劉 爽，王艷宇，楊煥民，王 鵬，殷奎德，張興梅

(1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，黑龍江 大慶 163319；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動物科技學(xué)院，黑龍江 大慶 163319)

現(xiàn)今農(nóng)田多施用化肥、農(nóng)藥來提高土壤肥力和防治病蟲害，但化肥和農(nóng)藥施用過量會導(dǎo)致資源浪費及環(huán)境污染，同時也會使土壤酸化、板結(jié)，不利于作物生長[1]。在畜禽養(yǎng)殖過程中也常因為糞便處理不及時造成土壤及環(huán)境的污染。玉-鵝種養(yǎng)模式是一種玉米與鵝同步生長的健康生態(tài)型農(nóng)業(yè)，玉米長至120 cm時將雛鵝放入田間，前3年玉米田逐步減少化肥農(nóng)藥的施入，第4年以后完全不施加化肥農(nóng)藥。放養(yǎng)鵝期間，鵝食玉米老葉及雜草不僅節(jié)省了養(yǎng)鵝飼料和農(nóng)藥，也改善了玉米地的通風(fēng)狀況，利于植株進行光合作用；將玉米秸稈粉碎喂鵝可以減少秸稈燃燒碳排放，降低環(huán)境污染；鵝在田間行走，排泄物可作為有機肥料供應(yīng)玉米生長，減少了化肥的施用。廖詠梅等[2]在進行稻鴨共育模式研究中發(fā)現(xiàn)植物-動物共育模式可以提高土壤有機質(zhì)等肥力指標(biāo)，利于作物生長。王樹文等[3]在探究玉米田養(yǎng)鵝系統(tǒng)物種多樣性與雜草生產(chǎn)力關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，玉米田養(yǎng)鵝處理后生態(tài)系統(tǒng)群落多樣性的增加可以明顯提高玉米的地上部生物量。

土壤酶活性、土壤細菌多樣性等指標(biāo)是評價土壤健康和研究土壤微生物活性過程的重要生物指標(biāo)[4-7]。王昂等[8]在進行稻蟹共作模式研究時監(jiān)控了土壤酶活性，發(fā)現(xiàn)這種動植物互作模式可以顯著提高土壤脲酶、蛋白酶、過氧化氫酶的活性以及土壤氮素的時效性。土壤微生物對土壤生態(tài)變化十分敏感，能快速響應(yīng)環(huán)境變化并反向作用于其周圍的微環(huán)境[9]。Biolog生態(tài)板法通過底物誘導(dǎo)下的代謝響應(yīng)模式來測算土壤微生物群落代謝功能多樣性，并用來描述土壤微生物群落功能的變化[10]，其原理是基于測定微生物對單一碳源利用程度的差異來表征其生理特性[11]。張明莉等[12]通過Biolog微平板技術(shù)探究發(fā)現(xiàn)，意大利蒼耳主要通過改變?nèi)肭值赝寥牢⑸锶郝涞慕Y(jié)構(gòu)與功能、提高根際土壤微生物的代謝活性、形成對自身有益的土壤微生態(tài)環(huán)境等方式達到成功入侵的目的。

玉-鵝種養(yǎng)試驗是一種新型種養(yǎng)相結(jié)合的模式，可以改變有機肥施用方式、提高秸稈利用率，解決動物糞便難處理等問題，但目前還沒有關(guān)于玉-鵝種養(yǎng)模式對土壤肥力及土壤微生物層面的深入研究，因此本研究基于養(yǎng)鵝第7年及常規(guī)種植的玉米田，通過測定土壤酶活、土壤養(yǎng)分、土壤細菌碳源利用情況等指標(biāo)，探究玉-鵝種養(yǎng)模式對土壤肥力、土壤細菌特征的影響，為更好地推廣“玉-鵝種養(yǎng)模式”奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況及試驗材料

試驗于2018年在黑龍江省大慶市大同鎮(zhèn)獅白鵝育種基地進行(124°41′33″ E，46°3′49″ N)。試驗區(qū)7、8、9月平均溫度分別為25.1℃、21.7℃、15.2℃，平均降水量分別為208.3、62.7、55.6 mm，平均日照分別為177.2、209.2、226.9 h。供試土壤為黑鈣土，2012年開始玉米地養(yǎng)鵝試驗，設(shè)置養(yǎng)鵝區(qū)和對照區(qū)，養(yǎng)鵝區(qū)每年養(yǎng)鵝，對照區(qū)施用化肥。玉米地養(yǎng)鵝前試驗田地力均勻，土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)為：pH值8.25，有機質(zhì)22.3 g·kg-1，堿解氮(N)79.5 mg·kg-1，有效磷(P2O5)27.5 mg·kg-1，速效鉀(K2O)184.1 mg·kg-1。玉米品種為龍高L2，2018年5月8日播種，9月25日收獲。獅白鵝糞便中全氮(N)、全磷(P2O5)、全鉀(K2O)養(yǎng)分含量(干基)分別為1.66%，1.47%，2.07%，有機質(zhì)含量為36.6%。

1.2 試驗處理

試驗設(shè)2個大區(qū)：養(yǎng)鵝區(qū)(7Y)和對照區(qū)(CK)，每區(qū)面積2 hm2，共4 hm2，壟間距為0.67 m，株距為0.32 m。對照區(qū)(CK)施用化肥：尿素、過磷酸鈣、硫酸鉀，施用量為N：150 kg·hm-2，P2O5：75 kg·hm-2，K2O：45 kg·hm-2(當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)用量)，磷、鉀肥以基肥一次性施入田間，氮肥2/3作基肥，1/3作追肥；養(yǎng)鵝區(qū)(7Y)為玉-鵝種養(yǎng)模式，2018年為田間養(yǎng)鵝第7年，不施用任何化肥(2012—2014年化肥施用量逐年減少1/3，2015—2018年不施用任何化肥)，養(yǎng)鵝區(qū)每年秋天施鵝糞于田間，干鵝糞施入量為4 510 kg·hm-2(以CK區(qū)施用氮肥的50%為基準(zhǔn)計算)，當(dāng)玉米高度長至120 cm時向玉米地里放養(yǎng)鵝雛，利用鵝排出的糞便作為追肥為玉米生長提供營養(yǎng)，放養(yǎng)密度為450只·hm-2。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土壤樣品采集 分別于玉米抽雄期、乳熟期、成熟期進行田間取樣，去掉2 cm表層土(排除鵝糞影響)，取2～20 cm的耕層土壤。在養(yǎng)鵝田和對照田各隨機選取4處進行五點法取樣，每處采集的5點土樣混勻為一個樣品，每個試驗大區(qū)分別采集4個混合樣品，處理和對照共計8個樣品。樣品于保溫箱冰袋上存放，帶回實驗室。將2種模式下土壤樣品各分為2份，其中1份土樣風(fēng)干用于土壤理化性質(zhì)測定，另1份新鮮土樣用于土壤酶活和Biolog生態(tài)板的測定。

1.3.2 土壤理化性質(zhì)測定 土壤含水量的測定采用烘干稱重法；土壤堿解氮測定采用堿解擴散法；土壤有效磷采用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀采用乙酸銨浸提—火焰光度法測定；土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀—外加熱法測定；土壤pH以土∶水=1∶5的比例進行測定。以上土壤理化性質(zhì)的測定參照呂貽忠等[13]的方法，每個處理4次重復(fù)。

1.3.3 土壤酶活性測定 取鮮土樣作為試驗材料，按照所需干土質(zhì)量換算出鮮土質(zhì)量，測定土壤脲酶、土壤堿性磷酸酶、土壤蔗糖酶、土壤過氧化氫酶、土壤纖維素酶等5種酶活性，參照關(guān)松蔭[14]的方法。土壤脲酶采用苯酚鈉—次氯酸鈉比色法，堿性磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法，蔗糖酶與纖維素酶均采用3，5-二硝基水楊酸比色法，過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法。

1.3.4 Biolog生態(tài)板測定與分析 取鮮土樣作為試驗材料，按照所需干土5 g換算出鮮土質(zhì)量，將土樣與生理鹽水1∶10的比例震蕩搖勻，逐步稀釋到1 000倍，取115 μL鮮土上清液加入到Biolog-Eco微平板中，于30℃恒溫箱中培養(yǎng)，用酶標(biāo)儀每12 h測定1次吸光值，共計測定240 h。用單孔顏色平均值(AWCD)來代表土壤細菌代謝強度[15]。其計算方法為：

AWCD=∑(Ci-Ri)/31

式中,Ci、Ri分別為生態(tài)板中反應(yīng)孔和對照孔在590 nm和750 nm下吸光值的差值。

土壤細菌群落的多樣性采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H)和Pielou均勻度指數(shù)(E)來描述：

H=-∑ (Pi×lnPi)

E=H/lnS

式中,Pi=Ci/∑Ci，S為ECO板中顏色變化孔的數(shù)目。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2016對數(shù)據(jù)進行整理和統(tǒng)計分析；使用Origin 8.5軟件進行柱形圖的繪制；使用SPSS 18.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析；使用Canoco 4.5軟件對土壤理化指標(biāo)和土壤細菌碳源利用情況進行冗余分析(RDA)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種養(yǎng)模式下土壤理化性質(zhì)的變化

玉-鵝種養(yǎng)模式和常規(guī)模式下的土壤理化性質(zhì)見表1。隨著生育期的推進，玉米由抽雄期至成熟期各處理土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量均呈一定的下降趨勢，但玉-鵝種養(yǎng)模式降幅小于常規(guī)種植模式；常規(guī)種植模式下土壤有機質(zhì)呈下降趨勢，降低了2.4 g·kg-1，而玉-鵝種養(yǎng)模式有機質(zhì)提高了2.2 g·kg-1。由此可見，隨著玉米的生長，作物對養(yǎng)分的吸收利用數(shù)量增多，化肥施用區(qū)土壤養(yǎng)分降幅大且導(dǎo)致有機質(zhì)含量的下降，玉-鵝區(qū)土壤養(yǎng)分降幅小且能夠增加土壤有機質(zhì)的含量，保持土壤肥力。兩處理間土壤養(yǎng)分含量差異較大，玉-鵝種養(yǎng)模式顯著降低了土壤的pH值，在玉米抽雄期至成熟期分別降低了5.75%、3.30%、4.99%。在玉米抽雄期、乳熟期、成熟期，7Y區(qū)土壤堿解氮含量分別比CK提高了43.52%、53.67%、66.03%；土壤有效磷含量分別比CK提高了362.35%、351.00%、368.78%，土壤速效鉀含量分別比CK提高了81.03%、92.19%、81.62%，土壤有機質(zhì)含量分別比CK提高了25.19%、39.34%、36.55%。總體來看，玉-鵝種養(yǎng)模式可以顯著降低土壤pH值，顯著提高土壤堿解氮、有效磷、速效鉀及有機質(zhì)等養(yǎng)分含量。土壤養(yǎng)分含量的提高，利于保持土壤肥力及土壤的持續(xù)利用。

2.2 不同種養(yǎng)模式下土壤酶活性的變化

圖1為2018年玉米抽雄期至成熟期2種種養(yǎng)模式下土壤酶活性的變化，其中玉-鵝區(qū)土壤的脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶、纖維素酶活性均高于CK區(qū)，兩者差異極顯著。兩區(qū)土壤酶活性的變化趨勢較為一致，圖1a、1b、1c中土壤脲酶、堿性磷酸酶及纖維素酶的活性均呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢，以乳熟期各種酶活性最高，成熟期最低。圖1d中，在抽雄期和成熟期玉-鵝區(qū)土壤的過氧化氫酶活性顯著高于CK區(qū)，在乳熟期兩區(qū)土壤的過氧化氫酶活性沒有顯著差異，抽雄期玉-鵝區(qū)土壤過氧化氫酶活性最高達2 201.47 mL·kg-1·h-1，比CK高15.77%；在玉米抽雄期至成熟期，兩區(qū)土壤的過氧化氫酶活性呈現(xiàn)降低的趨勢，過氧化氫酶可以分解土壤中對植物有害的過氧化氫，其活性的降低也說明了土壤中對植物有害的底物減少了。圖1e中，兩區(qū)土壤蔗糖酶活性隨生育進程呈上升趨勢，成熟期7Y土壤蔗糖酶活性最高達到8 973.49 mg·kg-1·h-1，CK土壤蔗糖酶活性最高達到6 944.99 mg·kg-1·h-1，土壤蔗糖酶活性的升高表明了土壤中有機碳含量的不斷積累，進而提高了有機質(zhì)含量?？傮w來看，玉-鵝種養(yǎng)模式下土壤堿性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、纖維素酶活性顯著升高，土壤過氧化氫酶活性在玉米抽雄期和成熟期顯著升高，這5類酶活最大值分別達到了56.82、117.42、8973.49、5.28 mg·kg-1·h-1以及2 201.47 mL·kg-1·h-1。

表1 土壤理化性質(zhì)

注：*表示差異顯著(p<0.05)，**表示差異極顯著(p<0.01)。下同。

2.3 不同種養(yǎng)模式下土壤細菌對于碳源的利用情況

2.3.1 不同種養(yǎng)模式下土壤細菌代謝活性變化 圖2為土壤細菌平均每孔顏色變化率，即AWCD值，反映了細菌對于碳源底物在240 h內(nèi)的利用情況，AWCD值越高，土壤細菌對碳源底物的利用能力越強。結(jié)果表明，2種模式下土壤細菌在不同取樣時間的AWCD值均隨著培養(yǎng)時間的延長而呈上升趨勢，其土壤細菌碳源利用率均呈指數(shù)增長，240 h后土壤細菌增長趨勢變緩，對于碳源的消耗減少。在玉米抽雄期至成熟期，玉-鵝區(qū)土壤細菌的碳源利用率均高于CK，乳熟期(2-7Y)玉-鵝區(qū)土壤細菌的碳源利用率最高，在240 h時利用率達到了1.44，這是因為玉米抽雄期至成熟期時溫度先升高再降低，土壤細菌代謝活性隨著溫度變化，乳熟期時土壤溫度最高，土壤細菌代謝活性最強。CK區(qū)土壤細菌對碳源的利用率在乳熟期至成熟期變化不明顯，代謝能力基本一致，抽雄期(1-CK)土壤細菌碳源利用率最低，在240 h時利用率最高達到0.98?？梢姡?鵝種養(yǎng)模式可以提高土壤細菌代謝活性，土壤溫度越高，土壤細菌代謝活性越強。

注：1-CK、2-CK、3-CK分別表示常規(guī)玉米種植模式下抽雄期、乳熟期、成熟期的土壤；1-7Y、2-7Y、3-7Y分別表示玉-鵝種養(yǎng)模式下抽雄期、乳熟期、成熟期的土壤，下同。

2.3.2 不同種養(yǎng)模式下土壤細菌生理碳源代謝指紋圖譜 將240 h的AWCD值繪制成土壤細菌生理碳源代謝指紋圖譜，可以更直觀地看到土壤細菌的代謝情況。玉米抽雄期的土壤AWCD值表明(圖3a)，7Y區(qū)土壤細菌對2-羥基苯甲酸(C3)基本不利用，對D-半乳糖酸內(nèi)脂(A3)、D-半乳糖醛酸(B3)、α-羥基丁酸(E3)等碳源利用率低于CK區(qū)，除上述4種碳源外，玉-鵝區(qū)土壤細菌對其他碳源利用率均高于CK區(qū)。在玉米乳熟期(圖3b)，7Y區(qū)土壤中細菌對I-赤藻糖醇(C2)、N-乙?；?D-葡萄胺(E2)、D-半乳糖酸內(nèi)脂(A3)、D-半乳糖醛酸(B3)、L-苯基丙氨酸(C4)、L-絲氨酸(D4)、4-羥基苯甲酸(D3)等碳源的利用率低于CK，7Y區(qū)土壤細菌對于其他類碳源的利用率均較高，平均吸光值維持在0.6以上，與抽雄期的碳源利用率相比較發(fā)現(xiàn)對2-羥基苯甲酸的利用率顯著上升。玉米成熟期(圖3c)，2種模式下土壤細菌對于碳源的利用能力均有不同程度的降低，且對于2-羥基苯甲酸(C3)、苯乙胺(G4)這2類碳源幾乎不利用。在7Y區(qū)土壤中的細菌對丙酮酸甲酯(B1)、D-半乳糖醛酸(B3)、衣康酸(F3)、α-丁酮酸(G3)、D-蘋果酸(H3)、L-天門冬酰胺(B4)、甘氨酰-L-谷氨酸(F4)及α-環(huán)式糊精(E1)等碳源的利用率低于CK，除此之外，玉-鵝區(qū)土壤細菌對其余碳源利用率均較高。

總體來看，玉-鵝種養(yǎng)模式下土壤細菌可以利用更多的碳源，且大部分碳源利用率隨生育期及溫度變化有所不同。如玉-鵝種養(yǎng)模式下土壤細菌對D-木糖(B2)、D, L-α-磷酸甘油(H2)、L-天門冬酰胺(B4)、α-丁酮酸(G3)、衣康酸(F3)及D-蘋果酸(H3)等碳源的利用率在玉米抽雄期及乳熟期時顯著高于常規(guī)模式，在玉米成熟期時顯著降低；但玉-鵝種養(yǎng)模式下土壤細菌對D-甘露醇、D-纖維二糖、吐溫40(C1)、吐溫80(D1)等碳源利用率在抽雄期至成熟期均顯著高于常規(guī)模式。

注：A2～H2為碳水化合物類，包括A2： β-甲基-D-葡萄糖苷；B2： D-木糖；C2： I-赤藻糖醇；D2： D-甘露醇；E2： N-乙?；?D-葡萄胺；G1： D-纖維二糖；G2：葡萄糖-1-磷酸；H1： α-D-乳糖；H2： D, L-α-磷酸甘油。A3～H3為羧酸類，包括A3： D-半乳糖酸內(nèi)脂；B1： 丙酮酸甲酯；B3： D-半乳糖醛酸； E3： α-羥基丁酸；F2： D-氨基葡萄糖酸；F3： 衣康酸；G3： α-丁酮酸；H3： D-蘋果酸。A4～F4為氨基酸類，包括 A4： L-精氨酸；B4： L-天門冬酰胺；C4： L-苯基丙氨酸；D4： L-絲氨酸；E4： L-蘇氨酸；F4： 甘氨酰-L-谷氨酸。C1～ F1為多聚物類，包括 C1： 吐溫40；D1： 吐溫80；E1： α-環(huán)式糊精；F1： 肝糖。C3～D3為酚酸類，包括C3： 2-羥基苯甲酸；D3： 4-羥基苯甲酸。G4～H4為胺類，包括 G4： 苯乙胺；H4： 腐胺。

2.3.3 不同種養(yǎng)模式下土壤細菌碳源利用特征 Biolog-Eco微平板的31種碳源分6類，分別是碳水化合物類(Carbohydrate)、氨基酸類(Amino acid)、羧酸類(Carboxylic acid)、多聚物類(Polymer)、酚酸類(Phenolic acid)和胺類(Amine)。對240 h的AWCD值進行6類碳源利用分析(圖4)，玉米抽雄期至成熟期，玉-鵝區(qū)土壤細菌對于6種碳源的利用率均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，其總體利用能力依次為氨基酸類、多聚物類、碳水化合物類、羧酸類、胺類及酚酸類，玉-鵝區(qū)土壤細菌在玉米成熟期(3-7Y)對羧酸類碳源利用率比CK區(qū)低11.42%，除此之外7Y土壤細菌對其余碳源的利用率均表現(xiàn)為高于CK區(qū)。玉-鵝區(qū)土壤細菌對氨基酸類、胺類、碳水化合物類、羧酸類和酚酸類等碳源利用率在玉米乳熟期時均達到最高值，AWCD值分別達到了1.60、1.47、1.47、1.39和1.09，對多聚物類碳源利用率在玉米抽雄期時達到最高值，AWCD值達到1.51。

圖4 土壤細菌對6類碳源的利用情況

2.3.4 不同種養(yǎng)模式下土壤細菌多樣性指數(shù)分析 Pielou均勻度指數(shù)是一個用于反映物種個體數(shù)目在群落中分配均勻程度的指數(shù)；Shannon-wiener指數(shù)基于物種數(shù)量反映群落種類多樣性，群落中生物種類增多代表了群落的復(fù)雜程度增高，群落所含的信息量愈大。對240 h的AWCD值進行多樣性指數(shù)分析(圖5)，發(fā)現(xiàn)不同種植模式下土壤細菌群落的碳源利用多樣性指數(shù)不同。分析結(jié)果表明，隨生育進程的推進，2種種植模式下土壤細菌的Pielou均勻度指數(shù)(圖5a)及Shannon-wiener指數(shù)(圖5b)也逐漸增大。玉-鵝區(qū)土壤細菌的Pielou均勻度指數(shù)及Shannon-wiener指數(shù)均顯著高于CK區(qū)，在玉米成熟期分別比CK高4.95%和6.04%，與常規(guī)玉米種植模式相比，玉-鵝種養(yǎng)模式下土壤細菌多樣性與均勻度更好。

圖5 土壤細菌碳源利用多樣性指數(shù)

2.4 不同種養(yǎng)模式下土壤細菌多樣性與理化性質(zhì)的冗余分析

將玉米抽雄期、乳熟期、成熟期的不同土壤細菌對六大碳源的利用率與土壤理化指標(biāo)進行RDA分析，可以看出2種模式下土壤細菌碳源利用率與土壤養(yǎng)分間存在一定的關(guān)系，碳源利用差異主要由土壤群落決定。圖6中Axis 1和Axis 2分別解釋了總變異度的79.0%和13.5%，根據(jù)箭頭方向及長度分析表明，土壤堿解氮、有效磷、速效鉀和有機質(zhì)含量是影響2種模式下土壤細菌對碳源利用的主要因素。其中玉米抽雄期及乳熟期時，玉-鵝區(qū)土壤細菌對六大碳源的利用率較高，且與土壤堿解氮、有效磷、速效鉀、有機質(zhì)含量呈正相關(guān)，與pH值呈負相關(guān)，而在玉米成熟期時，玉-鵝區(qū)土壤細菌對六大碳源的利用率與土壤養(yǎng)分相關(guān)性較低；CK區(qū)土壤細菌與土壤養(yǎng)分、碳源利用相關(guān)性較小，與pH值呈正相關(guān)；整體看來，玉-鵝種養(yǎng)模式土壤中細菌對于六大碳源利用能力強于常規(guī)玉米種植模式，能夠更多地參與養(yǎng)分循環(huán)。

注：1-CK、2-CK、3-CK分別為常規(guī)玉米種植模式下抽雄期、乳熟期、成熟期土壤樣品的各3組重復(fù)數(shù)據(jù)平均值；1-7Y、2-7Y、3-7Y分別為玉-鵝種養(yǎng)模式下玉米抽雄期、乳熟期、成熟期土壤樣品的各3組重復(fù)數(shù)據(jù)平均值。

3 討 論

3.1 玉-鵝種養(yǎng)模式對土壤理化性質(zhì)的影響

土壤養(yǎng)分是衡量土壤肥力狀況的指標(biāo)之一，而有機肥的施用可以提高土壤養(yǎng)分，從而增強土壤的保水、供肥能力[16]。玉-鵝種養(yǎng)模式下的土壤肥力指標(biāo)明顯優(yōu)于常規(guī)玉米種植模式，土壤中堿解氮、有效磷、速效鉀、有機質(zhì)的含量均高于常規(guī)玉米種植模式，而7Y模式下的土壤pH值顯著低于CK。徐國鳳等[17]研究發(fā)現(xiàn)施用羊糞與壟溝覆膜可以降低鹽堿土壤pH值，韓曉增等[18]發(fā)現(xiàn)長期施用有機肥能使土壤pH值穩(wěn)定在一個適合作物生長的范圍內(nèi)，這些結(jié)果都與本試驗一致。經(jīng)過多年玉-鵝模式的種植，增加了土壤養(yǎng)分含量，提高了土壤肥力，減少了化肥投入，降低了環(huán)境污染，利于土壤的持續(xù)利用。土壤pH值的降低，有利于鹽堿土壤環(huán)境的改善。

3.2 玉-鵝種養(yǎng)模式對土壤酶活性的影響

土壤酶活性可作為衡量土壤肥力狀況的指標(biāo)，并且更具有時效性[19]。土壤中的生物過程易受到土壤中酶的影響，如有機質(zhì)降解、礦化和養(yǎng)分循環(huán)等過程[6]。玉-鵝種養(yǎng)模式下的土壤脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶、纖維素酶、過氧化氫酶活性均高于常規(guī)玉米種植模式，土壤脲酶、堿性磷酸酶、纖維素酶表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢，這可能是因為7月至8月溫度逐漸升高，雨水增多，微生物活動旺盛，而到了9月份，溫度逐漸降低，雨量減少，導(dǎo)致土壤微生物活躍度降低。玉-鵝種養(yǎng)模式下的土壤纖維素酶顯著高出常規(guī)玉米種植模式的原因是鵝食用雜草、玉米葉等植物，排出的糞便中含有大量未分解的纖維素，土壤中的底物纖維素增加，纖維素酶活性也隨之增高。王亞奇等[20]研究發(fā)現(xiàn)利用牛糞作為肥料，不同土層的脲酶、蔗糖酶、堿性磷酸酶的活性明顯高于常規(guī)施肥處理；Ozlu Ekrem等[4]研究發(fā)現(xiàn)長期使用牛糞等有機肥料，土壤中有機質(zhì)及脲酶等酶活性極大提高，這些結(jié)果都與本試驗一致，可能是畜禽的糞便中含有大量的有機質(zhì)，為酶促反應(yīng)提供了大量的底物或類似物，促進土壤微生物酶的分泌[21]。

3.3 玉-鵝種養(yǎng)模式對土壤細菌代謝活性的影響

Biolog-Eco技術(shù)可以作為反應(yīng)微生物群落功能多樣性變化的依據(jù)，一定程度上反映了土壤微生物對土壤有機碳的轉(zhuǎn)化狀況，也間接反映了土壤質(zhì)量及肥力水平[22-23]。張恩平等[24]通過Biolog-Eco技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)配施有機肥可改變土壤微生物對碳源的利用能力，提高微生物群落功能多樣性。本試驗玉-鵝種養(yǎng)模式下土壤細菌沒有平板適應(yīng)期，而是直接進入迅速增長的指數(shù)期，可能是由于鵝糞使土壤中某些細菌活躍度提高，該部分細菌對于新環(huán)境的適應(yīng)能力較強，因此直接對碳源進行消耗。Biolog-Eco微平板內(nèi)存在31種不同的碳源，玉-鵝種養(yǎng)模式下土壤細菌對氨基酸類、多聚物類、碳水化合物類、羧酸類、胺類及酚酸類碳源的利用能力均比常規(guī)玉米種植模式高，對酚酸類碳源的利用能力相較于其他碳源有所降低，這是因為酚酸類碳源主要存在于植物中，而玉-鵝種養(yǎng)模式下田間沒有雜草，底物的減少造成可以利用酚酸類碳源的微生物隨之減少，所以對酚酸類消耗有所降低。

玉-鵝種養(yǎng)模式下土壤細菌對D-木糖、D-甘露醇及D-纖維二糖等碳源的利用率較高，這可能是因為這3種碳源均與纖維素酶活性存在較強的相關(guān)性，其中D-木糖與D-甘露醇是構(gòu)成半纖維素的重要單體之一，D-纖維二糖是纖維素的二糖單位，在玉-鵝區(qū)中，鵝在田間行走取食玉米下部葉片及田間雜草，糞便中有許多未分解的纖維素排到土壤中，再經(jīng)微生物作用分解為小分子有機物。玉-鵝種養(yǎng)模式下土壤細菌對L-α-磷酸甘油的利用率顯著高于常規(guī)玉米種植模式，L-α-磷酸甘油參與糖酵解途徑，這也說明玉-鵝區(qū)土壤細菌代謝更旺盛。

2種模式下土壤細菌在玉米抽雄期至成熟期對六大類碳源的利用均表現(xiàn)為先升高再降低，這與7—8月溫度升高，9月溫度又降低有關(guān)。玉-鵝種養(yǎng)模式下土壤細菌在玉米抽雄期和乳熟期對氨基酸類及羧酸類碳源的利用率較高，其中氨基酸是土壤有機氮的重要組成部分，主要靠植物根系向土壤中分泌[25]，這表明玉-鵝區(qū)土壤細菌能更多地參與養(yǎng)分循環(huán)；羧酸類碳源一般為植物根系分泌物，其中D-蘋果酸在三羧酸循環(huán)和蘋果酸-天冬氨酸循環(huán)中起重要作用，玉-鵝種養(yǎng)模式提高了土壤細菌對氨基酸類及羧酸類等碳源的利用率，也進一步說明該種植模式下玉米根系生長旺盛，根系分泌多。玉-鵝種養(yǎng)模式下土壤細菌對于胺類碳源的利用率高于常規(guī)玉米種植模式，這也說明玉-鵝種養(yǎng)模式能提高土壤中氮素的有效性，更利于植物吸收養(yǎng)分。

3.4 不同種養(yǎng)模式下土壤細菌碳源利用與環(huán)境因子的關(guān)系

冗余分析表明玉-鵝種養(yǎng)模式下的土壤堿解氮、有效磷、速效鉀及有機質(zhì)等養(yǎng)分含量較高，與pH值呈負相關(guān)關(guān)系，因為鵝糞中富含有機養(yǎng)分，對土壤養(yǎng)分及酸堿度具有緩沖作用，當(dāng)土壤肥力提高后可以有效降低土壤的pH值，改善土壤環(huán)境，這也驗證了表1中玉-鵝種養(yǎng)模式下土壤pH值顯著降低的結(jié)果；同時該模式下土壤細菌對碳水化合物類、羧酸類、氨基酸類、胺類及多聚物類等碳源利用率較高，細菌利用底物能力更強，土壤中養(yǎng)分含量不斷積累，進一步提高了玉-鵝種養(yǎng)模式下土壤脲酶、蔗糖酶及過氧化氫酶的活性，這與Li R等[26]研究添加有機肥、生物肥對土壤養(yǎng)分影響的結(jié)果相近。乳熟期至成熟期玉-鵝種養(yǎng)模式下土壤細菌與土壤養(yǎng)分相關(guān)性更大，這可能是由于溫度的升高使得細菌代謝能力和活性更強。本試驗是基于玉-鵝種養(yǎng)模式第7年的試驗田，土壤細菌的碳源利用能力和群落多樣性(圖5)都明顯增加，這與張恩平、郭瑩等[24,27]關(guān)于長期施用糞肥對土壤微生物群落功能多樣性的影響研究結(jié)果一致。

4 結(jié) 論

1)與常規(guī)玉米種植模式相比，玉-鵝種養(yǎng)模式能夠提高土壤有機質(zhì)、有效磷、速效鉀、堿解氮等養(yǎng)分含量，最大分別提高了39.34%、368.78%、92.19%、66.03%。同時可以顯著降低土壤pH值，使土壤更肥沃，有利于玉米更好地吸收利用養(yǎng)分。

2)玉-鵝種養(yǎng)模式可以提高土壤堿性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、纖維素酶、過氧化氫酶等酶活性，增強了土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化能力，為玉米提供更多的有效養(yǎng)分。

3)玉-鵝種養(yǎng)模式可以提高土壤細菌代謝能力，增強細菌活性，提高細菌多樣性，其中玉-鵝種養(yǎng)模式下土壤細菌的AWCD值最高達到1.44，其Pielou均勻度指數(shù)及Shannon-wiener指數(shù)在玉米成熟期分別比CK高出4.95%和6.04%。

4)通過冗余分析可知，玉-鵝種養(yǎng)模式下土壤細菌對六大碳源的利用率較高，且與土壤堿解氮、有效磷、速效鉀、有機質(zhì)含量呈正相關(guān)，說明玉-鵝種養(yǎng)模式可以促進土壤養(yǎng)分循環(huán)，增強土壤細菌代謝活性。

綜上所述，玉-鵝種養(yǎng)模式實現(xiàn)了植物-動物共育的可持續(xù)生產(chǎn)，可以培肥地力，促進土壤養(yǎng)分循環(huán)，增強土壤細菌代謝能力，減少化肥使用，改善土壤及玉米生長生態(tài)環(huán)境。