长期不同施肥下褐土养分及酶活性的生态化学计量特征

摘要：

[目的]研究长期不同施肥条件下褐土养分含量和与土壤有机质水解、碳氮磷有效性相关的酶活性及其化学计量变化特征,以深刻认识农田土壤元素循环的生物地球化学特征.[方法]依托1992年开始的山西寿阳旱地农田生态系统野外长期定位试验,选取其中不施肥对照(CK),4个单施无机肥处理(N1P1、N2P2、N3P3、N4P4),3个无机肥和有机肥配施处理?(N2P1M1、N3P2M3、N4P2M2)?和1个单施有机肥处理?(M6)?进行研究.于1992、2001、2006和2016年,分析了表层土壤?(0—20?cm)?中有机碳(C)、全氮(TN)、全磷(TP)、有效氮?(AN)和有效磷?(AP)?含量及与碳氮磷循环相关的β-1,4-葡萄糖苷酶?(β-1,4-glucosidase,?BG)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(β-1,4-N-acetylglucosidase,?NAG)和碱性磷酸酶(alkaline?phosphatase,?ALP)活性.计算土壤养分之间和酶之间的化学计量比?(C:TN、C:TP、TN:TP和lnBG/lnNAG、lnBG/lnALP、lnNAG/lnALP).计算酶向量角度(vector?angle)?和向量长度(vector?length).以向量角>45°或者<45°的多少来评价微生物受磷、氮限制的程度,向量角>45°越多表示微生物受磷限制越强,向量角<45°越多表示微生物受氮限制越强.以向量长度评价微生物受碳限制的程度,向量长度越长表示微生物受碳限制越强.[结果]1)?除N4P4处理土壤C?:?TN显著高于M6处理外,其他化肥和有机肥处理之间C?:?TN和C?:?TP不存在显著差异,而土壤TN?:?TP在各施肥处理下显著低于M6处理?(P<0.05).与CK相比,M6处理C:TN显著降低了30.2％?,TN:TP显著升高了41.0％;N4P4处理C:TP显著降低了23.3％,TN:TP降低了17.6％?(P>0.05).土壤C:AN平均为2.11～2.29,处理之间无显著差异;土壤C:AP和AN:AP随化肥和有机肥投入量增加而降低,4个有机肥处理的土壤C:AP和AN:AP降幅大于4个化肥处理.2)长期N2P2、N3P3和N4P4处理下,土壤lnBG/lnNAG、酶向量角度和酶向量长度略高于各有机肥处理(P>0.05),而lnNAG/lnALP略低于各有机肥处理(P>0.05);与1992年?(试验开始年)相比,施肥处理后土壤lnBG/lnNAG均升高,lnNAG/lnALP均降低,向量角整体>45°,向量长度增加了11.1％～52.4％.3)相关性分析表明,?AN与BG、NAG、ALP活性、lnBG/lnNAG及lnNAG/lnALP之间存在显著相关性;土壤C:TN、C:AN与酶活性lnBG/lnNAG、土壤TN:TP与lnNAG/lnALP之间存在显著正相关,lnBG/lnALP与任何环境因子间都不存显著相关性.[结论]长期单施化肥易增加作物对有机碳的消耗和土壤稳定态磷素固持,微生物面临的碳、磷限制加剧;有机肥带入土壤的有机氮,加速了有机质分解,显著提高了土壤有效磷含量,有效缓解资源限制,促进褐土元素周转.综上,长期施肥显著改变了褐土元素化学计量特征,引起酶化学计量非稳态变化,土壤酶活性表现出强烈的资源依赖性.

关键词：长期施肥、褐土、生态化学计量、资源限制

所属期刊栏目：28

分类号：S714.2;Q948;S153.6

资助基金：国家自然科学基金;山西省高等学校科技创新项目

在线出版日期：2022-07-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：972-983