秸稈還田配施氮肥對(duì)黑鈣土有機(jī)碳及微生物量碳氮的影響

郭策， 趙興敏， 王楠， 臧金宇， 郭媛， 李宜聯(lián)

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118)

黑鈣土是農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)寶貴的自然資源，但近年來(lái)由于過(guò)度施用氮肥和不合理利用土地導(dǎo)致黑鈣土區(qū)土壤退化，有機(jī)質(zhì)含量逐年下降，氮素有效性不足，使農(nóng)作物生產(chǎn)遭遇瓶頸[1]。研究表明，秸稈還田既可調(diào)控黑鈣土養(yǎng)分供應(yīng)，又可實(shí)現(xiàn)秸稈資源化利用，促進(jìn)綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展[2]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際中，外源氮素對(duì)秸稈腐解影響較大。添加外源氮素后，可提高土壤有效氮含量，加快土壤微生物的繁殖，進(jìn)而促進(jìn)秸稈分解[3]。

土壤微生物量是土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的促進(jìn)者，也是土壤碳、氮等元素循環(huán)利用的主要作用者。土壤微生物量的多少及其變化是評(píng)價(jià)土壤肥力高低的重要依據(jù)[4]。土壤微生物量碳(soil microbial biomass carbon,SMBC)能反映土壤有效養(yǎng)分狀況和生物活性，在土壤的養(yǎng)分循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換中起重要作用，是土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化過(guò)程中重要的源和庫(kù)[5]。同時(shí)，SMBC是組成土壤腐殖質(zhì)的重要碳源，SMBC的增加能促進(jìn)土壤形成新的腐殖質(zhì)，對(duì)提高土壤肥力和改善土壤生態(tài)環(huán)境具有重要意義[6]。土壤微生物量氮(soil microbial biomass nitrogen,SMBN)是土壤有機(jī)質(zhì)中封存氮素的主要形式，參與調(diào)控土壤中的養(yǎng)分循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化[7]。許多反映土壤供氮能力的指標(biāo)均與土壤微生物的數(shù)量和活性密切相關(guān)，土壤微生物本身也是土壤氮素轉(zhuǎn)化的重要因素，研究土壤SMBN的變化能揭示黑鈣土中外源氮素的生物固持和釋放的本質(zhì)[8]。同時(shí)，SMBN是反映土壤被干擾程度的早期敏感指示者，在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中其數(shù)量受許多管理措施的影響[9]，特別是秸稈等有機(jī)物料的輸入和化學(xué)肥料的施用能顯著影響SMBN含量的變化[10]。

目前，關(guān)于秸稈還田對(duì)土壤微生物量碳氮的影響[11]，氮肥施用對(duì)土壤微生物量碳氮的影響[12]報(bào)道較多，而關(guān)于不同秸稈添加量及氮肥配施對(duì)黑鈣土SMBC、SMBN及SMBC/SMBN值的研究卻鮮有報(bào)道。本研究以吉林省典型黑鈣土為研究對(duì)象，采用室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)，研究不同秸稈添加量與氮肥配施對(duì)黑鈣土有機(jī)碳及微生物量碳氮的影響，為提高黑鈣土可持續(xù)生產(chǎn)能力，以及發(fā)展綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤為黑鈣土，于2019年5月采自吉林省長(zhǎng)春市農(nóng)安縣華家鎮(zhèn)袁家屯(44°18′N(xiāo),125°7′E)，采用蛇形布點(diǎn)、多點(diǎn)混合的方法進(jìn)行采樣，取土深度為0～20 cm。樣品自然風(fēng)干，去除肉眼可見(jiàn)的秸稈等有機(jī)殘?bào)w，過(guò)2 mm 篩混勻備用，其基本理化性質(zhì)如表1所示。供試玉米秸稈取自吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田，樣品自然風(fēng)干，去除雜物后粉碎過(guò)1 mm 篩備用。該玉米秸稈有機(jī)碳含量為486.15 g·kg-1，全氮含量為5.29 g·kg-1，C/N值為91.9。

表1 供試黑鈣土的基本理化性質(zhì)Table 1 Basic physicochemical properties of the tested chernozem

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)分為秸稈添加量和施肥兩個(gè)因素。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)和當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)際，秸稈還田深度為0～20 cm的耕層土壤，其質(zhì)量約為2 250 t·hm-2。玉米秸稈全量還田為14 400 kg·hm-2，約為1 kg土壤添加玉米秸稈6.4 g。秸稈添加量共設(shè)5個(gè)水平，每個(gè)水平按照還田倍數(shù)進(jìn)行添加：不加秸稈(CK)、秸稈半量(1/2MS)、秸稈全量(MS)、秸稈2倍(2MS)、秸稈5倍(5MS)處理分別稱(chēng)取玉米秸稈0、3.2、6.4、12.8、32 g與1 kg土混勻。當(dāng)?shù)鼗适┯昧繛? 000 kg·hm-2，氮素添加量按照當(dāng)?shù)鼗适┯昧康牡卣急?6%計(jì)算，折合尿素施用量為557.46 kg·hm-2，磷酸二銨施用量為1 225.84 kg·hm-2，約為1 kg耕層土壤施用0.247 8 g尿素或 0.544 8 g磷酸二銨。按照秸稈添加量及施加化肥種類(lèi)的不同，試驗(yàn)共設(shè)15種處理(表2)，每種處理重復(fù)3次。

表2 兩因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)處理組合

稱(chēng)取1 kg黑鈣土，加蒸餾水調(diào)節(jié)樣品含水量至20%，裝入長(zhǎng)×寬×高為21.3 cm×15.6 cm×8.3 cm，體積為2 700 mL長(zhǎng)方形帶蓋(側(cè)上方有通氣孔)的塑料盒中，稱(chēng)其質(zhì)量后放在25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中預(yù)培養(yǎng)7 d以激活土壤微生物。之后按試驗(yàn)設(shè)計(jì)加入秸稈及化肥，混勻后于25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)180 d，其間每隔4 d通過(guò)稱(chēng)質(zhì)量補(bǔ)充水分以彌補(bǔ)蒸發(fā)損失量。

在0、2、4、6、10、20、30、45、60、120、180 d分別取樣，取部分新鮮樣本放于4 ℃的冰箱內(nèi)，用于SMBC和SMBN的測(cè)定，剩余土樣自然風(fēng)干，研磨過(guò)篩后用于有機(jī)碳(soil organic carbon,SOC)測(cè)定。

1.3 分析方法

土壤主要指標(biāo)的測(cè)定方法：土壤SOC測(cè)定采用重鉻酸鉀氧化法；TN測(cè)定采用硫酸消煮—?jiǎng)P式定氮法；土壤pH值測(cè)定采用復(fù)合電極法；速效磷測(cè)定采用鉬銻抗比色法；速效鉀測(cè)定采用火焰光度法。

SMBC和SMBN的測(cè)定采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法[13]。具體操作如下：稱(chēng)取相當(dāng)于12.5 g干土的新鮮土樣于50 mL燒杯中(熏蒸)，再稱(chēng)取對(duì)照(不熏蒸)。將熏蒸組和不熏蒸組分別放入2個(gè)干燥器，熏蒸組放入1杯氯仿，抽真空，氯仿開(kāi)始沸騰時(shí)計(jì)時(shí)5 min。關(guān)閉干燥器的閥門(mén)，在25 ℃的黑暗條件下放置24 h，再次抽真空至完全去除土壤中殘留氯仿，之后用50 mL 0.5 mol·L-1的K2SO4溶液振蕩浸提30 min。用重鉻酸鉀氧化法測(cè)定SMBC，凱氏定氮法測(cè)定SMBN。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析方法

SMBC含量按照公式(1)計(jì)算[14]：

SMBC=EC/KEC

(1)

式中：EC為熏蒸與未熏蒸土壤總有機(jī)碳的差值/(mg·kg-1);KEC為轉(zhuǎn)換系數(shù)，取值0.45。

SMBN含量按照公式(2)計(jì)算[14]：

SMBN=EN/KEN

(2)

式中：EN為熏蒸與未熏蒸土壤總氮的差值/(mg·kg-1);KEN為轉(zhuǎn)換系數(shù)，取值0.54。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)平均值。采用Excel 2010和Origin 8.5整理數(shù)據(jù)及繪圖，使用SPSS 22.0分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)單因素方差，LSD方法分析處理間平均數(shù)P<0.05水平差異顯著性。SOC、SMBC、SMBN和SMBC/SMBN值的相關(guān)性采用Pearson檢驗(yàn)法。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈配施氮肥對(duì)黑鈣土SOC含量的影響

圖1為不同秸稈添加量的黑鈣土分別在不加氮肥、施加尿素和施加磷酸二銨條件下SOC含量的動(dòng)態(tài)變化。整體來(lái)看，無(wú)論是否施加氮肥，SOC含量均隨玉米秸稈添加量的增加而增加。不施加氮肥條件下(圖1-a)，CK處理的SOC含量隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈逐漸下降的趨勢(shì)。1/2MS、MS、2MS和5MS4種處理的SOC含量在培養(yǎng)前6 d均呈下降趨勢(shì)。之后逐漸上升，在30 d達(dá)到峰值，其大小順序?yàn)?MS>2MS>MS>1/2MS。在培養(yǎng)30～60 d，4種處理的SOC含量呈現(xiàn)不同程度的降低，變化范圍為14.19～19.26 g·kg-1，而培養(yǎng)60～180 d則出現(xiàn)不同程度的上升。

施加尿素條件下(圖1-b)，5種處理的SOC含量在0～2 d出現(xiàn)短暫的上升。N、N-1/2MS、N-MS和N-2MS在2～4 d降低，而N-5MS在2～6 d降低。之后各處理SOC含量逐漸上升，在30 d達(dá)到峰值，其大小順序?yàn)镹-5MS>N-2MS>N-MS>N-1/2MS>N。N-1/2MS、N-MS、N-2MS和N-5MS的SOC含量在培養(yǎng)30～60 d逐漸下降，在60～180 d則出現(xiàn)不同程度的上升，而N處理自30 d之后一直呈下降趨勢(shì)。

圖1 秸稈配施氮肥對(duì)黑鈣土SOC含量的影響

施加磷酸二銨條件下，P、P-1/2MS、P-MS和P-2MS的SOC含量在0～4 d緩慢上升，4～10 d逐漸下降(圖1-c)。而P-5MS在0～2 d出現(xiàn)短暫的上升，2～6 d逐漸下降。之后各處理的SOC含量迅速升高，在第20天達(dá)到峰值，其大小順序?yàn)镻-5MS>P-2MS>P-MS>P-1/2MS>P。在培養(yǎng)20～60 d，各處理SOC含量呈現(xiàn)不同程度的降低，其中P下降幅度最小(1.13%)，P-2MS最大(13.28%)。在60～180 d，P-1/2MS、P-MS、P-2MS和P-5MS的SOC含量出現(xiàn)不同程度的升高，變化范圍為13.95～18.64 g·kg-1，而P處理自20 d之后一直呈下降趨勢(shì)。

培養(yǎng)180 d后，不同處理間SOC含量變化趨勢(shì)各異。與培養(yǎng)初始SOC含量相比，培養(yǎng)結(jié)束時(shí)CK處理由14.49 g·kg-1降低至13.88 g·kg-1，降低了4.21%。與CK、N、P處理相比，添加秸稈的處理SOC含量出現(xiàn)不同程度的升高：1/2MS、MS、2 MS、5 MS分別比CK處理增加了6.27%、12.03%、18.30%、31.84%。N-1/2MS、N-MS、N-2MS、N-5MS分別比N處理增加了6.90%、11.93%、19.11%、31.82%。P-1/2MS、P-MS、P-2MS和P-5MS分別比P處理增加了7.17%、12.04%、19.43%、33.62%。其中，以5倍秸稈添加量的處理增幅最大，5MS、N-5MS和P-5MS的SOC含量分別比CK顯著增加了31.84%、32.20%和34.29%(P<0.05)。另外，N和P處理的SOC含量分別比CK顯著增加了0.29%和0.50%(P<0.05)。

2.2 秸稈配施氮肥對(duì)黑鈣土SMBC含量的影響

圖2為不同秸稈添加量的黑鈣土分別在不加氮肥、施加尿素和施加磷酸二銨條件下SMBC含量的動(dòng)態(tài)變化。整體來(lái)看，無(wú)論是否施加氮肥，SMBC含量均隨玉米秸稈添加量的增加而增加。不加氮肥條件下(圖2-a)，CK處理的SMBC含量在0～4 d上升，之后隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈緩慢下降的趨勢(shì)。1/2MS的SMBC含量在0～6 d上升，6～10 d下降。MS、2MS和5MS在0～10 d持續(xù)下降。之后，1/2MS、MS、2MS和5MS4種處理的SMBC含量上升，于30 d達(dá)到峰值，其大小順序?yàn)?MS>2MS>MS>1/2MS。在30～60 d，4種處理的SMBC含量呈現(xiàn)不同程度的降低，而60～180 d則呈現(xiàn)不同程度的上升。

施加尿素條件下，N、N-1/2MS、N-MS和N-2MS 4種處理的SMBC含量在0～4 d下降，4～10 d上升，而N-5MS在0～6 d下降，6～10 d上升(圖2-b)。5種處理的SMBC含量均在第10天達(dá)到峰值，其大小順序?yàn)镹-5MS>N-2MS>N-MS>N-1/2MS>N。在10～60 d，5種處理的SMBC含量呈現(xiàn)不同程度的降低。在60～180 d，N處理的SMBC含量緩慢下降，N-1/2MS、N-MS、N-2MS和N-5MS4種處理呈上升趨勢(shì)，變化范圍為251.44～526.76 mg·kg-1。

施加磷酸二銨條件下，P處理的SMBC含量在0～10 d持續(xù)下降，10～20 d上升(圖2-c)。P-1/2MS、P-MS和P-2MS在0～4 d下降，4～20 d上升。P-5MS在0～6 d下降，6～20 d上升。5種處理的SMBC含量均在第20天達(dá)到峰值，其大小順序?yàn)镻-5MS>P-2MS>P-MS> P-1/2MS>P。在20～60 d，5種處理的SMBC含量呈現(xiàn)不同程度的降低。在60～180 d，P處理的SMBC含量緩慢下降，P-1/2MS、P-MS、P-2MS和P-5MS呈上升趨勢(shì)，變化范圍為251.29～529.83 mg·kg-1。

圖2 秸稈配施氮肥對(duì)黑鈣土SMBC含量的影響

培養(yǎng)180 d后，不同處理間SMBC含量變化趨勢(shì)各異。與培養(yǎng)初始SMBC含量相比，培養(yǎng)結(jié)束時(shí)CK處理由193.07 mg·kg-1降低至170.76 mg·kg-1，降低了11.56%。與CK、N、P處理相比，添加秸稈的處理SMBC含量出現(xiàn)不同程度的升高：1/2MS、MS、2MS、5MS分別比CK處理增加了64.66%、99.52%、120.84%、196.46%。N-1/2MS、N-MS、N-2MS、N-5MS分別比N處理增加了63.14%、102.16%、137.49%、197.02%。P-1/2MS、P-MS、P-2MS和P-5MS分別比P處理增加了62.40%、109.38%、144.15%、195.45%。其中,以5倍秸稈添加量增幅最大，5MS、N-5MS和P-5MS的SMBC含量分別比CK顯著增加了196.46%、208.48%和210.28%(P<0.05)。另外，N和P處理的SMBC含量分別比CK顯著增加了3.86%和5.02%(P<0.05)。

2.3 秸稈配施氮肥對(duì)黑鈣土SMBN含量的影響

圖3展現(xiàn)了不同秸稈添加量的黑鈣土分別在不加氮肥、施加尿素和施加磷酸二銨條件下SMBN含量的動(dòng)態(tài)變化。整體來(lái)看，無(wú)論是否施加氮肥，SMBN含量均隨玉米秸稈添加量的增加而增加。不加氮肥條件下，CK處理的SMBN含量在0～4 d上升，之后隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈緩慢下降的趨勢(shì)(圖3-a)。1/2MS、MS、2MS和5MS4種處理的SMBN含量在0～4 d上升，并于第4天達(dá)到峰值，其大小順序?yàn)?MS>2MS>MS>1/2MS>CK。1/2MS和MS的SMBN含量在4～20 d下降，2MS和5MS的SMBN含量在4～30 d下降，變化范圍為16.19～44.20 mg·kg-1。之后，4種處理的SMBN含量持續(xù)上升并趨于穩(wěn)定。

施加尿素條件下，5種處理的SMBN含量在0～6 d持續(xù)上升，在第6天達(dá)到峰值，其大小順序?yàn)镹-5MS>N-2MS>N-MS>N-1/2MS>N(圖3-b)。N-1/2MS、N-MS、N-2MS和N-5MS 4種處理的SMBN含量在6～30 d下降，30～45 d上升，于第45天到達(dá)次高峰。之后，4種處理在45～60 d下降，60 d后逐漸上升并趨于穩(wěn)定。而N處理自第6天之后一直呈下降趨勢(shì)。

施加磷酸二銨條件下，5種處理的SMBN含量在0～6 d下降，6～20 d上升，在第20天達(dá)到峰值，此時(shí)大小順序?yàn)镻-5MS>P-2MS>P-MS>P-1/2MS>P(圖3-c)。之后，P-1/2MS、P-MS、P-2MS和P-5MS 4種處理在20～30 d下降，30 d后逐漸上升并趨于穩(wěn)定。而P處理自第20天之后一直呈下降趨勢(shì)。

圖3 秸稈配施氮肥對(duì)黑鈣土SMBN含量的影響

培養(yǎng)180 d后，不同處理間SMBN含量變化趨勢(shì)各異。與CK、N、P處理相比，添加秸稈的處理SMBN含量出現(xiàn)不同程度的升高：1/2MS、MS、2MS、5MS分別比CK處理增加了102.58%、137.07%、165.50%、195.84%。N-1/2MS、N-MS、N-2MS、N-5MS分別比N處理增加了54.45%、74.94%、108.26%、142.21%。P-1/2MS、P-MS、P-2MS和P-5MS分別比P處理增加了47.44%、77.43%、115.51%、137.15%。其中，以5倍秸稈添加量處理增幅最大，5MS、N-5MS和P-5MS的SMBN含量分別比CK顯著增加了195.84%、248.71%和285.20%(P<0.05)。另外，N和P處理的SMBN含量分別比CK顯著增加了43.97%和62.43%(P<0.05)。

2.4 秸稈配施氮肥對(duì)黑鈣土SMBC/SMBN值的影響

各時(shí)期黑鈣土SMBC/SMBN值表現(xiàn)出一定的波動(dòng)。不加氮肥條件下，CK、1/2MS、MS、2MS和5MS處理11次取樣的平均值分別為11.70、11.84、12.56、12.83、16.01，表現(xiàn)為秸稈添加量越大，其比值越高(圖4-a)。CK處理下SMBC/SMBN值較為穩(wěn)定，為11.02～13.20。1/2MS和MS的SMBC/SMBN值在前4 d表現(xiàn)為MS>1/2MS，而4～180 d無(wú)顯著差異。2MS和5MS的SMBC/SMBN值呈同步性變化，均在0～6 d和30～60 d下降，6～30 d上升，在第60天分別達(dá)到穩(wěn)定值11和14左右。培養(yǎng)第180天，5種處理的SMBC/SMBN值大小順序表現(xiàn)為5MS>MS>2MS>1/2MS>CK。

圖4 秸稈配施氮肥對(duì)黑鈣土SMBC/SMBN比值的影響

施加尿素條件下，N、N-1/2MS、N-MS、N-2MS和N-5MS處理11次取樣的平均值分別為10.40、10.62、12.28、12.41、13.75(圖4-b)。N和N-1/2MS的SMBC/SMBN值在0～20 d和45～120 d無(wú)顯著差異，而在20～45 d和120～180 d表現(xiàn)為N-1/2MS>N。N-MS、N-2MS和N-5MS的SMBC/SMBN值均在0～6 d快速下降，45～180 d緩慢上升。在6～45 d，N-MS和N-2MS的SMBC/SMBN值較為穩(wěn)定，分別為10.54～13.06和9.73～13.28，而N-5MS為10.89～16波動(dòng)劇烈。培養(yǎng)第180天，5種處理的SMBC/SMBN值大小順序表現(xiàn)為N-5MS>N-MS>N-2MS>N-1/2MS>N。

施加磷酸二銨條件下，各處理的SMBC/SMBN值隨時(shí)間延長(zhǎng)表現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定(圖4-c)。P、P-1/2MS、P-MS、P-2MS和P-5MS處理11次取樣的平均值分別為8.79、10.74、11.62、11.65、12.78。P處理的SMBC/SMBN值一直較低，180 d時(shí)仍為9.18。P-MS和P-2MS的SMBC/SMBN值呈同步性變化，均在0～6、10～30和60～180 d上升，6～10和30～60 d下降，在第60天均達(dá)到穩(wěn)定值10左右。P-5MS的SMBC/SMBN值在0～60 d逐漸降低，60～180 d緩慢上升并趨于穩(wěn)定。培養(yǎng)第180天，5種處理的SMBC/SMBN值大小順序表現(xiàn)為P-5MS>P-MS>P-2MS>P-1/2MS>P。

3 討論

黑鈣土SOC含量的階段性變化與秸稈及土壤中原有SOC的分解規(guī)律密切相關(guān)。外源秸稈的加入促進(jìn)土壤微生物數(shù)量上升，微生物向土壤中釋放更多的胞外酶來(lái)分解土壤中原有SOC，導(dǎo)致4種處理的SOC含量在培養(yǎng)前6 d持續(xù)下降[15]。伴隨秸稈碳的分解，釋放出C、N、P等養(yǎng)分元素滿足了微生物的生長(zhǎng)需求，微生物減弱對(duì)土壤中有機(jī)質(zhì)的分解，同時(shí)秸稈分解后的產(chǎn)物與土壤物質(zhì)結(jié)合，形成新的有機(jī)質(zhì)，從而增加了黑鈣土中SOC含量[16]。尿素的添加使不同秸稈添加量的處理在培養(yǎng)前2 d出現(xiàn)短暫升高，這是因?yàn)榈氐募尤胝{(diào)節(jié)了土壤的C/N值，微生物大量繁殖，加速了秸稈的腐解速率[17]。之后又出現(xiàn)短暫降低，可能是因?yàn)槟蛩氐乃馐沟妮斎肓吭龆?，微生物為達(dá)到其生長(zhǎng)適宜的C/N值，會(huì)優(yōu)先通過(guò)分解土壤中的有機(jī)質(zhì)來(lái)獲取更多的碳素[18]。而施加磷酸二銨處理的SOC含量更早達(dá)到峰值的主要原因是磷素的施入能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)微生物生長(zhǎng)繁殖，有利于秸稈快速分解[19]。

本研究結(jié)果表明，秸稈全量還田較半量還田相比，SOC含量提升率達(dá)5.76%，這一點(diǎn)與袁曉明等[20]研究結(jié)果一致。還有研究結(jié)果表明，秸稈2倍還田量顯著增加了土壤SOC含量，比對(duì)照增加了49%，而本研究秸稈2倍還田量比CK增加了18.30%，這可能是由于土壤自身性質(zhì)的差異所導(dǎo)致[21]。本研究玉米秸稈5倍還田量遠(yuǎn)高于全量秸稈還田量的平均值，但偶然情況下土壤局部的秸稈比例可能達(dá)到此量，使得局部SOC含量的增幅較大，這一結(jié)果可能是對(duì)秸稈分布密集的區(qū)域SOC積累過(guò)程的揭示[22]。同樣在部分區(qū)域內(nèi)可能無(wú)秸稈等有機(jī)物質(zhì)輸入，故SOC含量降低是必然趨勢(shì)，而CK處理的SOC含量明顯降低恰好印證了這一觀點(diǎn)。另外，1/2MS、MS、2MS和5MS的SOC含量相比CK并未實(shí)現(xiàn)成倍增長(zhǎng)，這是因?yàn)榻斩捥砑恿吭龆?，土壤碳排放量也隨之升高[23]。

添加秸稈的4種處理SMBC含量在30～60 d降低，60～180 d升高。出現(xiàn)這一變化趨勢(shì)的原因是秸稈還田后，容易腐解的小分子有機(jī)物首先被一些發(fā)酵性微生物所同化利用，微生物數(shù)量快速增加，隨著小分子有機(jī)物的消耗殆盡，微生物數(shù)量下降。之后能夠分解大分子有機(jī)物的土生性微生物開(kāi)始大量繁殖，微生物數(shù)量又開(kāi)始略微增加[14]。培養(yǎng)結(jié)束后，施加秸稈的各處理中SMBC含量顯著增加可能是由于秸稈分解過(guò)程中釋放了大量養(yǎng)分和水溶性有機(jī)質(zhì)，從而促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)繁殖[24]。同時(shí)，添加秸稈對(duì)土溫有“削高填低”的調(diào)節(jié)作用，為各種酶促反應(yīng)提供適宜的溫度，進(jìn)而促進(jìn)土壤微生物數(shù)量的增加[11]。另外，施加尿素和磷酸二銨顯著提高了黑鈣土的SMBC含量，這是因?yàn)槭┑铀倭私斩捀?，從而生成足夠多的碳氮組分，滿足土壤微生物所需的物質(zhì)和能量來(lái)源，極大地促進(jìn)微生物的活性，同化進(jìn)程加強(qiáng)，從而使黑鈣土中SMBC含量增多[25]。

施加尿素的5種處理SMBN含量在培養(yǎng)前6 d持續(xù)上升，這說(shuō)明秸稈還田配施尿素對(duì)腐解前期有促進(jìn)作用，尿素氮的分解轉(zhuǎn)化促進(jìn)了微生物的繁殖，大量易分解有機(jī)物被分解，從而促使SMBN含量上升[26]。另外，研究結(jié)果表明，秸稈配施尿素或磷酸二銨比單施秸稈更能提高黑鈣土SMBN含量，一方面是因?yàn)榈逝c秸稈配施，有較多的氮素通過(guò)同化作用轉(zhuǎn)入微生物體內(nèi)固定，增強(qiáng)了黑鈣土氮素的持續(xù)性供給[27]。另一方面是因?yàn)榈逝c秸稈配施提高了土壤養(yǎng)分的有效性和保水能力，為土壤微生物創(chuàng)造了適宜的生存環(huán)境[28]。

SMBC/SMBN值可用來(lái)表征土壤微生物的群落組成和結(jié)構(gòu)信息[29]。一般認(rèn)為，細(xì)菌碳氮比值在5∶1左右，放線菌在6∶1左右，而真菌在10∶1左右。本試驗(yàn)結(jié)果中，CK處理的SMBC/SMBN值較大，維持在11.02～13.20，說(shuō)明此黑鈣土中微生物群落以真菌為主[30]。同時(shí)，SMBC/SMBN值還可以反映土壤氮素的供應(yīng)能力，其比值較小時(shí)土壤氮素的生物有效性較高，表明土壤氮素利用率高[31]。培養(yǎng)結(jié)束后，施加尿素和磷酸二銨降低了不同秸稈添加量處理的SMBC/SMBN值，這是因?yàn)橥庠吹氐妮斎胩岣吡丝衫玫暮?，促進(jìn)了黑鈣土氮素的礦化作用，從而對(duì)黑鈣土微生物區(qū)系有明顯的促進(jìn)作用[32]。

4 結(jié)論

(1)黑鈣土SOC含量隨秸稈添加量的增加而增加。尿素和磷酸二銨配施顯著提高了黑鈣土SOC含量，且磷酸二銨的提升效果更好。

(2)秸稈還田增加了黑鈣土SMBC和SMBN含量，且添加量越高，SMBC和SMBN含量增幅越大。氮肥配施顯著提高了黑鈣土的SMBC含量和SMBN含量，且磷酸二銨的提升效果優(yōu)于尿素的。根據(jù)SMBC/SMBN值，判斷黑鈣土中微生物群落以真菌為主。氮素配施降低了黑鈣土的SMBC/SMBN值，說(shuō)明施氮有利于提高黑鈣土微生物區(qū)系。