g/kg、速效鉀含量為134.56 mg/kg、有機(jī)碳含量為10.12 g/kg、pH值8.12;團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)：<0.053粒徑為12.55%、0.053～0.250 mm粒徑為15.85%、>0.250～2.000 mm 粒徑為21.72%、>2.000 mm粒徑為49.88%。試驗(yàn)地前茬為多年馬鈴薯—玉米輪作種植。

1.2 試驗(yàn)材料

供試馬鈴薯：中薯5號脫毒種薯(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉所);供試玉米：鄭單958(河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所);供試肥料：馬鈴薯復(fù)合肥(N、P2O5、K2O含量分別為16%、5%、21%,中農(nóng)舜天生態(tài)肥業(yè)公司);玉米復(fù)合肥(N、P2O5、K2O含量分別為10%、5%、15%,河南民豐肥業(yè)有限公司);微生物菌肥(有效活菌數(shù)≥2.0 億CFU/g,含N 5.32%、P2O53.18%、K2O 4.16%、有機(jī)質(zhì) 45.32%,棗陽美島生物科技有限公司);土壤改良基質(zhì)(由牛糞、蘑菇料和秸稈腐熟而成,含N 4.19%、P2O52.24%、K2O 1.85%、有機(jī)質(zhì) 29.19%)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理,分別為不施肥(CK),單施化肥(T1),50%化肥+50%微生物菌肥(T2),50%化肥+50%微生物菌肥+土壤改良基質(zhì)(T3),70%化肥+30%微生物菌肥(T4),70%化肥+30%微生物菌肥+土壤改良基質(zhì)(T5)。3次重復(fù),共計(jì)18個(gè)小區(qū),隨機(jī)區(qū)組排列。試驗(yàn)田種植制度為馬鈴薯—玉米輪作種植;耕作制度均為0～20 cm旋耕。其中馬鈴薯株行距35 cm×45 cm,玉米株行距30 cm×50 cm,小區(qū)面積48 m2,走道0.6 m,保護(hù)行3 m。馬鈴薯季施肥量：單施化肥600 kg/hm2;單施微生物菌肥1 200 kg/hm2;土壤改良基質(zhì)15 000 kg/hm2;玉米季施肥不做特殊處理,均為復(fù)合肥(N、P2O5、K2O含量分別為10%、5%、15%)750 kg/hm2;馬鈴薯季在整地前均作為基肥一次性施入,生育期內(nèi)不進(jìn)行追肥;玉米季復(fù)合肥70%作為基肥施入,30%在大喇叭口期進(jìn)行追肥。馬鈴生育期：4月1日至6月10日;玉米生育期：6月15日至10月8日。馬鈴薯季、玉米季田間管理措施均不做特殊處理,按照當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣進(jìn)行。

1.4 樣品采集與試驗(yàn)方法

于2022年馬鈴薯收獲期進(jìn)行土壤樣品采集。利用5點(diǎn)取樣法采集0～20 cm土層樣品,混勻后通過冰盒帶回實(shí)驗(yàn)室。撿出較大根系、石礫等雜物后,將土壤樣品分成2份,一份自然風(fēng)干,用于土壤團(tuán)聚體組成、團(tuán)聚體有機(jī)碳含量測定;另一份保存在-40 ℃冰箱,用于土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)測定。并于2021年、2022年采集土樣測定土壤有機(jī)碳含量。

采用重鉻酸鉀容量-外加熱法[27]進(jìn)行土壤有機(jī)碳及團(tuán)聚體有機(jī)碳含量測定。采用磷脂脂肪酸法[28]進(jìn)行土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)測定。采用干篩法進(jìn)行團(tuán)聚體粒徑測定,稱取風(fēng)干土樣100 g,放入從上到下裝有2.000、0.250、0.053 mm 的振蕩套篩上,利用振蕩式篩分儀在 200次/min 頻率下振蕩 10 min 后,分別稱取 <0.053、0.053～0.250、>0.250～2.000、>2.000 mm粒徑土壤質(zhì)量,計(jì)算不同粒徑質(zhì)量分?jǐn)?shù)。其中,平均質(zhì)量直徑(MWD)、幾何平均直徑(GMD)、>0.250 mm粒徑團(tuán)聚體(R0.25)含量和分形維數(shù)(D)計(jì)算公式如下[16]：

團(tuán)聚體有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率=某粒級團(tuán)聚體有機(jī)碳含量×該粒級團(tuán)聚體含量/土壤有機(jī)碳含量×100%。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用WPS Excel進(jìn)行原始數(shù)據(jù)計(jì)算、分析與作圖;采用SPSS 17.0進(jìn)行處理間差異顯著性檢驗(yàn)與相關(guān)性分析;采用canoco 5.0進(jìn)行冗余(RDA)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 化肥配施菌肥及改良基質(zhì)對土壤團(tuán)聚體組成的影響

不同施肥處理土壤團(tuán)聚體組成差異明顯(表1)。各處理土壤團(tuán)聚體以>2.000 mm粒徑為主,占比為49.21%～56.89%;其次是>0.250～2.000 mm粒徑,占比為25.17%～27.61%;0.053～0.250 mm粒徑與<0.053 mm粒徑所占比值較小,分別為11.33%～15.15%、6.61%～8.03%。與CK處理相比,不同施肥處理均可提高>2.000 mm粒徑團(tuán)聚體含量,降低 <0.053、0.053～0.250、>0.250～2.000 mm粒徑團(tuán)聚體含量。其中,T5處理>2.000 mm粒徑團(tuán)聚體含量最高,較CK處理顯著提高15.61%(P<0.05),較其他施肥處理提高11.00%～4.91%,顯著高于除T3處理外的其他施肥處理(P<0.05)。T5處理<0.053、0.053～0.250、>0.250～2.000 mm粒徑團(tuán)聚體含量均最低,較CK處理分別顯著降低17.68%、25.21%、8.84%(P<0.05);<0.053、0.053～0.250 mm粒徑團(tuán)聚體含量較其他處理分別顯著降低7.42%～13.82%、7.66%～20.66%(P<0.05);>0.250～2.000 mm粒徑團(tuán)聚體含量較T1、T2處理分別顯著降低7.60%、5.34%(P<0.05),與T3、T4處理相比均無顯著性差異。

表1 不同處理土壤團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化

2.2 化肥配施菌肥及改良基質(zhì)對土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響

不同施肥處理土壤團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑(MWD)、幾何平均直徑(GMD)、>0.250 mm粒徑團(tuán)聚體(R0.25)含量以及分形維數(shù)(D)變化較大(表2)。與CK處理相比,不同施肥處理均可提高M(jìn)WD值、GMD 值、R0.25值,降低D值。其中,T5處理MWD值、GMD值、R0.25值均最高,較CK處理分別顯著提高9.71%、12.71%、6.82%(P<0.05);MWD值、GMD值較T1處理分別顯著提高5.49%、6.40%(P<0.05);MWD值、GMD值、R0.25值較T2處理分別顯著提高6.08%、8.13%、5.42%(P<0.05),與T3、T4處理相比均無顯著性差異。T5處理D值最低,較CK處理顯著降低4.92%(P<0.05),與其他處理相比均無顯著性差異。T3處理MWD值、GMD值、R0.25值、D值與T4處理相比均無顯著性差異。

表2 不同處理土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性變化

2.3 化肥配施菌肥及改良基質(zhì)對土壤有機(jī)碳含量的影響

不同施肥年限下各處理土壤有機(jī)碳含量變化如圖1所示。施肥第1年(2020年)時(shí),與CK處理相比,不同施肥處理土壤有機(jī)碳含量均不同程度地提高,但各處理間均無顯著性差異。施肥第2年(2021年)時(shí),與CK處理相比,T3、T4、T5處理土壤有機(jī)碳含量分別顯著提高5.81%、5.15%、8.66%(P<0.05),T1、T2處理無顯著性變化;T5處理土壤有機(jī)碳含量較T1處理顯著提高7.60%(P<0.05),與T2、T3、T4處理相比均無顯著性差異。施肥第3年(2022年)時(shí),與CK處理相比,T2、T3、T4、T5處理土壤有機(jī)碳含量分別顯著提高5.64%、9.28%、7.51%、13.37%(P<0.05),T1處理無顯著性變化;T5處理土壤有機(jī)碳含量最高,較T1、T2、T4處理分別顯著提高10.80%、7.32%、5.45%(P<0.05),與T3處理相比均無顯著性差異。T3、T4處理土壤有機(jī)碳含量均顯著高于T1處理(P<0.05),而與T2處理相比均無顯著性差異。

2.4 化肥配施菌肥及改良基質(zhì)對土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的影響

不同施肥處理土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量變化如表3所示。與CK處理相比,不同施肥處理均可提高0.053～0.250、>0.250～2.000、>2.000 mm粒徑土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量,降低<0.053 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量。其中,T3處理0.053～0.250 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量最高,較CK處理顯著提高9.59%(P<0.05),較其他施肥處理提高1.78%～8.04%,顯著高于T1處理(P<0.05)。T5處理>0.250～2.000、>2.000 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均最高,較CK處理分別顯著提高12.55%、10.95%(P<0.05),較其他施肥處理分別提高3.73%～9.93%、4.01%～8.44%,其中>0.250～2.000 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳顯著高于T1、T2處理(P<0.05),>2.000 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量顯著高于T1、T2、T4處理(P<0.05)。T5處理<0.053 mm 粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量,較CK、T1處理分別顯著降低6.48%、5.24%(P<0.05),與T2、T3、T4處理相比均無顯著性差異。

表3 不同處理土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的變化

2.5 化肥配施菌肥及改良基質(zhì)對土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率的影響

不同施肥處理土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率如圖2所示。各處理土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率以>2.000 mm粒徑為主,有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率可達(dá)53.95%～61.92%;其次是>0.250～2.000 mm粒徑,有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率在23.86%～25.98%;0.053～0.250、<0.053 mm粒徑有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率較低,分別在8.98%～12.33%、5.33%～7.74%。與CK處理相比,不同施肥處理能夠提高>2.000 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率,降低0.053～0.250、<0.053、>0.250～2.000 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率。其中T5處理以>2.000 mm粒徑有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率最高,較CK處理顯著提高14.77%(P<0.05),較其他施肥處理顯著提高5.40%～10.79%(P<0.05)。不同施肥處理<0.053、0.053～0.250 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率較CK處理分別降低8.27%～31.14%、3.76%～27.90%,除T2處理0.053～0.250 mm粒徑有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率與CK處理無顯著性差異外,其他施肥處理 <0.053、0.053～0.250 mm粒徑有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率均顯著降低(P<0.05)。其中,T5處理<0.053、0.053～0.250 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率顯著最低。各處理>0.250～2.000 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率均無顯著性差異。

2.6 化肥配施菌肥及改良基質(zhì)對土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)的影響

不同施肥處理土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)變化如表4所示。與CK處理相比,不同施肥處理均可提高土壤細(xì)菌、放線菌、總菌量、革蘭氏陰性菌生物量以及細(xì)菌/真菌比值,降低真菌生物量。其中T5處理細(xì)菌、放線菌生物量以及細(xì)菌/真菌比值均最高,較CK處理分別顯著(P<0.05)提高6.81%、12.42%、15.79%,較其他施肥處理分別提高1.62%～4.39%、4.88%～9.55%、3.94%～9.09%,放線菌生物量顯著高于T1、T2、T3處理(P<0.05),細(xì)菌/真菌比值顯著高于T1、T2處理(P<0.05)。T3、T5處理革蘭氏陽性菌均最高值,較CK處理顯著提高12.55%(P<0.05),較T1、T2、T4處理分別顯著提高9.35%、14.96%、7.60%(P<0.05)。T3處理 G+/G-比值較CK處理顯著提高11.86%(P<0.05),較T1、T2、T4處理分別顯著提高13.79%、20.00%、11.86%(P<0.05),與T5處理相比無顯著性差異。T5處理真菌生物量最低,較CK處理顯著降低7.61%(P<0.05),與其他施肥處理相比無顯著性差異。各處理總菌量、革蘭氏陰性菌生物量均無顯著性差異。

表4 不同處理土壤微生物菌群生物量變化

2.7 不同施肥措施條件下土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率與土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性指標(biāo)的相關(guān)性分析

由表5可知,不同粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率與土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性存在一定的相關(guān)關(guān)系。其中>2 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率與土壤團(tuán)聚體MWD值、GMD值、R0.25值呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01),與D值呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01);<0.053 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率與土壤團(tuán)聚體MWD值、GMD值、R0.25值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05),與D值呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05);0.053～0.25、>0.25～2 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率與土壤團(tuán)聚體MWD值、GMD值、R0.25值、D值均呈無顯著性相關(guān)關(guān)系。由此可見,合理施肥不僅能夠明顯促進(jìn)大團(tuán)聚體形成,提高土壤團(tuán)聚體MWD值、GMD值、R0.25值,降低D值,提升土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性,還有利于提高大團(tuán)聚體有機(jī)碳的相對貢獻(xiàn)率。

表5 土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率與團(tuán)聚體穩(wěn)定性的相關(guān)性分析

2.8 土壤微生物區(qū)系與土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的冗余分析

為進(jìn)一步分析土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與土壤團(tuán)聚體之間的相關(guān)關(guān)系,利用土壤微生物群落菌群結(jié)構(gòu)與土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性指標(biāo)進(jìn)行冗余分析(RDA)。結(jié)果表明,圖3能夠在排序軸1、軸2累積變量55.26%水平上解釋不同施肥措施條件下土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性變化對土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)變化的影響。圖中各空間處理點(diǎn)較為分散,表明不同施肥處理土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性變化對土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)的影響不同。從表征各指標(biāo)的空心箭夾角關(guān)系可知,土壤細(xì)菌、放線菌、總菌量、革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌與MWD值、GMD值、R0.25值呈正相關(guān)關(guān)系,與D值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;土壤真菌和革蘭氏陰性菌與D值呈正相關(guān)關(guān)系,與MWD值、GMD值、R0.25值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。而從表6可知,R0.25值的結(jié)解釋度為43.2%,貢獻(xiàn)度為76.4%,遠(yuǎn)高于其他穩(wěn)定性指標(biāo)。說明不同施肥措施條件下大粒徑團(tuán)聚體的變化是引起土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)變化的主要因素,且影響是極顯著的(P=0.002)。由此說明,土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)與土壤團(tuán)聚體變化密切相關(guān)。

表6 冗余分析中的正向選擇結(jié)果

3 討論

不同粒徑土壤團(tuán)聚體對土壤養(yǎng)分供應(yīng)、生物活性具有不同的作用,且不同粒徑團(tuán)聚體比例對土壤孔隙度有較大的影響[1]。土壤團(tuán)聚體MWD、GMD、R0.25值、D值是表征土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的重要指標(biāo),其中MWD、GMD、R0.25值越大,大粒徑團(tuán)聚體含量越高,團(tuán)聚體穩(wěn)定性越強(qiáng),而D值越小,土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定[29]。本研究中,不同施肥處理均可提高 >2.000 mm 粒徑團(tuán)聚體含量以及團(tuán)聚體MWD值、GMD值、R0.25值,降低D值,其中,70%化肥配施30%微生物菌肥及改良基質(zhì)處理表現(xiàn)突出。這是因?yàn)橥庠从袡C(jī)物進(jìn)入土壤后,一方面可以直接吸附較小團(tuán)聚體形成較大粒徑團(tuán)聚體;另一方面微生物菌肥及改良基質(zhì)的攝入,能夠改良土壤透氣狀況,提高土壤生物學(xué)活性,促進(jìn)土壤有機(jī)碳轉(zhuǎn)化與形成,進(jìn)而促使有機(jī)碳吸附較小顆粒形成較大團(tuán)聚體,進(jìn)而提高土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性。而50%化肥配施50%微生物菌肥處理土壤團(tuán)聚體組成及穩(wěn)定性與單施化肥處理相比差異不明顯。這可能是化肥減量過多,氮素含量較少,從而加速土壤有機(jī)碳降解,抵消外源有機(jī)物帶來的促進(jìn)作用,所以未表現(xiàn)出明顯差異[2]。

土壤有機(jī)碳是土壤團(tuán)聚體形成的基礎(chǔ)物質(zhì),也是土壤微生物生命活動(dòng)所需碳源和能量的主要來源[30-31]。團(tuán)聚體是土壤微生物活動(dòng)的主要場所,其生命代謝活動(dòng)主要發(fā)生在團(tuán)聚體內(nèi)[32-33]。本研究中,施肥能夠提高0.053～0.250、>0.250～2.000、>2.000 mm 粒徑土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量,降低 <0.053 mm 粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量。其中,70%化肥配施30%微生物菌肥及土壤改良基質(zhì)處理土壤有機(jī)碳含量明顯高于其他施肥處理。結(jié)合團(tuán)聚體組成及穩(wěn)定性分析可知,微生物菌肥及改良基質(zhì)能夠促進(jìn)大粒徑團(tuán)聚體形成,而大粒徑團(tuán)聚體通常是由小粒徑團(tuán)聚體通過碳量高的非穩(wěn)性膠結(jié)劑膠結(jié)而成。因此,大粒徑團(tuán)聚體比小粒徑團(tuán)聚體含有更多的有機(jī)碳,進(jìn)而提高大粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳的相對貢獻(xiàn)率[34]。

本研究中,與對照處理相比,化肥減量配施微生物菌肥處理均可提高土壤細(xì)菌、放線菌、總菌量、革蘭氏陰性菌生物量以及細(xì)菌/真菌比值,降低真菌生物量。其中,70%化肥配施30%微生物菌肥及土壤改良基質(zhì)處理表現(xiàn)突出。這是因?yàn)橥庠从袡C(jī)物的攝入能補(bǔ)充土壤碳源,使得以某類碳源為主的微生物代謝活動(dòng)加強(qiáng)。而土壤改良基質(zhì)進(jìn)入土壤后,利用自身疏松特點(diǎn),能夠提高土壤透氣性,改善土壤微生態(tài)環(huán)境,提高微生物代謝活性。土壤微生物活性的提高可以促進(jìn)大粒徑團(tuán)聚體的形成,進(jìn)而提升有機(jī)碳轉(zhuǎn)化與固定速率,增加有機(jī)碳累積。相關(guān)性分析表明,大粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率與土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性有極顯著的相關(guān)關(guān)系。而冗余分析表明,大粒徑團(tuán)聚體的變化是引起土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)變化的主要因素。由此可知,合理施肥不僅能夠明顯促進(jìn)大粒徑團(tuán)聚體形成,提高土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性,還能夠提高土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量,改善土壤菌群結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)論

化肥減量配施微生物菌肥及土壤改良基質(zhì)能夠促進(jìn)土壤大粒徑團(tuán)聚體形成,提高M(jìn)WD值、GMD 值、R0.25值,降低D值;能夠提高0.053～0.250、>0.250～2.000、>2.000 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量及>2.000 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳相對貢獻(xiàn)率;能夠改善土壤微生物菌群結(jié)構(gòu),降低有害真菌比例。相關(guān)分析表明,土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率及微生物菌群結(jié)構(gòu)變化與土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性具有緊密的關(guān)系。在本試驗(yàn)條件下,70%化肥配施30%微生物菌肥及土壤改良基質(zhì)處理表現(xiàn)最優(yōu)。