水稻土微生物群落、酶活性及理化性質對有機肥、石灰連續施用的響應

摘要： 【目的】探究水稻土微生物群落、酶活性及理化性質對有機肥、石灰連續施用的響應規律，為培育健康水稻土提供理論依據。【方法】于2014 年冬季，選取湘東雙季稻區典型酸紫泥田，分別進行了連續施用雞糞發酵商品有機肥、生石灰的大田試驗。每年早、晚稻翻耕前各撒施一次有機肥、石灰，施用量均為2.25 t/hm2，分別以不施有機肥、石灰的處理為對照。在處理后第3 年（2017 年） 和第7 年（2021 年） 晚稻黃熟期，采集表層（0—15 cm） 混合土壤樣品，測定土壤微生物磷脂脂肪酸（PLFAs） 含量、酶活性及理化性質，篩選指示性強、響應敏感的土壤指標。基于土壤理化性質與生物學性質間的相互關系，構建結構方程模型，解析土壤PLFAs 含量與酶活性對有機肥、石灰處理的響應機理。【結果】與對照相比，有機肥連施3 年后，土壤革蘭氏陰性菌（G?）PLFAs 含量提高23%，革蘭氏陽性菌/革蘭氏陰性菌值（G+/G?） 因而降低29%；連施7 年后，總PLFAs、細菌、革蘭氏陽性菌（G+） 和放線菌PLFAs 含量分別提高16%、13%、28% 和38%，腐生真菌PLFAs 含量降低19%，而G? 菌PLFAs 含量、G+/G?均與對照無顯著差異。石灰連施3 年后，土壤微生物類群PLFAs 含量平均降低30%，連施7 年后，平均降幅增至36%。有機肥施用3 年后，土壤脲酶活性提高了29%；施用7 年后，土壤過氧化氫酶、蔗糖酶和脲酶活性分別顯著提高了63%、82% 和39%。連施石灰3 年，脲酶活性顯著提高25%，連續施用7 年則顯著降低39%，對其他酶活性無顯著影響。有機肥連施3、7 年，土壤通氣孔隙度分別增加了14%、33%，有機質總量分別增加了12%、7%，3 個活性有機碳組分平均分別提高29%、69%；pH 和堿解氮、有效磷、速效鉀含量無顯著變化；連續施用石灰3、7 年，土壤pH 分別提高0.6、0.6 個單位，而通氣孔隙度分別顯著降低了47%、28%，總有機質和易氧化有機碳含量無顯著變化，細顆粒有機碳含量分別提高了24%、9%，粗顆粒有機碳含量分別提高了100%、21%，施用石灰3 年對速效養分含量無顯著影響，施用石灰7 年土壤堿解氮含量顯著降低而有效磷含量顯著增加。土壤物理、化學、生物學指標對連續施用有機肥的響應比值以正值為主，對連續施用石灰的響應比值以負值為主，土壤生物、化學指標對連續施用有機肥7 年的響應比值較3 年趨向更高正值，而對施用石灰趨向更高負值，達到17%～149%。結構方程分析結果表明，連續施用有機肥主要通過增加粗顆粒有機碳含量提升土壤易氧化有機碳，提升微生物總PLFAs 含量和脲酶活性，而隨著石灰累積用量的增加，降低土壤通氣孔隙度、粗顆粒有機碳和堿解氮含量，降低土壤微生物總PLFAs、脲酶活性。【結論】長期連續施用有機肥可持續改善土壤通氣性，增加有機質積累，提高土壤物理、化學和生物學性質，短期施用石灰有利于改善土壤物理、化學和生物學性狀，但長期連續施用則降低石灰的正向效果。粗顆粒有機碳對土壤生物和化學性狀響應有機肥、石灰連續施用的影響最為關鍵，具有預測土壤健康的潛能。

關鍵詞： 酸紫泥田； 土壤微生物； 磷脂脂肪酸； 土壤活性有機碳組分； 酶活性； 土壤健康