摘要：【目的】以40年紅壤長期有機培肥試驗為研究平臺，探究長期施用紫云英、豬糞及秸稈還田對稻田土壤有機碳組分、土壤微生物量及水稻產(chǎn)量的影響。

　　【方法】設(shè)置6個處理：小施肥處理( CK)、化肥處理(NPK)、早稻施綠肥紫云英處理(MI)、早稻施綠肥紫云英和早稻施豬糞處理(M2)、早稻施綠肥紫云英和晚稻施豬糞處理( M3)、早稻施綠肥紫云英和晚稻秸稈還田處理(M4)。于2020年晚稻收獲前采集耕作層(0～20 cm)土壤樣品，測定土壤有機碳組分、微生物量碳氮等肥力指標(biāo)。

　　【結(jié)果】(l)長期有機培肥處理提高了水稻產(chǎn)量，較小施肥處理CK相比，綠肥紫云英添加豬糞的M2、M3處理早稻產(chǎn)量，分別提高1.4、1.25倍，晚稻產(chǎn)量則分別提高0.59、0.65倍;綠肥紫云英添加豬糞的M2、M3處理早稻產(chǎn)量，較化肥NPK處理分別提升18.1%、10.6%，晚稻產(chǎn)量分別提升15 .7%、20.0%。(2)長期有機培肥處理提高了各形態(tài)土壤有機碳組分含量，早稻綠肥紫云英+豬糞的M2處理較小施肥CK處理顯著提高易氧化性有機碳、游離態(tài)顆粒有機碳、可溶性有機碳含量(P<0.05)，且有機碳各組分含量均高于化肥NPK處理，其中游離態(tài)顆粒有機碳含量M2處理(0.97 g·kg-l)顯著高于NPK處理(0.68g·kg-l)(P<0.05);化肥NPK處理和有機培肥處理(M1、M2、M3、M4)土壤微生物量碳較小施肥CK處理相比提高了22.1%- 58.9%，早稻綠肥紫云英+豬糞的M2處理土壤微生物量碳含量(231.2 mg·kg-1)最高且提升最為明顯(P<0 05)。(3)長期有機培肥提高了游離態(tài)顆粒有機碳和可溶性有機碳的分配比例，且早稻施綠肥紫云英+豬糞M2處理效果明顯;易氧化性有機碳是紅壤有機碳的主要存在形式;土壤有機碳與易氧化性有機碳、游離態(tài)顆粒有機碳及可溶性有機碳呈極顯著止相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。(4)長期有機培肥提高了全氮、堿解氮等養(yǎng)分指標(biāo)，產(chǎn)量與速效磷、有機碳、全氮、速效氮、可溶性有機碳極顯著相關(guān)(P<0.01)，與全磷、游離態(tài)顆粒有機碳、易氧化性有機碳顯著相關(guān)(P<0 05)。【結(jié)論】長期有機培肥通過提升紅壤肥力水平，調(diào)增可溶性有機碳含量，促進水稻穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)，尤其是紫云英添加豬糞處理模式具有較好的應(yīng)用潛力。

　　關(guān)鍵詞：紅壤;長期有機培肥;有機碳組分;微生物量碳氮;產(chǎn)量

　　引言

　　【研究意義】紅壤性水稻土是我國進行水稻種植的重要土壤類型[1]，但因其氧化勢高、淋溶作用強，可供生物利用的有機質(zhì)和養(yǎng)分含量相對較低[2]，易對水稻生長構(gòu)成脅迫[3]。加之農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中長期大量施用化肥，尤其是氮肥，一方面會造成土壤酸化，土壤團粒結(jié)構(gòu)遭到破壞，土壤板結(jié)、透氣性差等，導(dǎo)致土壤質(zhì)量嚴(yán)重下降，制約農(nóng)田生態(tài)可持續(xù)發(fā)展[4-5];另一方面，化肥施用也導(dǎo)致土壤中的有益微生物減少，微生物活性降低[6]。有機培肥是改良和提升紅壤肥力水平、提高耕地內(nèi)在質(zhì)量、保障糧食安全的主要舉措。土壤肥力與土壤有機碳密切相關(guān)[7]，土壤肥力可通過土壤有機碳組分、微生物量碳氮來表征。有機物質(zhì)施入土壤后對原有土壤有機質(zhì)產(chǎn)生激發(fā)效應(yīng)，土壤有機質(zhì)礦化速率發(fā)生改變，釋放營養(yǎng)元素供植物吸收利用，礦化過程受有機碳輸入量、土壤呼吸與淋溶等綜合環(huán)境條件制約，礦化的快慢勢必會影響到作物產(chǎn)量[8]。有機物料投入土壤相當(dāng)于向土壤添加大量碳源，會改變土壤有機碳及其組分活性，而土壤有機碳組分間因存在高度異質(zhì)性，較土壤有機碳能更靈敏地顯示土地利用方式的變化[9]。同時，土壤微生物學(xué)特性可表征土壤健康狀況[10]。土壤微生物生物量周轉(zhuǎn)快，較其他環(huán)境因子能更快速響應(yīng)土壤耕作制度和土壤肥力的差異[11]。土壤微生物量碳的消長反映了微生物利用土壤碳源進行自身細(xì)胞繁殖代謝和微生物解體有機碳礦化的過程[12]。土壤微生物量氮消長水平反映了土壤微生物利用土壤碳氮源合成自身物質(zhì)并大量繁殖的程度[13]。【前人研究進展】研究表明，向土壤中添加有機物料(豬糞、紫云英、秸稈等)能夠培肥紅壤，提升地力，促進作物對養(yǎng)分的吸收，增強農(nóng)作物抗逆性、增產(chǎn)提質(zhì)[14-15]。鄭亮等[12]研究表明豬糞化肥配施可以提高土壤微生物量碳氮，培肥土壤，提升作物產(chǎn)量。陳貴等[16]通過5年田間定位試驗研究發(fā)現(xiàn)，較化肥處理，添加豬糞處理可以使土壤有機質(zhì)、全氮等養(yǎng)分指標(biāo)均有不同程度增加。王曉嬌等[17]研究表明添加有機物料能顯著提升土壤活性有機碳組分，增加土壤碳庫穩(wěn)定性。臧逸飛等[l8]經(jīng)26年長期定位試驗結(jié)果表明長期有機肥、有機無機肥合理配施能夠提升土壤養(yǎng)分含量，增加土壤微生物量碳氮含量。徐一蘭等[19]研究也表明長期有機無機配施可以提高土壤微生物生物量碳、氮及其衍生指數(shù)，發(fā)現(xiàn)有機肥配施化肥對提高土壤肥力效果最好。【本研究切入點】長期定位試驗?zāi)軌蚍从秤袡C碳組分、土壤微生物數(shù)量、活性及土壤肥力的穩(wěn)定變化，對土壤合理施肥極具參考價值。但關(guān)于長期有機培肥條件下有機碳組分、微生物量碳氮與產(chǎn)量間的關(guān)系還有待進一步開展。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究擬通過長達(dá)40年的紅壤長期有機培肥試驗，分析不同施肥下水稻產(chǎn)量、有機碳組分含量及微生物量碳氮含量，探討提升紅壤肥力水平及水稻產(chǎn)量的有機培肥模式，為科學(xué)施肥及培肥地力提供科學(xué)依據(jù)。

　　1材料與方法

　　1.1試驗地概況

　　長期有機培肥定位試驗開始于1981年，地點位于江西省紅壤研究所紅壤生態(tài)站( 28°21'N，116°10'E)。該地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，夏熱冬溫，四季分明，季風(fēng)發(fā)達(dá)，年平均降水量為1727 mm，海拔為25—30 m;土壤為潴育型紅壤水稻土。初始耕層( 0～20 cm)土壤理化指標(biāo)[20]：pH 6.90、有機碳( Organic carbon. SOC) 16.30 g·kg-l、全氮( Totalnitrogen， TN) 1.49 g·kg-l、 全磷( Total phosphorus.TP) 0.48 g·kg-l、 全鉀 (Total potassium， TK) 10.40g·kg-l、堿解氮( Available nitrogen，AN) 144 mg·kg-l、有效磷( Available phosphorus，AP) 4.15 mg·kg-l和速效鉀( Available potassium， AK) 80.50 mg·kg-l。

　　1.2試驗設(shè)計

　　試驗共設(shè)6個施肥處理(表1)，每個處理3個重復(fù);試驗小區(qū)采用隨機區(qū)組排列，每個小區(qū)面積64 m2;為防止不同小區(qū)之間養(yǎng)分流動，各小區(qū)間筑水泥梗。試驗水稻為當(dāng)?shù)刂髟云贩N，5年更換1次。綠肥為紫云英，品種為江西地方品種余江大葉籽。此外，為滿足水稻正常生長的需要，在施用有機肥的基礎(chǔ)上，有機處理(M1、M2、M3和M4)每季額外施用化肥尿素(N 69 kg·hm-2)、鈣鎂磷肥( P20530 kg·hm-2)和氯化鉀( K2067.5 kg·hm-2)。

　　1.3土壤樣品采集

　　于2020年10月在晚稻收獲前，采用“五點法”采集新鮮土壤樣品，剔除土壤中石礫及植物殘茬等雜物后將土壤混合均勻分為兩部分：一部分儲存于4℃冰箱，作為測定土壤微生物量碳、氮及土壤呼吸樣品;另一部分土壤經(jīng)自然風(fēng)干混勻后過I mm及0.15 mm篩用于測定土壤理化性質(zhì)。

　　1.4理化性狀測定方法

　　土壤基礎(chǔ)理化指標(biāo)參考鮑士旦土壤農(nóng)化分析[21];土壤易氧化有機碳(Permanganate oxidative organic carbon，POXC)采用333 mmol·L-l高錳酸鉀氧化法;游離態(tài)顆粒有機碳( Free particulate organic carbon，F(xiàn)POC)和閉蓄態(tài)顆粒有機碳( OPOC)采用碘化鈉(Nal)溶液浸提法[22];土壤可溶性有機碳( Dissolved organiccarbon，DOC)采用TOC 3100分析儀測定[22];土壤微生物量碳( Soilmicrobialbiomass carbon，SMBC)、氮( Soil microbial biomass nitrogen，SMBN)采用氯仿熏蒸浸提法[20]。