氮素有机替代对东北黑土区土壤微生物碳磷资源限制的影响

作者：崔继文; 徐新朋; 何萍; 周卫^*; 朱平^*

来源：植物营养与肥料学报, 2020, 26(11): 1953-1966.

• 东北黑土
• 有机替代
• 微生物资源限制
• 磷限制
• 土壤微生物量碳氮
• 土壤酶活性

【目的】土壤微生物数量和结构普遍受到碳(C),氮(N)、磷(P)等养分有效性的影响,研究不同施肥措施对东北黑土区土壤理化性质、微生物量和酶活性的影响,深入了解土壤微生物养分资源限制状况及其变化规律,为提高土壤生物肥力提供理论依据。【方法】试验设在黑龙江省哈尔滨市,土壤类型为黑土,种植制度为玉米单作。试验开始于2019年,共设9个处理:不施肥(CK)、习惯施肥(FP)、推荐施肥(OPT)、推荐施肥不施氮(–N);有机氮替代推荐施氮量的10%(M1)、20%(M2)、30%(M3)、40%(M4)和50%(M5)。玉米收获后,采集0—20 cm土壤样品,测定土壤含水量、pH、有机质、全氮、速效磷、速效钾、可溶性有机碳、可溶性有机氮、微生物量碳、微生物量氮和4种土壤酶(酸性磷酸酶、β-D-葡萄糖苷酶、L-亮氨酸氨基肽酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶)活性。【结果】与OPT处理相比,有机氮替代化肥氮处理提高了土壤速效养分含量(可溶性有机碳、有效磷、速效钾)和微生物量(微生物量碳、微生物量氮),其中可溶性有机碳、有效磷和速效钾的含量随替代比例的增加分别增加了15.5%～46.6%、1.4%～18.5%和2.4%～18.8%;MBC和MBN的含量随有机替代比例的增加分别增加了1.4%～19.9%和0.04%～22.7%。PCA分析显示出CK、化肥处理(FP、OPT、–N)和有机氮替代化肥氮处理(M1、M2、M3、M4、M5)下的土壤酶活性具有显著差异;RDA分析进一步表明有效磷(F=14.1,P=0.002)是影响酶活性变化的主要理化因子,解释了不同处理间酶活性差异的36.1%。酶化学计量散点图显示出试验点的土壤微生物均受到磷的限制,FP处理下的土壤微生物还受到碳的限制。此外,与CK相比,有机氮替代化肥氮显著提高了β-D-葡萄糖苷酶与酸性磷酸酶的比值,但是矢量角度在不同有机替代处理间并无显著差异。【结论】在本试验区中,未施肥处理下土壤微生物受到碳和磷的共同限制,习惯施肥和优化施肥均会加剧微生物的碳限制。有机氮替代化肥氮可以显著提高土壤的养分含量与生物肥力,解除土壤微生物的碳限制,并显著减轻土壤微生物的磷限制。但是磷限制的减轻效果并未随有机氮替代化肥氮比例的增加而显著增加,考虑到有机肥养分释放较为缓慢,具体的有机替代比例还需开展长期试验。

• 单位
  吉林省农业科学院; 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所