有机肥对煤矿复垦土壤团聚体碳氮磷含量及细菌群落的影响

作者：孙晓东; 栗海鹏; 高文俊; 张杰; **岗; 郝鲜俊^*

来源：植物营养与肥料学报, 2023, 29(12): 2193-2207.

• 有机肥
• 复垦土壤
• 团聚体
• 碳
• 氮
• 磷
• PICRUSt功能预测
• 细菌群落

【目的】施用有机肥可以有效改善煤矿复垦土壤肥力低、团聚体数量少和土壤微生物活性低的问题。研究施用不同有机肥对复垦土壤团聚体中碳氮磷养分及细菌群落变化特征的影响，为复垦土壤合理培肥提供科学依据。【方法】依托山西省孝义市采煤塌陷区进行5年的定位培肥试验，供试作物为玉米。田间试验设施用鸡粪、猪粪、牛粪、化肥4个处理，另设一个不施肥对照。施肥处理每年养分总投入量为N 200 kg/hm2、P2O5100 kg/hm2、K2O 100 kg/hm2，有机肥用量以P2O5 100 kg/hm2为标准折算，氮、钾不足部分以化肥补充。在第5年玉米收获后，采集0—20 cm土壤样品，以干筛法将土壤样品分为>2 mm、0.25～2 mm和<0.25 mm 3个粒径组，通过常规化学方法测定各粒径土壤团聚体中碳、氮、磷养分含量，采用16S rRNA高通量测序法测定细菌群落及相对丰度。【结果】1)与CK相比，化肥处理显著降低了>2 mm团聚体比例，有机肥处理则提高了>2 mm团聚体比例，其中鸡粪处理的增幅达到显著水平。鸡粪、猪粪和牛粪处理较化肥处理>2 mm团聚体比例分别提高了35.56%、22.32%和20.25%。施肥显著增加了各粒径团聚体中碳、氮、磷养分含量。在>2 mm团聚体中，有机肥处理的可溶性有机碳(DOC)含量较化肥处理平均提升了42%，猪粪处理DOC含量较鸡粪和牛粪处理分别显著提升了28%和40%；在0.25～2 mm团聚体中，有机肥处理的全氮(TN)、全磷(TP)、微生物量氮(SMBN)和微生物量磷(SMBP)增幅平均分别为41%、73%、42%和260%(P<0.05)，上述各指标的提升幅度均表现为鸡粪>猪粪≥牛粪；在<0.25 mm团聚体中，有机肥处理对有机碳(SOC)、速效磷(AP)和微生物量碳(SMBC)的增幅平均分别为75%、373%和124%，对SOC和SMBC的提升均表现为猪粪>鸡粪≥牛粪，猪粪处理的SOC含量较鸡粪和牛粪分别高24%和23%,SMBC含量分别高23%和21%，而鸡粪对SMBP的提升幅度最大，牛粪最小，鸡粪SMBP含量较牛粪显著增加了41%。2)放线菌门、变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门和拟杆菌门为本研究土壤中的优势菌门。连续5年施肥显著增加了0.25～2 mm团聚体中细菌多样性和丰富度。与CK相比，施肥处理酸杆菌门相对丰度降低了17.8%～110.0%，变形菌门相对丰度提升了8.98%～43.5%，拟杆菌门相对丰度提升了19.9%～56.0%，且有机肥处理的提升幅度达到显著水平。PICRUSt功能预测结果表明，施用有机肥增加了碳氮磷代谢相关功能基因丰度，以鸡粪的增幅最大。【结论】施用有机肥可以改善复垦土壤结构，并增加各粒径团聚体中碳氮磷养分含量。不同有机肥对土壤团聚体中养分及细菌群落的影响不同，其中猪粪对碳含量的提升幅度最大，鸡粪对磷含量及细菌多样性和丰度的提升幅度最大。

• 单位
  山西农业大学