秸稈還田配施不同激發(fā)劑對潮土有機碳和微生物群落的影響

許偉佳　陳林　李敬王　趙金花　李含放　寧琪　段衍　王敬

摘要： 選用黃淮海平原典型潮土，設置只添加秸稈（CK）、秸稈還田配施紙漿（P）、秸稈還田配施樟木屑（CW）、秸稈還田配施雞糞（CM）、秸稈還田配施木本泥炭（MT）5個試驗處理，將土柱原位放于田間。180 d后，測定土壤有機碳及其組分含量、土壤養(yǎng)分含量、碳氮磷相關酶活性、微生物生物量碳含量，利用16S rRNA基因高通量測序分析細菌群落結構，研究秸稈還田配施不同激發(fā)劑對潮土有機碳含量提升的主控途徑以及細菌群落的影響。結果顯示，與CK相比，添加激發(fā)劑處理顯著提高了土壤有機碳含量，其中MT處理對顆粒態(tài)有機碳（POC）含量提升效果最為顯著，CM處理對礦物結合態(tài)有機碳（MOC）含量提升效果最顯著。與CK相比，MT處理土壤碳氮比提高最為顯著（15.6%）；CW處理在所有處理中單位微生物生物量的β-1，4-葡萄糖苷酶活性與β-1，4-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性比值（EEA/MBC_C/N）、單位微生物生物量的β-1，4-葡萄糖苷酶活性與堿性磷酸酶活性的比值（EEA/MBC_C/P）均最高（P<0.05）?；谖⑸锶郝涮匦苑治霭l(fā)現(xiàn)，與CK相比，CM處理土壤中綠彎菌門（Chloroflexi）和芽單胞菌門（Gemmatimonadota）的相對豐度都有所增加。基于土壤養(yǎng)分、土壤酶活性和微生物群落分析發(fā)現(xiàn)，秸稈降解后期，細菌對提升有機碳含量的作用有限。表明秸稈配施不同激發(fā)劑還田條件下，土壤有機碳含量提升主控途徑有差異，因此合理選擇激發(fā)劑進行搭配施用，更有助于提高土壤有機碳含量。

關鍵詞： 秸稈還田；激發(fā)劑；有機碳；微生物群落

中圖分類號： S181 文獻標識碼： A 文章編號： 1000-4440（2023）02-0383-10

Effects of straw returning combined with different activators on organic carbon and microbial community in fluvo-aquic soil

XU Wei-jia^1，2， CHEN Lin^2，3， LI Jing-wang^2，3， ZHAO Jin-hua^2，3， LI Han-fang^2，4， NING Qi²， DUAN Yan⁵， WANG Jing¹

（1.College of Forestry， Nanjing Forestry University， Nanjing 210037， China;2.State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agricultural Development， Institute of Soil Science， Chinese Academy of Sciences， Nanjing 210008， China;3.University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100049， China;4.College of Resources and Environment， Henan Agricultural University， Zhengzhou 450002， China;5.Research Center for Ion Beam Bioengineering and Green Agriculture， Hefei Institutes of Physical Science， Chinese Academy of Sciences， Hefei 230031， China）

Abstract： In this study， typical fluvo-aqua soil of Huang-Huai-Hai plain was selected and the soil columns were placed in the fields in situ through setting five experimental treatments， such as only adding straw （CK）， straw returning combined with application of paper pulp （P）， straw returning combined with application of camphor wood chips （CW）， straw returning combined with application of chicken manure （CM） and straw returning combined with application of woody peat （MT）. After 180 days， contents of soil organic carbon and its components， contents of soil nutrients， activities of carbon， nitrogen and phosphorus-related enzymes， and contents of microbial biomass carbon were measured. Bacterial community structure was analyzed by 16S rRNA gene high-throughput sequencing， and the main control pathways of straw returning combined with application of different activators on enhancement of organic carbon content in fluvo-aqua soil and the effects on bacterial communities were studied. The results showed that， compared with CK， the treatment of adding activator increased soil organic carbon content significantly， among them， the MT treatment had the most significant increasing effect on particulate organic carbon （POC） content， the CM treatment had the most significant increasing effect on mineral-associated organic carbon （MOC） content. Compared with CK， the MT treatment had the most significantly increasing effect on soil carbon-nitrogen ratio （C/N） （15.6%）. Among all the treatments， the CW treatment was the highest in consume ratio of β-1， 4-glucosidase activity to β-1， 4-acetylglucosaminidase activity per unit microbial biomass （EEA/MBC_C/N） and consume ratio of β-1， 4-glucosidase activity to alkaline phosphatase activity per unit microbial biomass （EEA/MBC_C/P） （P<0.05）. Based on analysis of microbial community characteristics， it was found that the relative abundance of Chloroflexi and Gemmatimonadota in soils of CM treatment increased compared with CK. Analysis based on soil nutrients， soil enzyme activities and microbial community revealed that， bacteria played a limited role in enhancing organic carbon content at the later stage of straw degradation. The results indicated that， main control pathways for soil organic carbon content improvement were different under the condition of straw returning combined with different activators， so it is more conducive for soil organic carbon content improvement through reasonable selection and matching application of activators.

Key words： straw returning;activator;organic carbon；microbial community

土壤有機碳（SOC）是土壤肥力的核心，而糧食產(chǎn)量與土壤肥力有直接的關系，黃淮海平原是我國重要的糧食生產(chǎn)地，據(jù)統(tǒng)計其糧食播種面積占全國總播種面積的33%，糧食產(chǎn)量占全國總量的35%， 故提升黃淮海平原區(qū)典型潮土有機碳含量對中國糧食產(chǎn)量及糧食安全至關重要^[1]。據(jù)前人調查，黃淮海平原區(qū)的土壤類型主要是潮土，由于該地特殊自然條件加大了土壤礦化強度，使得土壤結構差、砂粒含量高，加上近些年化肥過量投入、高強度種植等因素，導致該地土壤有機碳含量低且難以積累^[2]。因此，如何高效促進潮土中有機碳的積累是提升潮土生產(chǎn)力的關鍵所在^[3]。

據(jù)統(tǒng)計，黃淮海平原每年秸稈產(chǎn)量多達2.1×10⁸t，約占全國總量的33.4%。秸稈還田為黃淮海平原潮土中有機碳含量的提升提供了一種可靠的途徑^[4]。中國科學院封丘農業(yè)生態(tài)試驗站長期定位試驗結果顯示：通過平衡施用氮（N）、磷（P）、鉀（K）肥料能夠一定程度增加有機碳含量，腐熟秸稈能明顯增加有機碳含量，值得注意的是，有機碳含量在1989-2014年逐年增加，但到2019年呈現(xiàn)下降，且30年內的有機碳含量始終低于2%，難以進一步提升^[5-8]。因此，盡管每年有高量秸稈輸入，潮土耕層土壤有機碳含量依然難以穩(wěn)定、持續(xù)地提升。

目前，傳統(tǒng)農藝措施僅將秸稈還田至0～20 cm表層，這會導致秸稈積壓于表層，不利于秸稈降解及有機碳的形成，然而土層20 cm以下有機碳具備更大提升空間和潛力^[9-10]。有研究結果表明，當秸稈還田至0～35.0 cm土層時，表層（0～20.0 cm）和亞表層（20.1～35.0 cm）有機碳含量均顯著增加，可形成0～35 cm的肥沃全耕層^[11-12]。另一方面，已有研究結果表明，通過添加外源無機肥及有機物料調控碳氮比（C/N），能激發(fā)微生物的生長活性，促進秸稈降解，改善土壤肥力和提升作物產(chǎn)量^[13]。例如，Bingeman等^[14]提出秸稈配施外源氮肥處理在一定程度上能促進秸稈腐解，楊濱娟等^[15]發(fā)現(xiàn)添加外源物料調節(jié)土壤碳氮比能提高土壤微生物生物量水平，馬超等^[16]認為秸稈促腐有助于改善土壤養(yǎng)分狀況，胡瑋等^[17]指出秸稈、糞肥和化肥配施能顯著提升作物產(chǎn)量。

本研究于黃淮海平原潮土區(qū)設置土柱原位培養(yǎng)試驗，探究玉米秸稈配施不同激發(fā)劑還田對土壤有機碳及組分、土壤酶活性和土壤細菌群落的影響，以期明確秸稈配施不同類型激發(fā)劑對潮土有機碳積累的效果，揭示潮土有機碳提升主控途徑及玉米秸稈養(yǎng)分高效利用的微生物機制，為黃淮海平原潮土有機碳含量提升與全耕層培肥提供科學依據(jù)與理論支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本研究選擇黃淮海平原區(qū)典型潮土進行相關研究，試驗地點位于中國科學院封丘農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家試驗站（35°1′N，114°32′E）。該地區(qū)屬于溫暖季風氣候，常年半干旱半濕潤，年平均氣溫為13.8 ℃，年平均降水615 mm。初試土壤的基本肥力指標為：pH為 8.12（土壤∶水=1.0∶2.5，質量比），有機碳含量為13.34 g/kg，全氮含量為1.39 g/kg，全磷含量為9.81 mg/kg，堿解氮含量為47.80 mg/kg，有效磷含量為11.10 mg/kg。

1.2 試驗設計

培養(yǎng)試驗共設5種處理：（1）玉米秸稈+化肥（CK）；（2）玉米秸稈+化肥+紙漿（P）；（3）玉米秸稈+化肥+樟木屑（CW）；（4）玉米秸稈+化肥+雞糞（CM）；（5）玉米秸稈+化肥+木本泥炭（MT）。激發(fā)劑及原樣土的理化性質見表1。所有處理玉米秸稈來自當?shù)禺敿咀魑?，秸稈還田量為6 000 kg/hm²，秸稈含碳量為433.9 g/kg。激發(fā)劑添加C/N為23^[18]（以施入足量的氮和相同的秸稈為先，再計算需要激發(fā)劑補充的碳），均為市場易購產(chǎn)品，其中一種是以雞糞為主的商品有機肥。施氮總量為210 kg/hm²（0.093 0 g/kg），施磷（P₂O₅）總量為157.5 kg/hm²（0.058 5 g/kg）。各處理物料添加詳情見表2。

每個處理取過2 mm篩的1 339.25 g烘干土壤樣品，將直徑<20 mm的秸稈加入土壤中混勻，再填入土柱（內徑70 mm，高400 mm，底部0～20 mm為石英砂并用尼龍網(wǎng)進行封底，頂部0～30 mm閑置，填土高為350 mm，整體土壤容重為1.35 g/cm³）。隨后加入既定的營養(yǎng)混合試劑，調節(jié)土壤含水率為田間最大持水量的60%。調節(jié)水分后，將土壤保存于收納箱內并放置在大田里，進行原位自然培養(yǎng)。每隔1周稱質量，補充土壤丟失的水份，維持土壤含水率不變。若遇降雨降雪以及夜晚，均會將收納箱的蓋子蓋上。

1.3 樣品采集與分析

在田間自然條件下，培養(yǎng)180 d后用小土鉆進行不破壞采樣。去除土樣中秸稈等雜物后過2 mm篩混勻，并將其分為3份：（1）風干土，測定pH、基礎養(yǎng)分指標及有機碳組分養(yǎng)分指標；（2）4 ℃冰箱保存，測定微生物生物量碳（MBC）含量、堿性磷酸酶（ALP）活性、β-1，4-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）活性和β-1，4-葡萄糖苷酶（BG）活性；（3）-80 ℃冰箱保存，提取土壤DAN，測定土壤細菌群落組成。

土壤養(yǎng)分指標采用常規(guī)農化分析方法測定^[19]。土壤pH使用pH計測定（土水質量比1.0∶2.5），土壤有機碳含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定，有機碳分級通過加入六偏磷酸鈉溶液離心分離，按照半微量凱氏法測定土壤全氮含量，按照NaOH熔融-鉬銻抗比色法測定土壤全磷含量。土壤酶活性選用鮮土測定，其中對硝基苯-β-D-吡喃葡萄糖苷（p-nitrophenyl-β-D-glucopyranoside）、對硝基苯乙?；被咸烟擒眨╬-nitrophenyl-N-acetyl-β-D-glucosaminide）和對硝基苯磷酸二鈉鹽（p-nitrophenyl phosphate）分別為β -1，4-葡萄糖苷酶、β -1，4-乙酰氨基葡萄糖苷酶和磷酸酶的底物^[20]。

1.4 DNA提取及16S rRNA測序

取出0.5 g保存于-80 ℃冰箱的鮮土樣，用提取試劑盒 （MP Biomedicals， Santa Ana， CA， USA）按照FastDNA Spin Kit的步驟，提取土壤樣品的DNA。用1%瓊脂糖凝膠電泳測定DNA完整性，再用Mini Dorp 測定DNA純度和濃度。將獲取的DNA置于-20 ℃保存、備用。由諾禾致源生物信息公司負責對提取的DNA樣品進行16S rRNA基因測序。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel 2010處理數(shù)據(jù)，用Origin 8.0分析繪圖，用SPSS 25.0軟件進行單因素方差分析，用最小顯著性差異法（LSD）多重比較檢驗各處理間差異的顯著性（α=0.05）。在土壤細菌高通量測序后，基于α多樣性數(shù)據(jù)進行Shannon分析，基于基因分類單元（OTU）聚類進行群落組成分析，基于β多樣性進行非度量多維標度（NMDS）統(tǒng)計分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 添加激發(fā)劑處理下土壤及其組分碳含量

由圖1可見，與CK相比，添加激發(fā)劑處理土壤有機碳（SOC）含量均顯著提高，尤其是雞糞（CM）和木本泥炭（MT）處理效果最為明顯。雞糞處理主要提升的是礦物結合態(tài)有機碳（MOC）含量，與CK相比，沒有統(tǒng)計學上的差異，但有上升趨勢。木本泥炭處理主要提升的是顆粒態(tài)有機碳（POC）含量，并伴隨著礦物結合態(tài)有機碳含量提升。從土壤各組分有機碳含量占比來看，顆粒態(tài)有機碳含量占比明顯低于礦物結合態(tài)有機碳含量。綜上所述，在培養(yǎng)180 d后，激發(fā)劑處理效果較好的是雞糞和木本泥炭處理。

2.2 添加激發(fā)劑處理下土壤和各組分養(yǎng)分含量及其化學計量比

由表3可知，添加激發(fā)劑后，土壤、土壤顆粒有機質（POM）中的氮和磷含量提升明顯，尤其是CM和MT處理。從養(yǎng)分化學計量比來看，添加激發(fā)劑處理的土壤C/N均顯著提高，其中MT處理最為顯著，提高了15.6%；MAOM中C/N沒有明顯變化，從而導致POM中C/N與土壤C/N變化趨勢類似。另外，CM和MT處理土壤中C/P較CK分別提高12.2%、10.2%，POM中CM和MT處理C/P較CK分別顯著提高20.6%和21.4%，MAOM中各處理C/P均顯著高于CK。綜上所述，添加激發(fā)劑有效地提高了C/N，主要體現(xiàn)在POM，同時也提升了部分處理各組分的C/P。

2.3 添加激發(fā)劑處理下土壤相關酶活性及其計量關系

由表4可知，添加激發(fā)劑對土壤酶活性及其化學計量比有不同程度的影響（以下酶活性均為單位微生物生物量的酶活性）。與CK相比，P處理單位微生物生物量的β -1，4-葡萄糖苷酶活性（BG/MBC）、β -1，4-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性（NAG/MBC）、堿性磷酸酶活性（ALP/MBC）顯著降低（P<0.05）。與P和CM處理相比，MT處理BG/MBC和ALP/MBC顯著增加（P<0.05）。另外，CW處理在所有處理中單位微生物生物量的β -1，4-葡萄糖苷酶活性與β-1，4-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性比值（EEA/MBC_C/N）、β-1，4-葡萄糖苷酶活性與堿性磷酸酶活性比值（EEA/MBC_C/P）最大（P<0.05）。與CK和P處理相比，MT處理單位微生物生物量的β -1，4-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性與堿性磷酸酶活性比值（EEA/MBC_N/P）顯著降低（P<0.05）。綜上所述，添加激發(fā)劑能夠影響土壤酶活性及其化學劑量比并且與添加激發(fā)劑的種類有關。

2.4 添加激發(fā)劑處理下土壤細菌群落組成

培養(yǎng)結束后，相對于對照組（CK），添加激發(fā)劑處理的土壤細菌OTU及其多樣性呈不同程度的降低（圖2A、圖2B），且各處理土壤細菌群落組成存在顯著差異（圖2C，P<0.05）。其中，P和CM處理土壤細菌群落差異較小，CW處理組內土壤細菌群落差異較大，MT處理土壤群落較其他處理存在顯著差異且組內差異較?。▓D2C，P<0.05）。由圖2D可知，門水平下優(yōu)勢菌門主要為變形菌門（Proteobacteria，19.5%）、存在但未分類（unclassified，17.6%）、厚壁菌門（Firmicutes，9.0%）、放線菌門（Acidobacteriota，8.8%）、酸酐菌門（Actinobacteria，8.3%）、擬桿菌門（Bacteroidota，4.3%）、綠彎菌門（Chloroflexi，4.6%）和芽單胞菌門（Gemmatimonadota，4.4%）。培養(yǎng)180 d后，與CK相比，CM處理土壤中綠彎菌門（Chloroflexi）、酸酐菌門（Actinobacteria）和芽單胞菌門（Gemmatimonadota）的相對豐度都有所增加，厚壁菌門（Firmicutes）的相對豐度在所有添加物料處理中均減少，放線菌門（Acidobacteriota）的相對豐度除CM處理減少外其余添加激發(fā)劑的處理均增加，添加物料對擬桿菌門（Bacteroidota）的相對豐度產(chǎn)生一定影響。在秸稈配施不同激發(fā)劑還田過程中，細菌群落發(fā)生了明顯改變。

2.5 土壤及各組分碳含量、酶活性及其化學計量比與細菌優(yōu)勢菌門相對豐度的相關性

將所有處理有差異的土壤及各組分碳含量、酶活性及其化學計量比與科水平上優(yōu)勢菌門相對豐度進行相關性分析（圖3）。結果顯示，顆粒有機碳含量與土壤碳氮比呈極顯著負相關關系（P<0.001），與土壤碳磷比呈顯著負相關關系（P<0.05），與Steroidobacteraceae豐度呈極顯著負相關關系（P<0.01）；礦物結合態(tài)有機碳含量與芽孢桿菌科豐度呈極顯著負相關關系（P<0.01）。芽孢桿菌科豐度與礦物結合態(tài)有機碳含量呈極顯著負相關關系（r=-0.720，P<0.01），與單位微生物量上消耗碳氮相關酶活性的比值呈顯著正相關關系（r=0.632，P<0.05），與單位微生物量上消耗碳磷酶活性的比值呈顯著正相關關系（r=0.559，P<0.05）。

3 討論

3.1 添加不同激發(fā)劑對土壤有機碳及其組分碳含量的影響

本研究結果表明，秸稈配施激發(fā)劑還田對土壤及其組分碳含量提升有促進作用，其中雞糞處理對MOC含量提升效果最佳，木本泥炭處理對POC含量提升效果最佳。本試驗得出的雞糞對MOC含量有較好的提升效果，與前人研究結果一致^[17，21]。原因可能是雞糞、牛糞這類糞肥的分子量小且易分解，C/N低，C活性高，這類物質能加速秸稈降解，同時土壤中更多的碳被利用，這樣既增加了土壤有機碳含量又提高了土壤微生物碳庫^[22]。木本泥炭對POC含量提升效果最佳^[23-24]，這可能是由于木本泥炭是木本植物殘體碎片，富含腐殖酸、有機碳，而功能多樣、結構復雜的腐殖酸施入土壤后可以促進土壤團粒結構的形成^[25]，另外微生物在富養(yǎng)環(huán)境下不需要分泌過多的酶去分解木本泥炭，這使得其只有部分被分解，而另有一部分則直接進入土壤中，促進土壤有機碳含量的提升，主要是提升POC含量。POM主要來源于胞外酶分解的植物殘體碎片以及土壤顆粒的團聚產(chǎn)物^[26]。此外，本研究發(fā)現(xiàn)，土壤有機碳含量顯著變化的組分主要是POC。這可能由于MOC在培養(yǎng)一段時間后與礦物結合形成穩(wěn)定態(tài)，不與微生物和酶直接接觸，因此也比POM在土壤中存留的時間更長。

3.2 添加不同激發(fā)劑對土壤和各組分養(yǎng)分含量及其化學計量比的影響

土壤養(yǎng)分含量及其化學計量關系是指示土壤有機碳組成和質量的重要因子^[27]。其中，C/N就是非常重要的因素，低C/N有利于提高土壤微生物活性，有助于加快土壤有機碳礦化速率，這會導致有機碳含量下降；高C/N適合土壤有機碳含量積累^[28]。本研究發(fā)現(xiàn)，MT處理土壤C/N顯著高于其他處理，較CK增加15.6%。其原因可能是，木本泥炭屬于惰性有機物料，在等碳量添加有機物料的前提下，由于木本泥炭氮磷養(yǎng)分相對充足，土壤及MAOM中C/N提升相對明顯。本研究發(fā)現(xiàn)，CM處理MAOM中C/N顯著低于其他添加激發(fā)劑的處理。其原因可能是，具有低C/N、高活性的雞糞在施入土壤后，會迅速激發(fā)土壤微生物活性，促進微生物碳的周轉^[29-30]。

3.3 添加不同激發(fā)劑對土壤酶活性及其化學計量比的影響

土壤酶活性及其化學計量比是研究土壤微生物養(yǎng)分限制方面的重要指標^[31]。本研究結果表明，MT處理土壤微生物對C、N、P相關酶消耗相對于CK減少。木本泥炭對酶和底物具有較強的吸附能力，使得酶活性位點發(fā)生變化或阻隔了底物與酶的結合，故而酶催化反應及土壤酶活性也都降低，最終材料也無法完全降解而直接進入POM，這與Bailey等^[32]研究結果一致。添加木本泥炭先影響土壤碳、氮有效性，進而影響土壤酶的生態(tài)化學計量特征，這與Guo等^[33]研究結果一致。CM處理酶活性相較于MT處理顯著降低，原因可能是添加雞糞導致微生物被迅速激活，進而更快作用于秸稈及土壤養(yǎng)分的分解，而秸稈中易被分解的碳源能夠為微生物活動提供初始能量，因此微生物在富足的土壤環(huán)境中不需要消耗自身產(chǎn)生額外的胞外酶。另外，酶活性的降低可能受到土壤微生物數(shù)量和活性變化的影響^[34]。本研究中，添加不同激發(fā)劑對土壤酶活性及其化學劑量比產(chǎn)生重要影響，且激發(fā)劑的種類能影響微生物的代謝功能，也影響著土壤酶活性及其化學計量比。

3.4 添加不同激發(fā)劑對土壤微生物群落特性的影響

土壤微生物參與有機碳分解和腐殖質形成分解過程，是土壤中物質轉換和養(yǎng)分循環(huán)中不可或缺的一部分^[35-43]。本研究中，CK土壤細菌OTUs及其多樣性呈不同程度的降低，而且CK土壤細菌群落結構也與添加激發(fā)劑處理產(chǎn)生顯著差異，這可能是由于降解時間以及土壤性質改變增加了某些優(yōu)勢種群數(shù)量，同時減少了其余細菌種類和數(shù)量，從而使細菌多樣性降低^[44]。研究結果顯示，與CK相比，CM處理綠彎菌門、酸酐菌門和芽單胞菌門相對豐度增加明顯。Wegner等^[45]的研究結果表明，綠彎菌門對還田秸稈半纖維素的降解具有重要作用。Navarro-Noya等^[46]的研究結果表明，芽單胞菌門可根據(jù)代謝需求調節(jié)對C和N的攝入量^[47]，表明其對不同土壤環(huán)境的廣泛適應性。王光華等^[48]的研究結果表明，酸桿菌門可降解植物殘體多聚物，具有單碳化合物代謝功能，也具有光合作用能力。以上結果表明，雞糞配施秸稈能更有效促進土壤中秸稈降解細菌的生長，這種微生物群落的變化在一定程度上解釋了在所有處理中CM處理MOC變化最具上升趨勢。

對所有處理進行土壤及各組分碳含量、酶活性及其化學計量比和科水平上優(yōu)勢菌門相對豐度的相關性分析發(fā)現(xiàn)，土壤顆粒有機碳含量與土壤碳氮比、碳磷比、Steroidobacteraceae豐度呈顯著正相關關系，而礦物結合有機碳含量僅與芽孢桿菌科豐度呈顯著負相關關系。在秸稈降解后期，土壤中細菌作用效果顯著降低，各組分有機碳含量也比初期穩(wěn)定，土壤團聚化程度提高，更加利于POM含量提升，這與前人研究結果一致^[49-50]。

4 結論

秸稈配施不同激發(fā)劑還田顯著提高了土壤有機碳含量，其中MT處理對POC含量提升效果最顯著，CM處理對MOC含量提升效果最顯著。在土壤各組分碳中，POC含量變化較大，MOC含量占比較大。木本泥炭作為具有較高碳氮比、腐殖質結構復雜、物理結構穩(wěn)定等特點的惰性碳源，主要是通過改變土壤養(yǎng)分、酶活性及其化學計量比，抑制微生物完全降解本身，促進非生物方式的轉化，進而提升POC含量。與之相反的是，雞糞這類糞肥作為具有低碳氮比、富含易分解小分子等特點的活性碳源，主要是通過激發(fā)微生物群落、加速有機物質的降解來提升MOC含量。綜上所述，不同激發(fā)劑對土壤有機碳含量的提升途徑有差異，因此合理選擇激發(fā)劑搭配施用，更有助于土壤有機碳含量的提升，可為黃淮海平原潮土有機碳含量的提升與全耕層培肥提供科學依據(jù)與理論支撐。

參考文獻：

[1] 南雄雄，游東海，田霄鴻，等. 關中平原農田作物秸稈還田對土壤有機碳和作物產(chǎn)量的影響[J]. 華北農學報， 2011， 26（5）： 222-229.

[2] 李 芳，信秀麗，張叢志，等. 長期不同施肥處理對華北潮土酶活性的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境學報， 2015， 24（6）： 984-991.

[3] MIN X， BINGZI Z， HAO X， et al. Soil quality in relation to agricultural production in the North China Plain[J]. Pedosphere， 2015， 25（4）： 592-604.

[4] 方 放，李 想，石祖梁，等. 黃淮海地區(qū)農作物秸稈資源分布及利用結構分析[J]. 農業(yè)工程學報， 2015， 31（2）： 228-234.

[5] HUANG P， ZHANG J， ZHU A， et al. Coupled water and nitrogen （N） management as a key strategy for the mitigation of gaseous N losses in the Huang-Huai-Hai Plain[J]. Biology and Fertility of Soils， 2015， 51（3）： 333-342.

[6] PING H， ZHANG J， ZHU A， et al. Nitrate accumulation and leaching potential reduced by coupled water and nitrogen management in the Huang-Huai-Hai Plain.[J]. Science of the Total Environment，2017， 610-611： 1020.

[7] 陳 林，張佳寶，趙炳梓，等. 不同施氮水平下土壤的生化性質對干濕交替的響應[J]. 土壤學報， 2013， 50（4）： 675-683.

[8] 陳 林，張佳寶，趙炳梓，等. 不同水氮耦合管理下耕層土壤的氮動態(tài)[J]. 土壤學報， 2013， 50（3）： 459-468.

[9] 叢 萍，李玉義，王 婧，等. 秸稈一次性深埋還田量對亞表層土壤肥力質量的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報， 2020， 26（1）： 74-85.

[10]韓曉增，鄒文秀. 我國東北黑土地保護與肥力提升的成效與建議[J]. 中國科學院院刊， 2018， 33（2）： 206-212.

[11]鄒文秀，韓曉增，陸欣春，等. 施入不同土層的秸稈腐殖化特征及對玉米產(chǎn)量的影響[J]. 應用生態(tài)學報， 2017， 28（2）： 563-570.

[12]鄒文秀，韓曉增，陸欣春，等. 玉米秸稈混合還田深度對土壤有機質及養(yǎng)分含量的影響[J]. 土壤與作物， 2018， 7（2）： 139-147.

[13]魏圓云，崔麗娟，張曼胤，等. 土壤有機碳礦化激發(fā)效應的微生物機制研究進展[J]. 生態(tài)學雜志，2019， 38（4）： 1202-1211.

[14]BINGEMAN C W， VARNER J E， MARTIN W P. The effect of the addition of organic materials on the decomposition of an organic soil[J]. Soil Science Society of America Journal， 1953， 17（1）： 48-52.

[15]楊濱娟，黃國勤，錢海燕. 秸稈還田配施化肥對土壤溫度、根際微生物及酶活性的影響[J]. 土壤學報，2014， 51（1）： 150-157.

[16]馬 超，周 靜，劉滿強，等. 秸稈促腐還田對土壤養(yǎng)分及活性有機碳的影響[J]. 土壤學報，2013， 50（5）： 915-921.

[17]胡 瑋，李桂花，任 意，等. 不同碳氮比有機肥組合對低肥力土壤小麥生物量和部分土壤肥力因素的影響[J]. 中國土壤與肥料， 2011（2）： 22-27.

[18]KIRKBY C A， KIRKEGAARD J A， RICHARDSON A E， et al. Stable soil organic matter： a comparison of C∶N∶P∶S ratios in Australian and other world soils[J]. Geoderma，2011， 163（3/4）： 197-208.

[19]寧 琪，陳 林，李 芳，等. 被孢霉對土壤養(yǎng)分有效性和秸稈降解的影響[J]. 土壤學報，2022， 59（1）： 206-217.

[20]CHEN L， REDMILE-GORDON M， LI J， et al. Linking cropland ecosystem services to microbiome taxonomic composition and functional composition in a sandy loam soil with 28-year organic and inorganic fertilizer regimes[J]. Applied Soil Ecology， 2019， 139： 1-9.

[21]梁 堯，韓曉增，宋 春，等. 不同有機物料還田對東北黑土活性有機碳的影響[J]. 中國農業(yè)科學，2011， 44（17）： 3565-3574.

[22]李燕青，溫延臣，林治安，等. 不同有機肥與化肥配施對氮素利用率和土壤肥力的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報， 2019， 25（10）： 1669-1678.

[23]趙文慧，馬 壘，徐基勝，等. 秸稈與木本泥炭短期施用對潮土有機質及微生物群落組成和功能的影響[J]. 土壤學報， 2020， 57（1）： 153-164.

[24]陳美淇，馬 壘，趙炳梓，等. 木本泥炭對紅黃壤性水田土壤有機質提升和細菌群落組成的影響[J]. 土壤， 2020， 52（2）： 279-286.

[25]李慧敏，田勝營，李丹丹，等. 有機物料施用對潮土活性有機碳及微生物群落組成的影響[J]. 土壤學報， 2021， 58（3）： 777-787.

[26]LAVALLEE J M， SOONG J L， COTRUFO M F. Conceptualizing soil organic matter into particulate and mineral‐associated forms to address global change in the 21st century[J]. Global Change Biology， 2020， 26（1）： 261-273.

[27]FAN H B， LIU J P， YUAN W F， et al. Linkages of plant and soil C∶N∶P stoichiometry and their relationships to forest growth in subtropical plantations[J]. Plant and Soil， 2015， 392（1/2）： 127-138.

[28]安婉麗，謝海云，王維奇，等. 秸稈還田對稻田土壤水穩(wěn)性團聚體養(yǎng)分及其生態(tài)化學計量比的影響[J]. 生態(tài)學雜志， 2017， 36（1）： 150-156.

[29]唐 璐. 不同堆肥條件對堆肥過程中碳素損失及腐殖質形成的影響研究[D]. 杭州：杭州師范大學， 2016.

[30]張雪辰. 禽畜糞便堆肥化過程碳氮轉化規(guī)律及其受調控措施的影響[D].楊凌：西北農林科技大學， 2014.

[31]談嫣蓉，杜國禎，陳懂懂，等. 放牧對青藏高原東緣高寒草甸土壤酶活性及土壤養(yǎng)分的影響[J]. 蘭州大學學報（自然科學版）， 2012， 48（1）： 86-91.

[32]BAILEY V L， FANSLER S J， SMITH J L， et al. Reconciling apparent variability in effects of biochar amendment on soil enzyme activities by assay optimization[J]. Soil Biology & Biochemistry， 2011， 43（2）： 296-301.

[33]GUO K， ZHAO Y， LIU Y， et al. Pyrolysis temperature of biochar affects ecoenzymatic stoichiometry and microbial nutrient-use efficiency in a bamboo forest soil[J]. Geoderma，2020， 363（C）： 114162.

[34]PAOLO N， CARMEN T C， DICK R P. Soil enzyme activity： a brief history and biochemistry as a basis for appropriate interpretations and meta-analysis[J]. Biology and Fertility of Soils，2018， 54（1）： 11-19.

[35]劉亞軍，蔡潤發(fā)，李赟璟，等. 濕地土壤微生物碳源代謝活性對不同水分條件的動態(tài)響應——以鄱陽湖為例[J]. 土壤， 2018， 50（4）： 705-711.

[36]黃雄俊，劉君成，溫鑫鴻，等. 福建天寶巖不同長苞鐵杉林土壤微生物生物量碳含量的比較及其與土壤含水量的關系[J]. 植物資源與環(huán)境學報，2022，31（5）：1-8.

[37]楊 銘. 秸稈還田與耕作方式對土壤微生物碳源代謝功能多樣性的影響[J]. 江蘇農業(yè)科學，2022，50（6）：175-180.

[38]趙春梅，王文斌，張永發(fā)，等. 不同母質橡膠林土壤真菌群落結構特征及其與土壤環(huán)境因子的相關性[J]. 南方農業(yè)學報，2021，52（7）：1869-1876.

[39]張偉彬. 秸稈還田配施生物菌肥對土壤微生物群落的影響[J]. 江蘇農業(yè)科學，2022，50（1）：201-206.

[40]王娟娟，胡珈瑋，狄 霖，等. 秸稈還田與氮肥運籌對水稻不同生育期土壤細菌群落結構的影響[J]. 江蘇農業(yè)學報，2021，37（6）：1460-1470.

[41]丁姣龍，孟祥杰，王 忍，等. 長期應用稻鱉共生系統(tǒng)對土壤細菌群落結構及其多樣性的影響[J]. 南方農業(yè)學報，2021，52（7）：1860-1868.

[42]陳嘉慧，錢 葉，侯怡鈴，等. 不同年齡段銀杏樹根系土壤微生物群落功能多樣性分析[J]. 生物加工過程，2021，19（1）：85-90.

[43]肖 健，孫 妍，陳思宇，等. 南方果園蟻巢土壤微生物群落結構特征分析[J]. 南方農業(yè)學報，2021，52（6）：1604-1614.

[44]陳美淇，馬 壘，趙炳梓，等. 木本泥炭對紅黃壤性水田土壤有機質提升和細菌群落組成的影響[J]. 土壤， 2020， 52（2）： 279-286.

[45]WEGNER C E， LIESACK W. Microbial community dynamics during the early stages of plant polymer breakdown in paddy soil[J]. Environmental Microbiology，2015， 18（9）： 2825-2842.

[46]NAVARRO-NOYA Y E， G?MEZ-ACATA S， MONTOYA-CIRIACO N， et al. Relative impacts of tillage， residue management and crop-rotation on soil bacterial communities in a semi-arid agroecosystem[J]. Soil Biology & Biochemistry，2013， 65： 86-95.

[47]CEDERLUND H， WESS?N E， ENWALL K， et al. Soil carbon quality and nitrogen fertilization structure bacterial communities with predictable responses of major bacterial phyla[J]. Applied Soil Ecology，2014， 84： 62-68.

[48]王光華，劉俊杰，于鎮(zhèn)華，等. 土壤酸桿菌門細菌生態(tài)學研究進展[J]. 生物技術通報， 2016， 32（2）： 14-20.

[49]ANIKA L， MATTHIAS C R. Understanding mechanisms of soil biota involvement in soil aggregation： a way forward with saprobic fungi？[J]. Soil Biology & Biochemistry， 2015， 88： 298-302.

[50]張麗麗. 整合宏組學方法揭示天然木質纖維素堆肥中的關鍵功能微生物群落[D]. 濟南：山東大學， 2016.

（責任編輯：張震林）