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(shè)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(gè)試驗(yàn)處理，將土柱原位放于田間。180 d后，測(cè)定土壤有機(jī)碳及其組分含量、土壤養(yǎng)分含量、碳氮磷相關(guān)酶活性、微生物生物量碳含量，利用16S rRNA基因高通量測(cè)序分析細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，研究秸稈還田配施不同激發(fā)劑對(duì)潮土有機(jī)碳含量提升的主控途徑以及細(xì)菌群落的影響。結(jié)果顯示，與CK相比，添加激發(fā)劑處理顯著提高了土壤有機(jī)碳含量，其中MT處理對(duì)顆粒態(tài)有機(jī)碳（POC）含量提升效果最為顯著，CM處理對(duì)礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)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(duì)豐度都有所增加?；谕寥鲤B(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(xì)菌對(duì)提升有機(jī)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(jī)碳含量提升主控途徑有差異，因此合理選擇激發(fā)劑進(jìn)行搭配施用，更有助于提高土壤有機(jī)碳含量。

關(guān)鍵詞： 秸稈還田；激發(fā)劑；有機(jī)碳；微生物群落

中圖分類號(hào)： S181 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 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(jī)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(guān)系，黃淮海平原是我國(guó)重要的糧食生產(chǎn)地，據(jù)統(tǒng)計(jì)其糧食播種面積占全國(guó)總播種面積的33%，糧食產(chǎn)量占全國(guó)總量的35%， 故提升黃淮海平原區(qū)典型潮土有機(jī)碳含量對(duì)中國(guó)糧食產(chǎn)量及糧食安全至關(guān)重要^[1]。據(jù)前人調(diào)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(qiáng)度，使得土壤結(jié)構(gòu)差、砂粒含量高，加上近些年化肥過量投入、高強(qiáng)度種植等因素，導(dǎo)致該地土壤有機(jī)碳含量低且難以積累^[2]。因此，如何高效促進(jìn)潮土中有機(jī)碳的積累是提升潮土生產(chǎn)力的關(guān)鍵所在^[3]。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，黃淮海平原每年秸稈產(chǎn)量多達(dá)2.1×10⁸t，約占全國(guó)總量的33.4%。秸稈還田為黃淮海平原潮土中有機(jī)碳含量的提升提供了一種可靠的途徑^[4]。中國(guó)科學(xué)院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站長(zhǎng)期定位試驗(yàn)結(jié)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(jī)碳含量，腐熟秸稈能明顯增加有機(jī)碳含量，值得注意的是，有機(jī)碳含量在1989-2014年逐年增加，但到2019年呈現(xiàn)下降，且30年內(nèi)的有機(jī)碳含量始終低于2%，難以進(jìn)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(jī)碳含量依然難以穩(wěn)定、持續(xù)地提升。

目前，傳統(tǒng)農(nóng)藝措施僅將秸稈還田至0～20 cm表層，這會(huì)導(dǎo)致秸稈積壓于表層，不利于秸稈降解及有機(jī)碳的形成，然而土層20 cm以下有機(jī)碳具備更大提升空間和潛力^[9-10]。有研究結(jié)果表明，當(dāng)秸稈還田至0～35.0 cm土層時(shí)，表層（0～20.0 cm）和亞表層（20.1～35.0 cm）有機(jī)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(jié)果表明，通過添加外源無機(jī)肥及有機(jī)物料調(diào)控碳氮比（C/N），能激發(fā)微生物的生長(zhǎng)活性，促進(jìn)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(jìn)秸稈腐解，楊濱娟等^[15]發(fā)現(xiàn)添加外源物料調(diào)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(rèn)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(shè)置土柱原位培養(yǎng)試驗(yàn)，探究玉米秸稈配施不同激發(fā)劑還田對(duì)土壤有機(jī)碳及組分、土壤酶活性和土壤細(xì)菌群落的影響，以期明確秸稈配施不同類型激發(fā)劑對(duì)潮土有機(jī)碳積累的效果，揭示潮土有機(jī)碳提升主控途徑及玉米秸稈養(yǎng)分高效利用的微生物機(jī)制，為黃淮海平原潮土有機(jī)碳含量提升與全耕層培肥提供科學(xué)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(jìn)行相關(guān)研究，試驗(yàn)地點(diǎn)位于中國(guó)科學(xué)院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家試驗(yàn)站（35°1′N，114°32′E）。該地區(qū)屬于溫暖季風(fēng)氣候，常年半干旱半濕潤(rùn)，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(biāo)為：pH為 8.12（土壤∶水=1.0∶2.5，質(zhì)量比），有機(jī)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(yàn)設(shè)計(jì)

培養(yǎng)試驗(yàn)共設(shè)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(zhì)見表1。所有處理玉米秸稈來自當(dāng)?shù)禺?dāng)季作物，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(jì)算需要激發(fā)劑補(bǔ)充的碳），均為市場(chǎng)易購(gòu)產(chǎn)品，其中一種是以雞糞為主的商品有機(jī)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(gè)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(nèi)徑70 mm，高400 mm，底部0～20 mm為石英砂并用尼龍網(wǎng)進(jìn)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(yíng)養(yǎng)混合試劑，調(diào)節(jié)土壤含水率為田間最大持水量的60%。調(diào)節(jié)水分后，將土壤保存于收納箱內(nèi)并放置在大田里，進(jìn)行原位自然培養(yǎng)。每隔1周稱質(zhì)量，補(bǔ)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(huì)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(jìn)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(fēng)干土，測(cè)定pH、基礎(chǔ)養(yǎng)分指標(biāo)及有機(jī)碳組分養(yǎng)分指標(biāo)；（2）4 ℃冰箱保存，測(cè)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(cè)定土壤細(xì)菌群落組成。

土壤養(yǎng)分指標(biāo)采用常規(guī)農(nóng)化分析方法測(cè)定^[19]。土壤pH使用pH計(jì)測(cè)定（土水質(zhì)量比1.0∶2.5），土壤有機(jī)碳含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測(cè)定，有機(jī)碳分級(jí)通過加入六偏磷酸鈉溶液離心分離，按照半微量凱氏法測(cè)定土壤全氮含量，按照NaOH熔融-鉬銻抗比色法測(cè)定土壤全磷含量。土壤酶活性選用鮮土測(cè)定，其中對(duì)硝基苯-β-D-吡喃葡萄糖苷（p-nitrophenyl-β-D-glucopyranoside）、對(duì)硝基苯乙?；被咸烟擒眨╬-nitrophenyl-N-acetyl-β-D-glucosaminide）和對(duì)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(cè)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(cè)定DNA完整性，再用Mini Dorp 測(cè)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(fù)責(zé)對(duì)提取的DNA樣品進(jìn)行16S rRNA基因測(cè)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(jìn)行單因素方差分析，用最小顯著性差異法（LSD）多重比較檢驗(yàn)各處理間差異的顯著性（α=0.05）。在土壤細(xì)菌高通量測(cè)序后，基于α多樣性數(shù)據(jù)進(jìn)行Shannon分析，基于基因分類單元（OTU）聚類進(jìn)行群落組成分析，基于β多樣性進(jìn)行非度量多維標(biāo)度（NMDS）統(tǒng)計(jì)分析和作圖。

2 結(jié)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(jī)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(jié)合態(tài)有機(jī)碳（MOC）含量，與CK相比，沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的差異，但有上升趨勢(shì)。木本泥炭處理主要提升的是顆粒態(tài)有機(jī)碳（POC）含量，并伴隨著礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量提升。從土壤各組分有機(jī)碳含量占比來看，顆粒態(tài)有機(jī)碳含量占比明顯低于礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)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(xué)計(jì)量比

由表3可知，添加激發(fā)劑后，土壤、土壤顆粒有機(jī)質(zhì)（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(xué)計(jì)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(dǎo)致POM中C/N與土壤C/N變化趨勢(shì)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(shí)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(guān)酶活性及其計(jì)量關(guān)系

由表4可知，添加激發(fā)劑對(duì)土壤酶活性及其化學(xué)計(jì)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(xué)劑量比并且與添加激發(fā)劑的種類有關(guān)。

2.4 添加激發(fā)劑處理下土壤細(xì)菌群落組成

培養(yǎng)結(jié)束后，相對(duì)于對(duì)照組（CK），添加激發(fā)劑處理的土壤細(xì)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(xì)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(xì)菌群落差異較小，CW處理組內(nèi)土壤細(xì)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(nèi)差異較?。▓D2C，P<0.05）。由圖2D可知，門水平下優(yōu)勢(shì)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(duì)豐度都有所增加，厚壁菌門（Firmicutes）的相對(duì)豐度在所有添加物料處理中均減少，放線菌門（Acidobacteriota）的相對(duì)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(duì)擬桿菌門（Bacteroidota）的相對(duì)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(xì)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(xué)計(jì)量比與細(xì)菌優(yōu)勢(shì)菌門相對(duì)豐度的相關(guān)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(xué)計(jì)量比與科水平上優(yōu)勢(shì)菌門相對(duì)豐度進(jìn)行相關(guān)性分析（圖3）。結(jié)果顯示，顆粒有機(jī)碳含量與土壤碳氮比呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P<0.001），與土壤碳磷比呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P<0.05），與Steroidobacteraceae豐度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P<0.01）；礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量與芽孢桿菌科豐度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P<0.01）。芽孢桿菌科豐度與礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（r=-0.720，P<0.01），與單位微生物量上消耗碳氮相關(guān)酶活性的比值呈顯著正相關(guān)關(guān)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(guān)關(guān)系（r=0.559，P<0.05）。

3 討論

3.1 添加不同激發(fā)劑對(duì)土壤有機(jī)碳及其組分碳含量的影響

本研究結(jié)果表明，秸稈配施激發(fā)劑還田對(duì)土壤及其組分碳含量提升有促進(jìn)作用，其中雞糞處理對(duì)MOC含量提升效果最佳，木本泥炭處理對(duì)POC含量提升效果最佳。本試驗(yàn)得出的雞糞對(duì)MOC含量有較好的提升效果，與前人研究結(jié)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(zhì)能加速秸稈降解，同時(shí)土壤中更多的碳被利用，這樣既增加了土壤有機(jī)碳含量又提高了土壤微生物碳庫(kù)^[22]。木本泥炭對(duì)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?bào)w碎片，富含腐殖酸、有機(jī)碳，而功能多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的腐殖酸施入土壤后可以促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)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(jìn)入土壤中，促進(jìn)土壤有機(jī)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?bào)w碎片以及土壤顆粒的團(tuán)聚產(chǎn)物^[26]。此外，本研究發(fā)現(xiàn)，土壤有機(jī)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(shí)間后與礦物結(jié)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(shí)間更長(zhǎng)。

3.2 添加不同激發(fā)劑對(duì)土壤和各組分養(yǎng)分含量及其化學(xué)計(jì)量比的影響

土壤養(yǎng)分含量及其化學(xué)計(jì)量關(guān)系是指示土壤有機(jī)碳組成和質(zhì)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(jī)碳礦化速率，這會(huì)導(dǎo)致有機(jī)碳含量下降；高C/N適合土壤有機(jī)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(jī)物料，在等碳量添加有機(jī)物料的前提下，由于木本泥炭氮磷養(yǎng)分相對(duì)充足，土壤及MAOM中C/N提升相對(duì)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(huì)迅速激發(fā)土壤微生物活性，促進(jìn)微生物碳的周轉(zhuǎn)^[29-30]。

3.3 添加不同激發(fā)劑對(duì)土壤酶活性及其化學(xué)計(jì)量比的影響

土壤酶活性及其化學(xué)計(jì)量比是研究土壤微生物養(yǎng)分限制方面的重要指標(biāo)^[31]。本研究結(jié)果表明，MT處理土壤微生物對(duì)C、N、P相關(guān)酶消耗相對(duì)于CK減少。木本泥炭對(duì)酶和底物具有較強(qiáng)的吸附能力，使得酶活性位點(diǎn)發(fā)生變化或阻隔了底物與酶的結(jié)合，故而酶催化反應(yīng)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(jìn)入POM，這與Bailey等^[32]研究結(jié)果一致。添加木本泥炭先影響土壤碳、氮有效性，進(jìn)而影響土壤酶的生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征，這與Guo等^[33]研究結(jié)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(dǎo)致微生物被迅速激活，進(jìn)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?yàn)槲⑸锘顒?dòng)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(duì)土壤酶活性及其化學(xué)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(xué)計(jì)量比。

3.4 添加不同激發(fā)劑對(duì)土壤微生物群落特性的影響

土壤微生物參與有機(jī)碳分解和腐殖質(zhì)形成分解過程，是土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)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(xì)菌OTUs及其多樣性呈不同程度的降低，而且CK土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)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(shí)間以及土壤性質(zhì)改變?cè)黾恿四承﹥?yōu)勢(shì)種群數(shù)量，同時(shí)減少了其余細(xì)菌種類和數(shù)量，從而使細(xì)菌多樣性降低^[44]。研究結(jié)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(duì)豐度增加明顯。Wegner等^[45]的研究結(jié)果表明，綠彎菌門對(duì)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(jié)果表明，芽單胞菌門可根據(jù)代謝需求調(diào)節(jié)對(duì)C和N的攝入量^[47]，表明其對(duì)不同土壤環(huán)境的廣泛適應(yīng)性。王光華等^[48]的研究結(jié)果表明，酸桿菌門可降解植物殘?bào)w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(jié)果表明，雞糞配施秸稈能更有效促進(jìn)土壤中秸稈降解細(xì)菌的生長(zhǎng)，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(shì)。

對(duì)所有處理進(jìn)行土壤及各組分碳含量、酶活性及其化學(xué)計(jì)量比和科水平上優(yōu)勢(shì)菌門相對(duì)豐度的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，土壤顆粒有機(jī)碳含量與土壤碳氮比、碳磷比、Steroidobacteraceae豐度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而礦物結(jié)合有機(jī)碳含量?jī)H與芽孢桿菌科豐度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。在秸稈降解后期，土壤中細(xì)菌作用效果顯著降低，各組分有機(jī)碳含量也比初期穩(wěn)定，土壤團(tuán)聚化程度提高，更加利于POM含量提升，這與前人研究結(jié)果一致^[49-50]。

4 結(jié)論

秸稈配施不同激發(fā)劑還田顯著提高了土壤有機(jī)碳含量，其中MT處理對(duì)POC含量提升效果最顯著，CM處理對(duì)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(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、物理結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特點(diǎn)的惰性碳源，主要是通過改變土壤養(yǎng)分、酶活性及其化學(xué)計(jì)量比，抑制微生物完全降解本身，促進(jìn)非生物方式的轉(zhuǎn)化，進(jìn)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(diǎn)的活性碳源，主要是通過激發(fā)微生物群落、加速有機(jī)物質(zhì)的降解來提升MOC含量。綜上所述，不同激發(fā)劑對(duì)土壤有機(jī)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(jī)碳含量的提升，可為黃淮海平原潮土有機(jī)碳含量的提升與全耕層培肥提供科學(xué)依據(jù)與理論支撐。

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（責(zé)任編輯：張震林）