張雅蓉，李 渝，劉彥伶，黃興成，張文安，蔣太明

(1.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 土壤肥料研究所，貴州 貴陽 550006；2.農(nóng)業(yè)部貴州耕地保育與農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站，貴州 貴陽 550006；3.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 茶葉研究所，貴州 貴陽 550006)

【研究意義】碳、氮是構(gòu)成生物體骨架的基本元素，也是組成生物體大分子物質(zhì)的必要元素。生態(tài)系統(tǒng)中氮投入的變化，會影響土壤-植物系統(tǒng)中碳的積累、分配與循環(huán)過程。隨著全球?qū)厥覛怏w減排的持續(xù)關(guān)注，土壤碳氮循環(huán)過程研究的重要性也日益凸顯[1]。研究顯示，中長期內(nèi)土壤碳氮過程的調(diào)控可增加土壤對大氣碳的固定[2]，若通過施肥長期向農(nóng)田中輸入大量的碳、氮元素，會對土壤碳、氮及其活性產(chǎn)生重要影響。相比有機(jī)碳和全氮含量的變化，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施引起土壤有機(jī)質(zhì)的最初變化主要是活性碳(溶解性碳、微生物量碳)及活性氮(溶解性氮和微生物量氮)組分[3]，其對環(huán)境變化響應(yīng)敏感[4]、周轉(zhuǎn)迅速，對揭示土壤環(huán)境和質(zhì)量變化具有重要意義[5]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】研究農(nóng)田土壤碳氮循環(huán)及其耦合效應(yīng)的目的是在提高作物產(chǎn)量為終極目標(biāo)的同時(shí)，提高土壤有機(jī)碳素含量，減少氮素?fù)p失并提高氮肥利用率[6]。陸地生態(tài)系統(tǒng)中碳氮循環(huán)過程聯(lián)系緊密，以往多地區(qū)研究數(shù)據(jù)均顯示農(nóng)田耕層土壤有機(jī)碳和全氮含量呈極顯著或顯著正相關(guān)關(guān)系[7-9]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】以貴州長期黃壤監(jiān)測基地為依托，以試驗(yàn)點(diǎn)前期研究為基礎(chǔ)，深入研究長期不同施肥處理下黃壤碳、氮活性組分變化特征、耦合關(guān)系及作物產(chǎn)量的響應(yīng)特征?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以期為黃壤碳氮循環(huán)理論的構(gòu)建、區(qū)域土壤質(zhì)量評價(jià)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)點(diǎn)位于貴州省貴陽市花溪區(qū)貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院內(nèi)(106°07′E，26°11′N)，地處黔中黃壤丘陵區(qū)，平均海拔1071 m，年均氣溫15.3 ℃，年均日照時(shí)數(shù)1354 h，相對濕度75.5 %，全年無霜期270 d，年降雨量1100～1200 mm。土壤類型為黃壤，成土母質(zhì)為三疊系灰?guī)r與砂頁巖風(fēng)化物。

1.2 材料

1.2.1 肥料 尿素(N 46 %)，貴州赤天化桐梓化工有限公司；普鈣(P2O516 %)，福泉市福大磷化工有限責(zé)任公司；氯化鉀(K2O 60 %)，俄羅斯產(chǎn)-中國化工建設(shè)有限公司進(jìn)口；有機(jī)肥為牛廄肥，基地漚制。

1.2.2 土樣 共計(jì)288份，取自歷史土樣庫及當(dāng)年基地。其中，風(fēng)干土樣216份，新鮮土樣72份。

1.2.3 儀器 Multi N/C 3100分析儀，德國耶拿分析儀器股份公司。

1.3 方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 黃壤肥力與肥效長期試驗(yàn)始于1994年(勻地試驗(yàn))，初始土壤pH為6.7，有機(jī)質(zhì)為38.9 g/kg，全氮為2.05 g/kg，全磷為0.99 g/kg，全鉀為10.7 g/kg。種植制度為一年一季玉米。試驗(yàn)采用大區(qū)對比試驗(yàn)，小區(qū)面積340 m2，共設(shè)8個(gè)處理。處理1，1/4M+化肥(1/4有機(jī)肥氮替代化肥氮，不施鉀肥)；處理2，1/2M+化肥(1/2有機(jī)肥氮替代化肥氮，不施鉀肥)；處理3，全量有機(jī)肥(M)；處理4，全量有機(jī)肥+化肥(MNPK)；處理5，氮磷鉀肥(NPK)；處理6，偏施氮肥(N)；處理7，偏施磷鉀肥(PK)；對照(CK)，不施肥?；暑愋蜑槟蛩亍⑵这}和氯化鉀。試驗(yàn)用有機(jī)肥為牛廄肥，每年按照有機(jī)肥養(yǎng)分含量來調(diào)節(jié)有機(jī)肥用量，確保除CK和MNPK處理外，各施氮小區(qū)氮素施用量相同，年純氮施入量為165 kg/hm2，其余化肥小區(qū)按N∶P2O5∶K2O為2∶1∶1施用磷鉀肥。每年春季在玉米播種前施磷鉀肥或配施有機(jī)肥作基肥，通過翻耕，均勻施入土壤，翻耕深度20 cm左右。在玉米生長期(苗期和喇叭口期)追施2次尿素，冬季不施肥。各處理施肥量見表1。

1.3.2 樣品采集與指標(biāo)測定 土壤樣品于每年玉米收獲后，采用“梅花”形采樣法在每個(gè)小區(qū)按上、中、下3個(gè)部分分別采集0～20 cm耕層土壤樣品，每個(gè)部分采集5個(gè)點(diǎn)，共采集15個(gè)樣點(diǎn)，分別混合均勻，去除根系帶回風(fēng)干研磨備用。

鮮樣采集后裝入密封袋，儲存于4 ℃冰箱，用于測定土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、溶解性碳、氮、微生物量碳和氮等指標(biāo)。植株樣品于玉米成熟期剔除邊行植株后，在每部分中間人工收獲兩行，收獲后的玉米秸稈和籽粒均在70 ℃條件下烘干48 h后稱量，計(jì)算玉米莖、葉生物產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量，籽粒水分控制在12.0 %以下。選取2006-2014年風(fēng)干土樣測定土壤有機(jī)碳(SOC)及有機(jī)氮(SON)，選取2015-2017年新鮮土樣分別測定土壤礦質(zhì)態(tài)氮、微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)、溶解性碳(DOC)及溶解性氮(DON)等指標(biāo)及對應(yīng)年份玉米產(chǎn)量。土壤基本理化性質(zhì)采用常規(guī)方法測定：有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀氧化法測定(有機(jī)碳=有機(jī)質(zhì)×0.58)，全氮用開氏消化法，土壤容重用環(huán)刀法測定。

表1 各年不同處理純養(yǎng)分施用量

注： -表示未施用肥料，△表示每年因有機(jī)肥養(yǎng)分含量變化不能確定具體的施用量。

Note: - means that no fertilizer is applied. △ indicates that the actual application rate is not determined because of nutrient content variation in organic manure in each year.

銨態(tài)氮及硝態(tài)氮(風(fēng)干土樣)采用土壤速效氮-蒸餾法測定[10]；銨態(tài)氮及硝態(tài)氮(新鮮土樣)采用KCl浸取，濾液用連續(xù)流動分析儀測定[11-12]。

土壤微生物量碳(MBC)及土壤微生物量氮(MBN)采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法測定。將鮮土過2 mm篩后混勻，用去離子水調(diào)節(jié)土壤濕度為田間持水量的40 %左右，后將部分土樣置于密閉塑料箱中，并置于恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)(25 ℃)。稱取10.00 g培養(yǎng)土2份于燒杯中，1份置于裝有去乙醇氯仿的干燥器中，另1份置于無氯仿的干燥器中，在相同條件下放置24 h。結(jié)束后將土樣無損轉(zhuǎn)入塑料瓶中，加入40 mL 0.5 mol/L K2SO4溶液振蕩浸提，吸取濾液用Multi N/C 3100分析儀測定，熏蒸與未熏蒸土壤微生物量碳氮差值即為所測值，轉(zhuǎn)換系數(shù)為0.45。

土壤溶解性有機(jī)碳、氮采用K2SO4提取法測定[13]。稱取10.00 g過2 mm篩鮮土于塑料瓶中，加入40 mL 0.5 mol/L K2SO4振蕩30 min后過濾，濾液用Multi N/C 3100分析儀測定。

有機(jī)碳、氮儲量計(jì)算公式：

(SOC/SON)stock=[(SOCi/SONi)×BD×Hi]×0.1

式中，SOCstock、SONstock為特定深度的土壤有機(jī)碳、氮儲量(t /hm2)；SOCi、SONi為第i層土壤的有機(jī)碳、氮濃度(g/kg)；BD為第i層土壤容重(g/cm3)；Hi為第i層土壤厚度(cm)(研究儲量僅計(jì)算耕層土，故為20 cm)，0.1為單位轉(zhuǎn)化系數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析及處理

采用Excel 2010、SPSS 19.0及SigmaPlot 10.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析和制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 長期施肥下土壤有機(jī)碳、氮含量及其儲量

2.1.1 土壤有機(jī)碳、氮的含量 土壤有機(jī)碳、氮含量與土壤肥力水平密切相關(guān)。從圖1看出，不同處理土壤有機(jī)碳含量(g/kg)依次為M(29.01 a)>MNPK(27.01 ab)>1/2M+化肥(26.50 ab)>1/4M+化肥(25.64 b)>PK(22.98 c)>CK(21.82 cd)>N(21.10 cd)>NPK(19.73 d)，M顯著高于除MNPK和1/2M+化肥外的其余處理，1/4M+化肥顯著高于PK、CK、N和NPK，CK、N和NPK間差異不顯著。有機(jī)肥各處理有機(jī)碳含量較CK提高18 %～33 %。土壤有機(jī)氮含量(g/kg)依次為M(2.32 a)>MNPK(2.23 ab)>1/2M+化肥(2.09 bc)>1/4M+化肥(1.97 c)>CK(1.79 d)>N(1.74 d)>NPK(1.72 d) PK(1.68 d)，處理間差異亦顯著，有機(jī)肥各處理有機(jī)氮含量高出CK 10 %～30 %。M顯著高于除MNPK外的其余處理，MNPK與1/2M+化肥、1/2M+化肥與1/4M+化肥、CK、N、NPK、PK間差異均不顯著。有機(jī)肥各處理較CK提高10 %～30 %。

2.1.2 土壤有機(jī)碳、氮的儲量 從表2可知，長期不同培肥處理土壤有機(jī)碳、氮儲量變化明顯。有機(jī)碳平均儲量，處理3最高，為72.33 t/hm2；處理4其次，為66.90 t/hm2；處理5最低，為53.58 t/hm2；處理間差異均不顯著。有機(jī)氮平均儲量以處理3最高，為5.43 t/hm2；處理2其次，為5.02 t/hm2；處理7最低，為3.82 t/hm2；處理3顯著高于處理7，其余處理間差異不顯著。相比對照處理，有機(jī)肥處理土壤有機(jī)碳和有機(jī)氮儲量分別提高6 %～18 %和13 %～32 %，化肥平衡施用(NPK)有機(jī)氮儲量較CK提高 3 %?？梢?，施用有機(jī)肥較施用化肥的肥效更長久，更有利于土壤培肥。

圖1 2006-2017年不同處理土壤的有機(jī)碳、氮含量

2.2 2015-2017年不同施肥處理土壤活性碳、氮組分的變化

施肥對表層土壤微生物活性的影響要明顯高于亞表層[14]。從圖2看出，土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)、溶解性碳(DOC)和溶解性氮(DON)含量的變化。MBC：施用有機(jī)肥或配施有機(jī)肥較高，不同有機(jī)肥處理較CK提高12 %～37 %，化肥處理較CK降低15 %～27 %；有機(jī)肥或配施有機(jī)肥處理間、所有化肥處理及CK差異均不顯著。MBN：施用有機(jī)肥或配施有機(jī)肥較高，不同有機(jī)肥處理較CK提高63 %～95 %，化肥處理除PK較CK提高21 %外，其余處理較CK降低9 %～28 %；有機(jī)肥或配施有機(jī)肥處理間、所有化肥處理及CK差異均不顯著。DOC以配施有機(jī)肥效果優(yōu)于不施肥和化肥處理，其中，1/4M+化肥最高，為224.76 mg/kg；MNPK其次，為165.78 mg/kg；PK最低，為116.93 mg/kg，但各處理間差異不顯著。各有機(jī)肥處理較CK提高14 %～68 %，CK較化肥處理提高7 %～12 %；DON以化肥和不施肥處理略高于施用有機(jī)肥處理，NPK較CK提高4 %，其余處理較CK降低2 %～30 %，其中有機(jī)肥處理較CK降低22 %～30 %；所有處理間差異均不顯著。

2.3 微生物量碳、氮與溶解性碳、氮占有機(jī)碳與全氮的比例及碳氮比

2.3.1 占有機(jī)碳與全氮的比例 相較于土壤活性碳、氮的含量變化，其占土壤有機(jī)碳及全氮的比例可更好地反映土壤有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量。從表3可知，微生物量碳(MBC)、氮(MBN)與溶解性碳(DOC)、氮(DON)占有機(jī)碳(SOC)與全氮(TN)的比例變化。微生物量碳和溶解性碳占有機(jī)碳的比例均以各有機(jī)肥處理較高，處理間差異不顯著。其中，微生物量碳以處理3和處理4最高(0.39 %)；處理7最低，占0.31 %。溶解性有機(jī)碳處理1最高，占0.85 %；處理7最低，占0.48 %。溶解性氮占全氮的比例以CK和各化肥處理較高，微生物量氮占全氮的比例以各有機(jī)肥處理較高，溶解性氮占全氮的比例各處理間差異不顯著；微生物量氮占全氮的比例處理1顯著高于處理5和處理6，處理2、處理3、處理4、處理5、處理7和CK間差異不顯著。與CK處理相比，各有機(jī)肥處理較CK的MBC/TOC、MBN/TN、DOC/TOC分別提高3 %～5 %、29 %～62 %和6 %～63 %；化肥處理及CK較有機(jī)肥處理的DON/TN提高4 %～6 %。

表2 2015-2017年不同施肥處理的有機(jī)碳、氮儲量

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同 。

Note: Different lowercase letters in the same column indicate significance of difference atP<0.05 level. The same as below.

圖2 2015-2017年不同施肥處理土壤活性碳、氮組分的變化

2.3.2 活性有機(jī)碳氮比 土壤微生物量碳、氮比可反映微生物群落結(jié)構(gòu)信息，其顯著變化預(yù)示著微生物群落結(jié)構(gòu)變化。一般情況下，細(xì)菌、放線菌和真菌的碳氮比分別為5∶1、6∶1和10∶1左右。從表4看出，不同處理溶解性碳與溶解性氮的比值變幅為2.97～8.69，處理1最大，為8.69；處理4其次，為7.74；處理5最小，為2.97；不同處理間差異不顯著。不同處理微生物量碳與微生物量氮的比值變幅為15.67～34.22，處理6最大，為34.22；CK其次，為26.02；處理1最小，為15.67；處理6與處理4、處理5和CK間差異不顯著，顯著高于其余處理；除處理6外，其余處理間差異均不顯著。碳氮比均在10以上，說明土壤中細(xì)菌、放線菌不是優(yōu)勢菌，真菌占有優(yōu)勢，占比相當(dāng)大。

表3 微生物量碳、氮與溶解性碳、氮占有機(jī)碳與全氮的比例

Table 3 Proportion of microbial biomass carbon, microbial biomass nitrogen, dissolved organic carbon and dissolved organic nitrogen in organic carbon and total nitrogen (%)

處理Treatment占有機(jī)碳比例 Proportion in organic carbon占全氮比例Proportion in total nitroen微生物量碳溶解性碳溶解性氮微生物量氮11/4M+化肥0.38 a0.85 a1.43 a0.34 a21/2M+化肥0.38 a0.55 a1.23 a0.27 abc3M0.39 a0.51 a1.25 a0.29 ab4MNPK0.39 a0.55 a1.21 a0.27 abc5NPK0.32 a0.56 a2.28 a0.20 bc6N0.34 a0.54 a2.13 a0.15 c7PK0.31 a0.48 a2.25 a0.27 abc8CK0.37 a0.52 a2.16 a0.21 abc

表4 土壤活性有機(jī)碳氮比

表5 土壤活性有機(jī)碳、氮各組分及作物產(chǎn)量間的相關(guān)系性

Table 5 Correlations between components of soil active organic carbon and nitrogen and between components of soil active organic carbon and nitrogen and maize yield

指標(biāo)IndexSOCSONMBCMBNDOCDON籽粒產(chǎn)量Maize yieldSOC10.747??0.828??0.746??0.018-0.1750.021SON10.585??0.502?0.342-0.220.513?MBC10.734??-0.07-0.345-0.081MBN10.132-0.3880.073DOC10.0170.577??DON1-0.158籽粒產(chǎn)量 Maize yield 1

2.4 土壤活性有機(jī)碳、氮各組分與玉米產(chǎn)量間的相關(guān)性

從表5可看出，土壤有機(jī)碳(SOC)、有機(jī)氮(SON)、微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)、溶解性碳(DOC)、溶解性氮(DON)及作物產(chǎn)量的相關(guān)性變化。SOC與SON、MBC和MBN呈極顯著正相關(guān)，且與MBC相關(guān)性最高；SON與MBC呈極顯著正相關(guān)，與MBN及作物產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)；MBC與MBN呈極顯著正相關(guān)，與DOC、DON及玉米籽粒產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)；DOC與籽粒產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。

3 討 論

3.1 長期施肥下黃壤有機(jī)碳、氮含量的變化

有機(jī)碳和氮與土壤活性有機(jī)質(zhì)關(guān)系密切，是研究土壤活性碳氮組分的基礎(chǔ)[15]。相對于施用化肥，施用有機(jī)肥能夠疏松土壤、增強(qiáng)土壤微生物活性、增加土壤有機(jī)質(zhì)，且肥效更持久。研究結(jié)果表明，長期不同施肥條件下，施用有機(jī)肥明顯提升監(jiān)測點(diǎn)黃壤有機(jī)碳的含量[16]，其中，以全部替代化肥其含量最高，且土壤有機(jī)碳含量隨著有機(jī)肥施用量的增加呈增加的變化趨勢。有關(guān)有機(jī)碳含量及碳儲量的增加前期已做過較多研究[9，17]，因?yàn)樯镉袡C(jī)肥的施用直接向土壤添加了外源有機(jī)碳，土壤有機(jī)碳含量明顯提高[18-20]。而施用化肥對土壤有機(jī)碳含量的影響不完全一致，高偉等研究[21]顯示，化肥也可提高土壤有機(jī)碳含量，是因化肥的施用增加了作物產(chǎn)量，從而增加枝葉、根系殘茬等有機(jī)物質(zhì)的還田量；梁堯等[22]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)碳含量降低是因?yàn)榈氐脑黾哟龠M(jìn)了土壤微生物對有機(jī)碳的代謝，使其總量減少。該研究化肥處理中N肥的添加降低了土壤有機(jī)碳含量，原因是試驗(yàn)秸稈和根茬等被移走，缺乏有機(jī)物輸入量所致。土壤有機(jī)氮是植物吸收利用氮素的重要物質(zhì)來源，長期施肥對土壤有機(jī)氮含量的影響存在差異。施用有機(jī)肥處理有機(jī)氮含量的變化與有機(jī)碳變化一致，亦隨有機(jī)肥施用量的增加而增加[16]。與化肥短期內(nèi)快速提供作物所需氮素相比，施用有機(jī)肥增加了土壤的有機(jī)質(zhì)庫，提高了土壤的持續(xù)供氮能力[23-26]。研究結(jié)果表明，各化肥處理土壤有機(jī)氮含量略低于對照，與該試驗(yàn)長期秸稈移除有關(guān)，畢竟長期施用化學(xué)氮肥對土壤有機(jī)氮含量的提升也是通過增加土壤中作物秸稈和殘茬量實(shí)現(xiàn)的。有機(jī)碳、氮儲量的增加主要是因?yàn)槭┯梅柿显黾恿送馏w內(nèi)有機(jī)碳、氮的含量。與前人的研究結(jié)果一致[27-29]。研究結(jié)果表明，相比化肥和不施肥處理，有機(jī)肥及有機(jī)肥與化肥配合施用明顯提升了土壤碳、氮的儲量。

大多活性有機(jī)碳、氮占土壤有機(jī)質(zhì)的比例較小，但比總有機(jī)碳、氮更為敏感，可為作物生長提供養(yǎng)分。微生物生物量是土壤養(yǎng)分循環(huán)和轉(zhuǎn)化的動力，也是重要的養(yǎng)分儲備庫，其含量高而周轉(zhuǎn)低時(shí)可充當(dāng)養(yǎng)分“庫”，相反則是養(yǎng)分“源”[30]。施肥方式不同，會造成作物、根系殘?bào)w及根系分泌物的積累不同，使土壤微生物因可利用底物數(shù)量不同而影響其養(yǎng)分積累和周轉(zhuǎn)。施用有機(jī)肥對土壤微生物量碳、氮提高作用較顯著[4，13]。因?yàn)橛袡C(jī)肥的施用會刺激微生物群落活性和提高養(yǎng)分的有效性，且更易被土壤深層次微生物所利用[31]。另外，化肥對微生物量碳、氮的影響作用與其對有機(jī)碳及有機(jī)氮的影響類似，略低于對照。表明，施用化肥并沒有明顯提高土壤微生物量，化肥對土壤微生物群落活性的刺激作用遠(yuǎn)小于有機(jī)肥[13，31-32]。且有學(xué)者認(rèn)為，化肥氮在土壤中的水解速度較快，使得單施化肥處理的土壤礦質(zhì)態(tài)氮、微生物量碳、氮可在短期內(nèi)迅速上升，后期又會因養(yǎng)分不足而迅速下降[33-34]。研究結(jié)果表明，溶解性有機(jī)碳含量以施用有機(jī)肥較高，與前人的研究結(jié)論相符[3,35]；而化肥處理卻略低于對照，王帥等也同時(shí)發(fā)現(xiàn)，與對照相比，NPK處理并沒有提高土壤溶解性碳含量，且長期使用化肥會降低土壤可溶性碳含量[36]，此結(jié)果后期還需從微生物群落組成角度進(jìn)一步探討。研究結(jié)果表明，化肥及對照DON含量高于有機(jī)肥處理，其中NPK處理溶解性氮含量最高?？赡芘c氣候環(huán)境、土壤類型及有機(jī)肥種類影響相關(guān)[37-38]；也有學(xué)者認(rèn)為，因尿素是溶解性氮，其施入可短期內(nèi)迅速提高土壤DON含量，而施用有機(jī)肥對后期肥效發(fā)揮起到重要作用[32]。可見，施化肥對溶解性氮的影響高于溶解性碳[39-40]。

3.2 黃壤碳、氮組分間的耦合關(guān)系

活性有機(jī)碳、氮占土壤有機(jī)碳、氮的比率可體現(xiàn)土壤有機(jī)質(zhì)中活性成分的分量，亦能反映長期施肥對土壤碳、氮的影響結(jié)果。其中，土壤微生物量碳與總有機(jī)碳的比值稱為微生物熵，用來表征輸入土壤的有機(jī)質(zhì)向微生物生物量碳的轉(zhuǎn)化效率、土壤中碳損失和土壤礦物對有機(jī)質(zhì)的固定[41]。在紅壤、潮土、黑土等旱作土壤上的研究表明，耕作層土壤微生物熵為0.9～1.9，該研究結(jié)果偏低，可能與土壤類型、微生物群落結(jié)構(gòu)差異等有關(guān)[31]。MBC/TOC、MBN/TN、DOC/TOC和DON/TN的研究更有助于我們?nèi)媪私廪r(nóng)田土壤養(yǎng)分循環(huán)過程，進(jìn)而指導(dǎo)科學(xué)施肥[42]。研究結(jié)果表明，MBC/TOC、MBN/TN和DOC/TOC均以各有機(jī)肥處理較高，與以往的研究結(jié)果一致，相比單施化肥，施用有機(jī)肥更有利于提升土壤有機(jī)質(zhì)中微生物固定態(tài)及溶解態(tài)碳組分比例。表明，施用有機(jī)肥土壤活性碳氮成分對提高土壤總有機(jī)碳、氮的貢獻(xiàn)率更大，此外，單施化肥會抑制微生物對土壤有機(jī)碳、氮的分解[13-14,31,41]。表明，施用有機(jī)肥有助于土壤碳、氮庫的循環(huán)[26]，因?yàn)榛钚杂袡C(jī)碳氮占土壤全碳氮的比值大小可反映土壤碳、氮庫的代謝及溫室氣體排放情況，比值過高的處理不利于土壤碳、氮庫的積累。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中應(yīng)按需調(diào)控有機(jī)肥施用量。DON/TN可反映土壤有機(jī)氮庫的穩(wěn)定性，研究結(jié)果表明，DON/TN以化肥和不施肥處理較高，表明短期內(nèi)平衡施用化肥土壤氮素較為穩(wěn)定，這可能與化肥氮素易溶性有關(guān)。

土壤碳、氮比可反映土壤碳、氮元素間耦合關(guān)系，對評價(jià)土壤質(zhì)量具有重要作用。其可衡量土壤碳、氮營養(yǎng)平衡狀況，也是土壤有機(jī)物腐殖化程度的指標(biāo)，對土壤碳、氮循環(huán)有重要影響[41，43]。一般而言，土壤碳、氮比值高，有機(jī)質(zhì)含量高，肥效較持久。前期研究結(jié)果顯示，各處理土壤碳、氮變化范圍為13.49～15.58，且偏施磷鉀肥處理供肥較優(yōu)越[9]。研究結(jié)果表明，微生物碳氮比變化范圍為15.67～34.22，相比有機(jī)碳氮比變異性更高，說明其可對土壤變化做出更敏感響應(yīng)[44]。溶解性碳、氮比變化規(guī)律與土壤有機(jī)碳、氮含量變化類似，施用有機(jī)肥微生物碳氮比提高，為此，今后也可用溶解性碳、氮比來描述施肥對土壤有機(jī)碳、氮的影響。研究結(jié)果表明，SOC與MBC呈極顯著正相關(guān)，表明MBC可作為長期施肥對土壤有機(jī)碳影響的評價(jià)指標(biāo)，且其靈敏度遠(yuǎn)高于DOC，與王玲莉等[45]的研究結(jié)論一致；SON與MBN呈顯著正相關(guān)，與張恒恒等[46]的研究結(jié)果一致。有機(jī)碳、氮和微生物碳、氮間存在顯著或極顯著的相關(guān)關(guān)系，也證明土壤微生物碳、氮的重要性。也有研究結(jié)果顯示[37]，土壤活性有機(jī)碳、氮與有機(jī)碳及全氮的累積速率相關(guān)性更高。該前期試驗(yàn)研究也發(fā)現(xiàn)，長期有機(jī)肥配施處理對玉米產(chǎn)量穩(wěn)定持續(xù)提升有顯著促進(jìn)作用，且產(chǎn)量與土壤有機(jī)碳含量呈極顯著相關(guān)[17]。表明，短期內(nèi)玉米產(chǎn)量與溶解性有機(jī)碳相關(guān)性最高，與土壤有機(jī)氮含量亦呈顯著相關(guān)性。這是因?yàn)榭扇苄责B(yǎng)分易被作物吸收利用，且作物所需礦化氮均來自于有機(jī)氮，進(jìn)一步說明短期內(nèi)土壤活性有機(jī)碳、氮組分對施肥的敏感程度高于土壤有機(jī)質(zhì)和全氮。

4 結(jié) 論

(1) 有機(jī)肥處理有助于提升黃壤有機(jī)碳、氮庫容，且隨著有機(jī)肥用量增加其含量明顯提升。

(2) 施用有機(jī)肥增加活性碳、氮組分(MBC、MBN及DOC)占SOC和TN的比值，活性碳、氮組分的增加有利于增加土壤有效養(yǎng)分及提高作物的產(chǎn)量。

(3) SOC與土壤活性碳氮組分相關(guān)性較高，且與MBC相關(guān)性最高，SON與MBC及MBN呈極顯著和顯著正相關(guān)?？梢姡⑸锪刻肌⒌c土壤理化性質(zhì)相關(guān)性較高，其能更靈敏地顯示土壤質(zhì)量變化。作物產(chǎn)量與DOC及SON呈極顯著和顯著正相關(guān)，表明作物對溶解性碳及礦化氮的依賴。