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长期化肥与不同有机物料配施对土壤微生物长期化肥与不同有机物料配施对土壤微生物生态化学计量特征和群落结构的影响生态化学计量特征和群落结构的影响程琪1，毛霞丽1，孙涛1，王湘洁1，马庆旭1,2，吴良欢1*（1浙江大学环境与资源学院/浙江省农业资源与环境重点实验室，浙江杭州310058；2安庆市长三角未来产业研究院，安徽安庆246000）摘要:【目的目的】研究长期化肥与不同有机物料配施对黄泥田土壤养分含量、土壤微生物生物量化学计量特征以及土壤微生物群落结构的影响，探讨微生物群落结构对养分变化的响应特征及其与微生物生物量化学计量变化的关系。【方法方法】田间试验开始于 2011 年，种植制度为单季稻。选取不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥配施紫云英(NPKGM)、化肥配施牛粪(NPKCM)和化肥配施水稻秸秆(NPKRS)5 个处理。2022 年水稻收获后采样，测定土壤有机质(SOM)、可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)及全氮(TN)、全磷(TP)和有效磷(AP)、无机氮(IN)含量以及微生物生物量碳、氮、磷含量，并计算化学计量比；利用磷脂脂肪酸(PLFA)方法，分析微生物群落结构并计算相应指标。【结果结果】与 NPK 处理相比，化肥与紫云英、牛粪、水稻秸秆配施均能提高土壤有机质和养分含量，其中与牛粪配施的提升效果最好，SOM、TN、AP 含量分别提高了 40.7%、41.6%、108.6%。与 CK 相比，化肥与不同有机物料配施均显著提高了土壤 MBC/MBN，降低了 MBC/MBP 和MBN/MBP，以配施牛粪处理的 MBC/MBP 最低。与 NPK 处理相比，化肥与不同有机物料配施均增加了土壤细菌、真菌、放线菌和总微生物生物量，降低了真菌/细菌(F/B)和革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G+/G)。冗余分析表明，土壤 TN(P0.05)是影响土壤微生物群落的最为关键环境因子，其次是土壤 TP(P0.05)。线性回归分析表明，MBC/MBN 与 DOC/(DON+IN)呈显著负相关，MBC/MBP 与 DOC/AP、MBN/MBP 与(DON+IN)/AP 均呈显著正相关。相关性分析表明，微生物生物量化学计量比的变化可能与 F/B、G+/G的值的变化密切相关，说明真菌与细菌、革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌等优势种群发生变化，可以在一定程度上引起微生物生物量化学计量比的变化。【结论结论】化肥与紫云英、牛粪、秸秆等有机物料配施，不仅可有效提高黄泥田土壤有机质和养分含量，还可改变土壤微生物生物量化学计量特征和微生物群落，其中与低化学计量比的牛粪配施效果最好。F/B、G+/G的值与土壤微生物生物量化学计量比有相关关系，这种群落结构的重塑可能是黄泥田中土壤微生物响应底物化学计量比变化的有效策略。关键词:长期施肥；土壤养分；有机物料；微生物生物量；微生物群落；生态化学计量学Effects of long-term combined application of chemical fertilizerswith different organic materials on soil microbial ecologicalstoichiometry and community structureCHENGQi1,MAOXia-li1,SUNTao1,WANGXiang-jie1,MAQing-xu1,2,WULiang-huan1*(1 College of Environmental and Resource Sciences,Zhejiang University/Zhejiang Provincial Key Laboratory of AgriculturalResources and Environment,Hangzhou,Zhejiang 310058,China;2 ZJU-Anqing Yangtze Delta Future Industry Institute,Anqing,Anhui 246000,China)Abstract:【Objectives】Theeffectsofthecombinedapplicationofchemicalfertilizerwithdifferentorganicmaterialsonsoilnutrientcontent,soilmicrobialbiomassstoichiometricratiosandmicrobialcommunitystructures植物营养与肥料学报2024,30(2):209220doi:10.11674/zwyf.2023398JournalofPlantNutritionandFertilizershttp:/www.plantnutrifert.org收稿日期：20230905接受日期：20240105基金项目：国家自然科学基金项目(32102488，32172674)；浙江省自然科学基金项目(LZ23C150002)；浙江省重点研发计划项目(2022C02018，2023C02016)。联系方式：程琪E-mail:chengqi_；*通信作者吴良欢E-mail:werestudiedinYellowclayeypaddysoil,tounderstandtheresponseofmicrobialcommunitystructuretonutrientchangesandthemicrobialbiomassstoichiometricchanges.【Methods】Theresearchbasedona12-yearsfieldexperimentbeginningsince2011,undersinglericecroppingsystem.Soilsampleswerecollectedinfivetreatmentplots,includingnofertilization(CK),chemicalfertilizers(NPK),andchemicalfertilizerswithmilkvetch(NPKGM),cowmanure(NPKCM),andricestraw(NPKRS).Soilorganicmatter(SOM),dissolvedorganiccarbon(DOC),dissolvedorganicnitrogen(DON),inorganicnitrogen(IN),totalnitrogen(TN)andavailablephosphorous(AP)contents,themicrobialbiomasscarbon(MBC),nitrogen(MBN)andphosphorus(MBP)contentsweremeasured.Themicrobialcommunitystructurewasanalyzedbyphospholipidfattyacid(PLFA)method.【Results】ComparedwithNPK,long-termcombinedapplicationwithmilkvetch,cowmanureandricestrawimprovedsoilorganicmatterandnutrientcontent.NPKCMtreatmentexhibitedthehighestpromotioneffect,withtheincrementinSOM,TN,andAPby40.7%,41.6%,and108.6%,respectively.ComparedwithCK,long-termcombinedapplicationtreatmentsincreasedthesoilMBC/MBN,butdecreasedMBC/MBPandMBN/MBP(P0.05),withthelowestMBC/MBPrecordedinNPKCM.ComparedtoNPK,combinedapplicationsincreasedsoilbacteria,fungi,actinomycetes,andtotalmicrobialbiomass,andreducedfungi/bacteriaratios(F/B)andG+/Gratio.RedundancyanalysisshowedthatsoilTN(P0.05)wasthemostimportantenvironmentalfactoraffectingsoilmicrobialcommunity,followedbysoilTP(P10 年)化肥与不同有机物料配施下土壤微生物生物量化学计量特征及其与土壤微生物群落结构的关系还值得深入探讨。本研究依托浙江省金华市琅琊镇的 12 年定位试验，分析化肥(NPK)与不同化学计量比有机物料(紫云英、牛粪、水稻秸秆)配施对土壤养分含量、土壤微生物生物量化学计量特征以及土壤微生物群落结构的影响，并探讨微生物群落对养分变化的响应特征及其调控机制，以期为黄泥田培肥方式的选择提供科学依据，同时从化学计量的角度阐明农田土壤养分循环过程及平衡特征。1 材料和方法1.1 试验地概况试验地位于浙江省金华市琅琊镇(291N，11927E)，试验开始于 2011 年，种植制度为单季稻。该地属亚热带季风气候，平均气温 17.5，年平均降水量约为 1424mm。供试土壤为黄粘水稻土，砂粒含量 36.8%，粉粒含量 34.9%，黏粒含量 28.3%。试验前土壤有机质 26.3g/kg，土壤全氮 1.53g/kg，土壤碱解氮 108mg/kg，土壤有效磷 17mg/kg，土壤速效钾 97mg/kg，pH 为 5.14。1.2 试验设计试验采用随机区组设计，5 个施肥处理：1)不施肥(CK)；2)单施化肥(NPK)；3)化肥配施绿肥(NPKGM)，绿肥为紫云英，施用量 3600kg/hm2；4)化肥配施牛粪(NPKCM)，牛粪施用量 4700kg/hm2；5)化肥配施秸秆(NPKRS)，秸秆为水稻秸秆，施用量 3000kg/hm2。每个处理 3 个重复。每个小区面积为 50m2(10m5m)，四周被覆盖着塑料膜的土埂隔开，以防止水和肥料流向邻近的地块21。氮、磷、钾肥分别为尿素、过磷酸钙和氯化钾。每季水稻化肥施用量分别为 N180kg/hm2、P2O590kg/hm2、K2O120kg/hm2。除 CK 外，其余施肥处理化肥施用量相同。每季分 3 个阶段施用氮肥(基施 40%、分蘖期30%、孕穗期 30%)，磷肥和钾肥在移栽前作为基肥单次施用。试验选用当地常用的 3 种有机物料，分别为新鲜紫云英、牛粪有机肥和水稻秸秆，施用量按照当地习惯施用量确定。紫云英、牛粪和水稻秸秆的施用量及其碳、氮、磷投入量见表 1。施用有机物料的处理中，每年碳投入量接近相等，但是有机物料的化学计量比具有较大差异。每年 6 月初，所有试验区均用拖拉机圆盘犁耕至 15cm 深，水稻移栽前 1 天将完整紫云英植株和水稻秸秆施于田间，覆盖在土壤表面。水稻品种为“两优培九”，移栽苗间距为 19.8cm19.8cm。水稻生育期为 6 月中旬至 10 月上旬。水稻采用人工收割，所有地块的地上秸秆残茬均被清除。在收获和下一次播种期间，田地一直处于休耕状态。1.3 样品采集与测定2022 年 10 月上旬水稻收获后，采用土钻五点混合法取样，采集 015cm 表层土壤样品，低温保存带回实验室。土壤样品过 2mm 筛，去除砾石、秸秆残渣和根系。新鲜土壤一部分保存于 4 冰箱，用于测定土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3-N)、土壤可溶性有机碳(DOC)、土壤可溶性有机氮(DON)；另一部分保存于20 冰表 1 不同有机物料年施用量及其对应的养分投入量和比例Table 1 Annual application amount and the contained nutrient amount and ratio有机物料Organicmaterials施用量Applicationamount(103kg/hm2)碳C(kg/hm2)氮N(kg/hm2)磷P(kg/hm2)钾K(kg/hm2)碳氮比C/N碳磷比C/P氮磷比N/P紫云英Milkvetch3.61372601158221255牛粪Cowmanure4.7136498485614282水稻秸秆Ricestraw3.0131326460483286.52期程琪，等：长期化肥与不同有机物料配施对土壤微生物生态化学计量特征和群落结构的影响211箱，用于测定土壤微生物磷脂脂肪酸含量(PLFA)。风干土壤过 0.149mm 筛，用于测定土壤有机碳(SOC)、土壤全氮(TN)、土壤全磷(TP)含量和土壤有效磷(AP)含量。土壤有机碳含量采用重铬酸钾外加热法测定，乘以 1.724 转化为土壤有机质；土壤全氮含量采用半微量凯氏法测定；土壤全磷含量采用 HClO4H2SO4消煮钼锑抗比色法测定。土壤铵态氮含量采用K2SO4浸提靛酚蓝比色法测定；土壤硝态氮含量采用 K2SO4浸提紫外分光光度法测定；土壤有效磷含量采用 NH4F-HCl 浸提钼锑抗比色法测定。土壤微生物生物量碳和土壤微生物生物量氮含量采用氯仿熏蒸K2SO4提取后，利用总有机碳分析仪(Phoenix8000，TeledyneTekmar公司，美国)测定，未熏蒸部分碳含量为土壤可溶性有机碳，未熏蒸氮含量为土壤可溶性总氮，通过计算其与无机氮(铵态氮和硝态氮)差值获得土壤可溶性有机氮含量；土壤微生物生物量磷含量采用氯仿熏蒸NaHCO3提取后，钼锑抗比色法测定22。土壤微生物群落结构采用磷酸脂肪酸(PLFA)方法测定23。土壤样品脂肪酸的提取和检测主要分为4 步:提取、分离、酯化、GC-MS 分析，以甲酯 19:0做内标24。PLFA 生物标志物根据其来源被划分为5 个微生物群。真菌(16:1w5c,18:1w9c,18:2w6c,18:3w6c)、细菌(i14:0,i15:1w9c,i15:0,a15:0,i16:0,i17:0,a17:0,16:1w5c,16:1w7c,17:1w8c,cy17:0w7c,18:1w5c,18:1w7c,cy19:0w7c)、放线菌(10Me16:0,10Me17:1w7c,10Me17:0,10Me18:0)、革兰氏阳性菌(i14:0,i15:1w9c,i15:0,a15:0,i16:0,i17:0,a17:0)、革兰氏阴性菌(16:1w5c,16:1w7c,17:1w8c,cy17:0w7c,18:1w5c,18:1w7c,cy19:0w7c)。总 PLFA 为细菌、真菌和放线菌的总和。1.4 数据处理与分析采用 Excel2019 进行数据整理；采用 SPSS25.0进行单因素方差(one-wayANOVA)分析和线性回归分析，用 Duncan 法进行多重比较；对土壤养分、土壤微生物生物量计量比、土壤微生物 PLFA 进行皮尔逊(Pearson)相关分析；采用 Canoco5.0 进行冗余分析(RDA)；采用 Origin2021 软件作图。2 结果与分析2.1 长期化肥与不同有机物料配施对土壤养分含量的影响由表 2 可知，长期施用化肥与有机肥改变了黄泥田土壤有机质和养分含量。与 CK 相比，NPK 或化肥有机物料配施处理的增幅为土壤有机质 6.9%50.5%、全氮 21.2%71.5%、全磷 35.7%83.9%，除配施紫云英处理外，可溶性有机碳增加了 6.3%26.5%，可溶性有机氮增加了 34.5%61.5%，无机氮增加了 56.2%95.1%，有效磷含量升高了 88.1%292.4%。与 NPK 处理相比，化肥配施 3 种有机物料均显著增加了土壤有机质含量，以配施牛粪的有机质增加最高，达到 40.7%，且显著高于紫云英与秸秆处理。配施牛粪处理黄泥田土壤全氮、全磷的含量较 NPK 处理分别显著提高了 41.6%和 30.4%，提升效果也显著优于配施紫云英和秸秆处理。化肥与不同有机物料配合施用对土壤养分的提升效果不同。与 NPK 处理相比，配施紫云英提升了有效磷含量；添加秸秆增加了可溶性有机碳和无机表 2 长期化肥与不同有机物料配施下土壤养分含量Table 2 Soil nutrient content under long-term combined application of chemical fertilizers with different organic materials处理Treatment有机质Organicmatter(g/kg)全氮TotalN(g/kg)全磷TotalP(g/kg)可溶性有机碳DissolvedorganicC(mg/kg)可溶性有机氮DissolvedorganicN(mg/kg)无机氮InorganicN(mg/kg)有效磷AvailableP(mg/kg)CK25.680.70d1.370.10d0.560.09c106.357.26c22.651.35c14.441.13c8.680.61dNPK27.460.77c1.660.03c0.790.12b117.644.72b30.600.63b22.551.76b16.331.45cNPKGM32.640.42b2.030.12b0.820.06b113.024.76bc30.462.75b22.630.77b24.352.99bNPKCM38.640.53a2.350.13a1.030.06a119.016.43b36.573.39a28.172.54a34.062.50aNPKRS31.980.69b1.740.07c0.760.05b134.482.89a31.082.41b27.320.82a18.891.85c注：CK、NPK、NPKGM、NPKCM、NPKRS分别表示不施肥、单施化肥、化肥+绿肥(紫云英)、化肥+牛粪、化肥+水稻秸秆。无机氮为NH4+-N与NO3-N之和。同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P0.05)。Note:CK,NPK,NPKGM,NPKCMandNPKRSmeannofertilization,singlechemicalfertilizerapplication,fertilizer+greenmanure(milkvetch),fertilizer+cattlemanure,fertilizer+ricestraw,respectively.InorganicNisthesumofsoilNH4+-NandNO3-N.Differentlowercaselettersafterdatainthesamecolumnindicatesignificantdifferenceamongtreatments(P0.05).212植物营养与肥料学报30卷氮含量；配施牛粪增加了可溶性有机氮、无机氮和有效磷含量，其中有效磷含量提升 108.6%，且提升效果优于紫云英和秸秆。总体而言，化肥与牛粪配施对土壤有机质和土壤养分含量的提升效果最好。2.2 长期化肥与不同有机物料配施对土壤微生物生物量化学计量比的影响如图 1A 所示，施肥处理间土壤微生物生物量碳/氮(MBC/MBN)、碳/磷(MBC/MBP)和氮/磷(MBN/MBP)存在显著差异(P0.05)，NPK 处理土壤 MBC/MBN 与 CK 无显著差异，而 3 个有机物料配施处理显著提高了 MBC/MBN。与 NPK 处理相比，NPKGM、NPKCM、NPKRS 处理的土壤 MBC/MBN 分别增加了 35.1%、22.3%、19.9%，NPKGM处理还显著高于 NPKCM、NPKRS 处理，NPKCM和 NPKRS 处理间无显著差异。与 MBC/MBN 变化趋势相反，所有施肥处理 MBC/MBP、MBN/MBP 均显著低于 CK。与 NPK 处理相比，NPKGM、NPKRS处理下 MBC/MBP 无显著差异，但 NPKCM 处理显著降低了 15.4%。与 NPK 处理相比，配施 3 种有机物料处理均能显著降低 MBN/MBP，且与紫云英和牛粪有机肥配施的降低效果显著大于秸秆。2.3 长期化肥与不同有机物料配施对土壤微生物群落结构的影响由图 2 可知，化肥配施紫云英、牛粪和秸秆处理土壤真菌、土壤细菌、放线菌和土壤微生物总磷脂脂肪酸含量与 CK 和 NPK 处理相比有显著性差异(PNPKGMNPKNPKRS。与 NPK 处理相比，3 种化肥与有机物料配施处理下 G+/G均无显著差异，但化肥与牛粪配施处理下土壤 G+/G显著低于化肥与秸秆配施处理。2.4 土壤养分、微生物生物量与微生物群落结构之间的相关性分析由图 1B 可以看出，土壤微生物生物量化学计量特征与土壤可利用养分资源之间有显著相关关系，其中 MBC/MBN 与 DOC/(DON+IN)负相关(P0.05)，MBC/MBP 与 DOC/AP 正相关(P0.001)，MBN/MBP 与(DON+IN)/AP 也呈正相关(P0.001)。基于 Pearson 相关性分析(图 4)，土壤微生物群落结构的变化与微生物生物量化学计量特征有一定的关系，MBC/MBN 与 F/B、G+/G呈显著负相关，而MBC/MBP、MBN/MBP 与 F/B、G+/G均呈显著正相关。此外，土壤微生物生物量碳氮磷和群落的PLFAs 含量，与土壤有机质和全氮、全磷、无机氮、有效磷等养分含量均存在显著的相关关系。F/B、G+/G与土壤全量养分和速效养分的含量存在显著的负相关关系(P0.05)，而与土壤可利用养分计量比呈 正 相 关 关 系，土 壤 微 生 物 生 物 量 碳 氮 磷 则与 F/B、G+/G呈负的相关关系。通过进行冗余分析(RDA)探究影响土壤微生物群落的关键因子(图 5)，第 1 排序轴和第 2 排序轴分别解释了土壤微生物PLFA 变异的 77.75%和 14.27%。结果表明，土壤全氮(P=0.002)是影响土壤微生物群落最为关键的环境因子，其次是土壤全磷(P=0.028)。3 讨论3.1 长期化肥与不同有机物料配施对土壤养分和土壤微生物量化学计量比的影响化肥与有机物料配合施用是提高农田生态系统土壤肥力和增加作物产量的重要措施6。本研究发现，与单施化肥相比，长期化肥配施紫云英、牛粪、水稻秸秆等不同有机物料能够显著提高土壤有机质、全氮、全磷和土壤有效养分含量(表 2)，这与目前大量的研究结果25一致。一方面，这可能是由于有机物料本身含有大量的 C、N 等元素26。另一方面，有机物料在分解过程中产生的有机酸也能促进养分的释放，进而提高土壤养分的有效性5。研究发现，添加牛粪的处理对于土壤肥力的提升效果明显优于添加秸秆和紫云英，可能是因为在等碳添加的情况下牛粪有机肥中含有更多的 N、P 养分，C/N、C/P、N/P 值较低，且牛粪中有机物质的化学形态相对稳定27，更有利于促进土壤有机质的形成和养分积累28。土壤微生物生物量在土壤中占比较小，但其在驱动土壤碳氮磷等元素的生物地球化学循环过程中2期程琪，等：长期化肥与不同有机物料配施对土壤微生物生态化学计量特征和群落结构的影响213发挥关键作用29。土壤微生物群落对于环境(如可利用资源或底物)变化非常敏感。生态化学计量学理论指出微生物的代谢需要维持体内各元素的化学计量(CNP)平衡，当微生物与可利用底物之间产生化学计量偏差时，土壤微生物可通过调整 C、N 等元素利用效率或分泌不同功能的胞外酶等稳态的模式进行响应，或通过改变群落结构等非稳态行为改变自身元素组成来响应底物的化学计量变化10。微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)以及微生物生物量磷(MBP)的比值可作为反映微生物群落整ccabb0246810BA土壤微生物生物量碳氮比MBC/MBNabbccb0510152025土壤微生物生物量碳磷比MBC/MBPabddcCKNPKNPKGM NPKCM NPKRSCKNPKNPKGM NPKCM NPKRSCKNPKNPKGM NPKCM NPKRS012345土壤微生物生物量氮磷比MBN/MBP1.61.82.02.21.01.2土壤微生物生物量碳氮比MBC/MBN2.42.62.83.01.22.43.0土壤微生物生物量碳磷比MBC/MBP00.51.01.50.501.501.75土壤微生物生物量氮磷比MBN/MBP0.60.8土壤可溶性碳/土壤有效磷 DOC/AP土壤有效态氮/土壤有效磷(DON+IN)/AP土壤可溶性碳/土壤有效态氮 DOC/(DON+IN)1.81.60.751.001.25CKNPKNPKGMNPKCMNPKRSR2处理 Treatment处理 Treatment处理 TreatmentR2=0.257,P0.05=0.859,P0.001R2=0.802,P0.001图 1 长期化肥与不同有机物料配施下土壤微生物生物量化学计量比(A)及其与土壤可利用养分资源比的相关关系(B)Fig.1 Stoichiometric ratios of soil microbial biomass(A)and their relationship with soil available nutrient ratios(B)underlong-term combined application of chemical fertilizers with different organic materials注：CK、NPK、NPKGM、NPKCM、NPKRS 分别表示不施肥、单施化肥、化肥+绿肥(紫云英)、化肥+牛粪、化肥+水稻秸秆。MBC微生物生物量碳；MBN微生物生物量氮；MBP微生物生物量磷；DOC可溶性有机碳；DON可溶性有机氮；IN无机氮；AP有效磷。柱上不同小写字母表示处理间差异显著(P0.05)。图 1B 中微生物生物量化学计量比与土壤养分比值均为自然对数值。无机氮为 NH4+-N 与 NO3-N 之和。Note:CK,NPK,NPKGM,NPKCMandNPKRSmeannofertilization,singlefertilizerapplication,fertilizer+greenmanure(milkvetch),fertilizer+cattlemanure,fertilizer+ricestraw,respectively.MBCMicrobialbiomasscarbon;MBNMicrobialbiomassnitrogen;MBPMicrobialbiomassphosphorus;DOCDissolvedorganiccarbon;DONDissolvedorganicnitrogen;INInorganicnitrogen;APAvailablephosphorus.Differentlowercaselettersabovethebarsindicatesignificantdifferenceamongtreatments(P0.05).InFig.1B,boththemicrobialbiomassstoichiometricratiosandavailablenutrientratiosarenaturallogarithmicvalues.InorganicNisthesumofsoilNH4+-NandNO3-N.214植物营养与肥料学报30卷体响应其资源化学计量变化的重要指标。因此，研究微生物生物量化学计量比有助于深入理解陆地生态系统养分循环过程和养分限制状况30。已有研究发现不同施肥方式处理会对土壤微生物造成不同程度的养分限制，进而影响土壤微生物群落结构18。本研究中长期单独施用 NPK 并未对 MBC/MBN 产生显著影响，这与平怀香等31整合分析不同施肥措施下农田土壤 C/N 变化的结果一致。与不施肥和单施化肥相比，化肥与紫云英、牛粪、秸秆配施均能不同程度地提高土壤 MBC/MBN，并以紫云英处理下变化最大。这可能是随着土壤有机质和土壤养分含量的改变，土壤微生物会根据这种变化调控自身生物量进行适应32，也可能是不同有机物料的输入改变了水分、通气性、结构等土壤性质，为微生物提供了不同的水热条件，从而影响 MBC 和 MBN 的积累以及MBC/MBN33。与 MBC/MBN 变化趋势相反，所有施肥处理的MBC/MBP、MBN/MBP 较 CK 均显著降低。前人研bbaaaabbaaabbbaaabbaaa020406080总磷脂脂肪酸(nmol/g)Total phospholipid fatty acidsA024681012真菌 Fungi(nmol/g)B0369121518放线菌 Actinomycetes(nmol/g)C015304560细菌 Bacteria(nmol/g)DbccaaabccababCKNPKNPKGM NPKCM NPKRS0714212835革兰氏阳性菌 G+(nmol/g)ECKNPKNPKGM NPKCM NPKRSCKNPKNPKGM NPKCM NPKRSCKNPKNPKGM NPKCM NPKRSCKNPKNPKGM NPKCM NPKRSCKNPKNPKGM NPKCM NPKRS0510152025F革兰氏阴性菌 G(nmol/g)处理 Treatment图 2 长期化肥与不同有机物料配施对土壤微生物群落结构的影响Fig.2 Effects of long-term combined application of chemical fertilizers with different organicmaterials on soil microbial community composition注：CK、NPK、NPKGM、NPKCM、NPKRS 分别表示不施肥、单施化肥、化肥+绿肥(紫云英)、化肥+牛粪、化肥+水稻秸秆。柱上不同小写字母表示处理间差异显著(P0.05)。Note:CK,NPK,NPKGM,NPKCMandNPKRSmeannofertilization,singlefertilizerapplication,fertilizer+greenmanure(milkvetch),fertilizer+cattlemanure,fertilizer+ricestraw,respectively.Differentlowercaselettersabovethebarsindicatesignificantdifferencesamongtreatments(P0.05).2期程琪，等：长期化肥与不同有机物料配施对土壤微生物生态化学计量特征和群落结构的影响215究发现在不同施肥制度下，与长期撂荒和不施肥相比，土壤 MBC/MBP、土壤 MBN/MBP 均显著降低34；平怀香等31研究指出长期施肥处理下土壤MBC/MBP 显著低于不施肥处理，这与本研究结果一致。原因可能是化学磷肥和有机物料的输入增加了土壤有效磷含量，为微生物提供了充足的磷素(表 2)。根据生长速率理论，微生物在高生长速率时会促进核糖体 RNA 的合成，从而导致 MBC/MBP和 MBN/MBP 降低35。此外，本研究中施用了有机物料的 3 个处理中，MBC/MBP、MBN/MNP 也存在差异，化肥与牛粪配施 MBC/MBP、MBN/MBP 显著低于化肥与秸秆配施。这可能是因为牛粪与秸秆虽然碳含量相近，但化学计量比差异较大，牛粪的C/P、N/P 远远低于秸秆，引起土壤微生物量 C/P、N/P 的变化。回归分析结果显示 MBC/MBP 与土壤全量 C/P 无相关关系，而与 DOC/AP 呈显著正相关(P0.05)；MBN/MBP 也表现出同样的规律，与(DON+IN)/AP 呈显著正相关(图 1B)，说明微生物生物量 C/P、N/P 主要受土壤中可利用资源的影响。牛粪中磷含量高且缓慢分解过程中可持续提供大量有效磷，更有利于降低土壤 DOC/AP 和(DON+IN)/AP，从而引起微生物生物量碳磷比和氮磷比发生显著变化。3.2 长期化肥与不同有机物料配施对土壤微生物群落结构的影响已有研究发现，不同培肥方式对土壤微生物群落结构有不同的影响36。土壤中的总磷脂脂肪酸代表着土壤微生物的总量，是反映土壤微生物群落结构变化的敏感指标。本研究结果发现化肥与不同有机物料配施能够显著增加土壤中总微生物生物量(PLFA表征)、真菌、放线菌和细菌的生物量(图 2)，这与郭芸等20、李倩等37研究结果一致。这可能是因为有机物料的投入改善了土壤有机质、全氮、可溶性有机碳、有效磷等碳源和养分状况，提高土壤养分的有效性和保肥能力，为土壤微生物提供充足的碳源和能量，促进了各类微生物的增殖和生长，从而提高微生物生物量3839。相关性分析结果也证明了土壤养分与土壤微生物量的正相关关系(图 4)。此外，化肥或化肥与有机物料配施能够在不同程度上改变真菌和细菌的生物量(图 2)，说明真菌和细菌在响应不同施肥处理时有着不同的敏感性40。施肥引起的土壤碳和养分有效性的变化会影响土壤特定微生物类群的生物量，进而改变微生物群落结构41。部分研究指出，土壤中不同微生物类群的化学计量比差异较大。真菌主要属于 k 策略微生物，对养分响应慢，具有较高的化学计量比，生长和周转速度较慢，能够分解利用高 CNP 的底物，而细菌主要属于 r 策略微生物，对养分需求高，生长和周转速度较快，具有较低的化学计量比，能够分解利用低 CNP 的底物42，细菌通常比真菌表现出更低的 CN 或 CP 值43。且一般情况下真菌的碳氮比值在 712，细菌的碳氮比值在 3613。从本研究的土壤微生物量 C/N 和 C/P 的结果初步判断，黄泥田土壤中真菌所占比例较低，细菌占优aabbbbabcbccbCKNPKNPKGM NPKCM NPKRS处理 TreatmentCKNPKNPKGM NPKCM NPKRS00.050.100.150.200.2500.30.60.91.21.51.8真菌/细菌 Fungi/Bacteria(F/B)G+/G图 3 长期化肥和不同有机物料配施土壤的真菌/细菌和革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌值Fig.3 Ratio of fungi/bacteria and G+/G in soils under long-term combined application of chemical fertilizersand organic materials注：CK、NPK、NPKGM、NPKCM、NPKRS 分别表示不施肥、单施化肥、化肥+绿肥(紫云英)、化肥+牛粪、化肥+水稻秸秆。柱上不同小写字母表示处理间差异显著(P0.05)。Note:CK,NPK,NPKGM,NPKCMandNPKRSmeannofertilization,singlefertilizerapplication,fertilizer+greenmanure(milkvetch),fertilizer+cattlemanure,fertilizer+ricestraw,respectively.Differentlowercaselettersabovethebarsindicatesignificantdifferencesamongtreatments(P0.05).216植物营养与肥料学报30卷势，这可能与水稻种植过程中淹水引起的氧气不足有关，因为真菌是严格好氧的微生物44。本研究也发现与对照和施化肥相比，虽然化肥与不同有机物料配施后真菌和细菌的生物量均有所增加，F/B 值却有所下降，且与有机物料配施后 F/B 显著低于不施肥处理(图 3)，说明有机物料施入后能够重塑土壤微生物群落结构，且细菌生物量增加的幅度明显高于真菌。可能是因为牛粪、秸秆等有机物料使得土壤全氮、全磷等养分含量增加，C/N 降低，更有利于细菌的生长(图 4)，冗余分析结果也显示全氮、全磷对微生物群落