生物有機(jī)肥對(duì)潮土物理性狀及微生物量碳、氮的影響

曲成闖, 陳效民, 韓召?gòu)?qiáng), 張 俊, 黃春燕, 劉云梅

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 江蘇 南京 210095; 2.如皋市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所, 江蘇 如皋 226500)

潮土作為中國(guó)主要農(nóng)業(yè)土壤類型，分布于重要的糧食和蔬菜生產(chǎn)區(qū)，如長(zhǎng)江流域和黃河流域的中、下游平原地區(qū)以及三角洲地區(qū),其主要受地下水運(yùn)動(dòng)和人為耕作活動(dòng)的影響。由于潮土土壤本身特有的形成與發(fā)生過(guò)程[1]，加上長(zhǎng)期不合理利用，導(dǎo)致土壤耕性變差、土壤板結(jié)、水氣矛盾突出以及土壤肥力失衡等現(xiàn)象，嚴(yán)重阻礙了潮土區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)。如何改良土壤質(zhì)量、解決水肥矛盾、提高和維持潮土區(qū)土壤農(nóng)業(yè)可持續(xù)性，已成為目前亟待解決的問(wèn)題。

生物有機(jī)肥是含有腐熟有機(jī)肥和規(guī)定數(shù)量功能菌微生物的一種特殊肥料[2]，是微生物肥料和有機(jī)肥的有機(jī)統(tǒng)一體，故生物有機(jī)肥兼具微生物肥和有機(jī)肥的特點(diǎn)[3]。已有研究表明[4]，生物有機(jī)肥本身含有益菌群，對(duì)土壤土著微生物有一定活化作用，可增強(qiáng)土壤對(duì)病原菌的抵抗作用，增加土壤菌群數(shù)，從而改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)。鐘書堂等[5]證實(shí)了施用生物有機(jī)肥可提高土壤中微生物生物量，豐富土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，抑制有害病原菌微生物的生存。生物有機(jī)肥中含有多種營(yíng)養(yǎng)元素，可增強(qiáng)土壤肥力，從而提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。目前，有關(guān)施用生物有機(jī)肥對(duì)土壤影響作用的研究很多，但大多圍繞在對(duì)土壤肥力質(zhì)量和微生物群落結(jié)構(gòu)的影響效果，而針對(duì)生物有機(jī)肥對(duì)土壤物理特性影響的綜合評(píng)價(jià)及其對(duì)土壤團(tuán)聚體粒徑分布規(guī)律和微生物量碳氮影響的研究鮮有報(bào)道，且關(guān)于施用生物有機(jī)肥條件下土壤物理指標(biāo)與微生物量碳、氮關(guān)系的研究更少，這在一定程度上限制了生物有機(jī)肥應(yīng)用于改善土壤物理性質(zhì)和耕作性能。因此，本文擬采用田間小區(qū)試驗(yàn)的方法，對(duì)施用不同用量生物有機(jī)肥的潮土不同土層土壤容重、總孔度、田間持水量、土壤有效水含量、土壤飽和導(dǎo)水率、土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體及微生物量碳、氮等指標(biāo)進(jìn)行研究，分析土壤結(jié)構(gòu)、土壤水力學(xué)特征和微生物量碳氮含量，旨在改善土壤物理性狀和生物學(xué)特性，提高土壤耕性，增強(qiáng)土壤侵蝕抗性，為生物有機(jī)肥在土壤改良、水土保持和促進(jìn)設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2016年8月到2017年1月在江蘇省南通市如皋市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所(東經(jīng)120°28′54.7″，北緯32°22′03″)進(jìn)行。如皋市屬于典型的亞熱帶季風(fēng)氣候(屬于東亞季風(fēng))，四季分明，夏季高溫多雨，冬季低溫少雨。試驗(yàn)地土壤類型為典型潮土類，供試土壤基本理化狀況如下：土壤容重1.41 g/cm3，土壤總孔度46.79%，土壤飽和導(dǎo)水率2.21×10-5cm/s，土壤有機(jī)質(zhì)含量20.89 g/kg，全氮含量1.03 g/kg，硝態(tài)氮含量120.36 mg/kg，土壤銨態(tài)氮含量6.95 mg/kg，速效磷含量為135.69 mg/kg，pH值為7.4。

本研究所用生物有機(jī)肥是江陰市聯(lián)業(yè)生物科技有限公司提供的“馕播王”牌生物有機(jī)肥，由作物秸稈制作而成，總養(yǎng)分含量8%(N+P2O5+K2O)，其中N含量4.23%，P2O5含量為1.18%，K2O含量為2.59%，有機(jī)質(zhì)含量246.35 g/kg，有效活菌數(shù)為2.0×107個(gè)/g，其中細(xì)菌1.60×107個(gè)/g，真菌為3.0×106個(gè)/g，其他菌種1.00×106個(gè)/g。

供試黃瓜品種為博美8號(hào)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 試驗(yàn)小區(qū)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)3個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)：生物有機(jī)肥用量分別是CK:0 t/hm2，Y1：10 t/hm2，Y2：20 t/hm2，共9個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積3 m×7 m=21 m2。

黃瓜種植基肥采用187.52 kg/hm2復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O=17∶17∶17)，于黃瓜種植前一次性施入，提供黃瓜生命活動(dòng)所需養(yǎng)分。生物有機(jī)肥于2016年9月13日黃瓜種植前施入各小區(qū)，通過(guò)人工翻耕與0—20 cm表層土壤混勻。黃瓜苗齡為31 d時(shí)統(tǒng)一移栽，株距25 cm，行距50 cm。試驗(yàn)期間采取同樣的管理措施(大棚管理措施)，自然條件下生長(zhǎng)，試驗(yàn)期間不追肥，定期人工除草，且適時(shí)采用滴灌方式適量灌水。

1.2.2 土樣采集 在黃瓜成熟末期，黃瓜主要收獲期結(jié)束后采樣，分別取0—15和15—30 cm土層的原狀土樣。另外，每個(gè)小區(qū)采用“之”字形5點(diǎn)采樣法，在5個(gè)點(diǎn)采集土樣，混合均勻后作為該小區(qū)的1個(gè)代表性樣品；采樣和運(yùn)輸過(guò)程中減少擾動(dòng)土樣，以免對(duì)團(tuán)聚體造成影響。將土樣室內(nèi)自然風(fēng)干，沿土塊自然裂隙掰開，并去除雜物。

利用環(huán)刀對(duì)土壤0—15和15—30 cm 土層采樣(盡量減少對(duì)環(huán)刀內(nèi)土壤的擾動(dòng))，用鋒利的削土刀將環(huán)刀內(nèi)土樣上下表面削平，用鋁蓋封緊。各土層重復(fù)5次，帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定土壤各物理指標(biāo)。利用A型環(huán)刀(100 cm3)和B型環(huán)刀(60 cm3)分別在土壤剖面不同土層采樣，其中A型環(huán)刀所采樣用于測(cè)定土壤容重和土壤孔隙度，B型環(huán)刀所采樣用于測(cè)定土壤飽和含水量、土壤田間持水量、凋萎系數(shù)等水力學(xué)指標(biāo)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

土壤飽和含水量、土壤田間持水量和凋萎系數(shù)的測(cè)定：利用壓力膜儀測(cè)定，其中0 Pa吸力下含水量為飽和含水量，33 000 Pa吸力時(shí)的含水量為田間持水量，1.50×106Pa吸力下含水量為凋萎系數(shù)；土壤有效水含量=土壤田間持水量-凋萎系數(shù)。

土壤飽和導(dǎo)水率測(cè)定：采用常水頭法，所用儀器為南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠55型滲透儀；

團(tuán)聚體粒徑分布及穩(wěn)定性測(cè)定：將不同孔徑的土篩按照5，2，1，0.5，0.25 mm的順序依次由上到下排列，并將排列好的土篩安裝和固定到篩架上。稱取100 g風(fēng)干土樣置于土篩最頂層(即孔徑為5 mm的篩子)，將篩架同土篩放入裝水的沉降鐵桶里，調(diào)整桶內(nèi)水面高度，使篩子移動(dòng)到最高位置時(shí)，桶內(nèi)水面剛好淹沒最頂層土篩中土樣。待土樣浸泡10 min后開啟FT-3型土壤團(tuán)粒電動(dòng)分析器，土篩上下移動(dòng)頻率為每分鐘30次，共篩分5 min。將篩架從鐵桶內(nèi)緩慢取出，控水1 min后，將每層土篩內(nèi)的團(tuán)聚體分別轉(zhuǎn)移至鋁盒中，烘干后稱重，計(jì)算不同粒徑團(tuán)聚體的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，其中大團(tuán)聚體為：粒徑>0.25 mm的團(tuán)聚狀結(jié)構(gòu)單位，微團(tuán)聚體為：粒徑<0.25 mm的團(tuán)聚狀結(jié)構(gòu)單位；土壤團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑(MWD)計(jì)算采用邱莉萍等[6]推導(dǎo)的公式；土壤團(tuán)聚體分形維數(shù)(D)的計(jì)算采用楊培嶺等[7]推導(dǎo)的公式。

采用氯仿熏蒸提取法測(cè)定土壤微生物量碳(SMBC)和土壤微生物量氮(SMBN)含量；其他土壤指標(biāo)測(cè)定參照《土壤農(nóng)化分析》[8]中的方法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010及SPSS 19.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和作圖。采用單因素方差分析法(one-way ANOVA)分析不同生物有機(jī)肥用量對(duì)土壤物理特性及微生物量碳、氮含量的影響，采用LSD法進(jìn)行多重比較，顯著性水平設(shè)為α=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生物有機(jī)肥施用量對(duì)土壤結(jié)構(gòu)和水力學(xué)特性的影響

2.1.1 生物有機(jī)肥對(duì)土壤容重和總孔度的影響 圖1和圖2為施用不同量生物有機(jī)肥后土壤容重和總孔度變化的對(duì)比結(jié)果。由圖1和圖2可知，隨土層深度增加，土壤容重呈增加趨勢(shì)，土壤總孔度逐漸減小。0—15 cm土層Y1和Y2處理中土壤容重與CK相比，分別降低了10.00%和19.11%，土壤總孔度分別增加了10.46%和19.86%，且差異均達(dá)到顯著水平(p<0.05)。15—30 cm土層Y1和Y2處理與CK相比，土壤容重分別降低了10.97%和12.26%，土壤總孔度分別增加了15.66%和17.35%，且Y2處理中土壤容重和土壤總孔度與CK相比，差異顯著(p<0.05)。可見，施用生物有機(jī)肥對(duì)不同土層土壤結(jié)構(gòu)均有一定影響，尤其對(duì)0—15 cm土層土壤容重和總孔度影響更大。

注：不同小寫字母表示各處理差異達(dá)5%顯著水平。CK, Y1, Y2處理分別為施用有機(jī)肥0,10,20 t/hm2。下同。

圖1施用不同量生物有機(jī)肥對(duì)土壤容重的影響

圖2 施用不同量生物有機(jī)肥對(duì)土壤總孔度的影響

2.1.2 對(duì)土壤水力學(xué)特性的影響 表1為施用生物有機(jī)肥后不同土層中土壤各水力學(xué)指標(biāo)變化情況。由表1可知，隨著土層深度增加，各處理土壤水力學(xué)指標(biāo)均呈下降趨勢(shì)，且同一土層中各水力學(xué)指標(biāo)含量按由大到小排列均表現(xiàn)為為Y2>Y1>CK。施用生物有機(jī)肥對(duì)0—15 cm土層中各水力學(xué)指標(biāo)含量影響顯著，其中對(duì)土壤飽和導(dǎo)水率和凋萎系數(shù)的影響最明顯，而對(duì)15—30 cm土層中各水力學(xué)指標(biāo)含量影響較小。0—15 cm土層施用有機(jī)肥的Y1和Y2處理中土壤質(zhì)量含水量、飽和含水量、田間持水量、凋萎系數(shù)、有效水含量和飽和導(dǎo)水率與CK相比，分別提高了19.50%～23.89%，5.45%～13.55%，13.12%～32.25%，8.37%～12.93%，14.56%～37.97%和37.28%～67.11%，其中Y2處理中各水力學(xué)指標(biāo)含量與CK相比，差異均達(dá)到顯著水平(p<0.05)。Y1和Y2處理中15—30 cm土層各土壤水力學(xué)指標(biāo)含量均高于CK，但各處理之間差異并不明顯。

表1 生物有機(jī)肥對(duì)土壤水力學(xué)特性的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)。CK, Y1, Y2分別為施用有機(jī)肥0,10,20 t/hm2。下同。

2.2 不同生物有機(jī)肥施用量對(duì)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體粒徑分布及穩(wěn)定性的影響

土壤團(tuán)聚體是土壤顆粒經(jīng)過(guò)黏結(jié)團(tuán)聚和切割造型形成的土壤結(jié)構(gòu)單元，其在維持土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、營(yíng)養(yǎng)元素轉(zhuǎn)化和增強(qiáng)土壤抗蝕能力等方面有重要作用，且土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性會(huì)直接或間接地影響其它土壤物理和化學(xué)性質(zhì)。從表2可以看出，施用生物有機(jī)肥可明顯降低土壤水穩(wěn)性微團(tuán)聚體(粒徑<0.25 mm)含量。施用生物有機(jī)肥的Y1和Y2處理不同土層中土壤水穩(wěn)性微團(tuán)聚體含量與CK相比，分別降低了5.40%～10.59%和3.77%～24.40%，且0—15 cm土層施用生物有機(jī)肥的處理中土壤微團(tuán)聚體含量與CK相比，差異達(dá)顯著水平(p<0.05)。施用生物有機(jī)肥處理的不同土層中2～5，1～2，0.5～1和0.25～0.5 mm粒徑團(tuán)聚體含量均高于CK，且0—15 cm土層中各處理不同粒徑土壤團(tuán)聚體含量差異較明顯。由表2可知，Y1和Y2處理不同土層中土壤團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑均高于CK，分形維數(shù)均低于CK，其中0—15 cm土層Y1和Y2處理與CK相比，土壤團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑分別提高了11.11%和33.33%，分形維數(shù)分別降低了6.01%和9.19%，且各處理土壤團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑相比差異顯著(p<0.05)，而15—30 cm土層各處理中土壤團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑和分形維數(shù)差異均不明顯。

表2 生物有機(jī)肥對(duì)土壤團(tuán)聚體粒徑分布、平均質(zhì)量直徑及分形維數(shù)的影響

注：MWD表示土壤團(tuán)聚體平均重量直徑;D表示團(tuán)聚體分形維數(shù)。

2.3 不同生物有機(jī)肥施用量對(duì)土壤微生物量碳、氮含量的影響

研究土壤微生物量碳氮對(duì)了解土壤微生物活動(dòng)情況及土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化過(guò)程等方面有重要意義。由圖3和圖4可知，施用生物有機(jī)肥可提高不同土層土壤微生物量碳、氮含量，且隨著生物有機(jī)肥施用量增加，土壤微生物量碳、氮含量呈增加趨勢(shì)。0—15 cm土層，與CK相比，施用生物有機(jī)肥的Y1，Y2處理顯著增加了土壤微生物量碳和氮含量，增幅分別為33.66%～52.67%和11.52%～22.64%，且差異均達(dá)顯著水平(p<0.05)；15—30 cm土層，Y1，Y2處理中土壤微生物量碳、氮含量與CK相比，均有一定程度提高，但各處理之間差異并不明顯。表明施用生物有機(jī)肥對(duì)土壤微生物量碳、氮含量有明顯提升作用，其中對(duì)0—15 cm土層影響最顯著。

圖3 生物有機(jī)肥對(duì)土壤微生物量碳的影響

2.4 土壤物理特性指標(biāo)及黃瓜產(chǎn)量之間相關(guān)性

施用不同量生物有機(jī)肥于潮土土壤后，對(duì)0—15 cm土層土壤物理特性指標(biāo)和微生物量碳氮之間進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，結(jié)果如表3所示。由表3可知，各土壤物理指標(biāo)之間關(guān)系密切，其中土壤容重和總孔

度與土壤各水力學(xué)特性指標(biāo)均呈顯著或者極顯著的關(guān)系，與土壤團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑均呈極顯著相關(guān)關(guān)系(p<0.01)。土壤各水力學(xué)特性指標(biāo)(田間持水量、凋萎系數(shù)、土壤有效水含量、飽和導(dǎo)水率)兩兩相關(guān)性均呈顯著或者極顯著正相關(guān)關(guān)系；除土壤水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量外，其他土壤物理指標(biāo)與微生物量碳、氮關(guān)系均達(dá)到顯著水平(p<0.05)，其中土壤有效水含量與微生物量碳、氮關(guān)系均達(dá)到極顯著水平(p<0.01)。

圖4 生物有機(jī)肥對(duì)土壤微生物量氮的影響表3 潮土土壤物理特性與微生物量碳、氮的相關(guān)關(guān)系

指 標(biāo) 容重總孔度田間持水量凋萎系數(shù)有效水含量飽和導(dǎo)水率D>0.25 mm平均質(zhì)量直徑SMBCSMBN容 重 1總孔度-1.000** 1田間持水量-0.756*0.756* 1凋萎系數(shù)-0.793*0.793*0.808** 1有效水含量-0.740*0.740*0.991**0.777* 1飽和導(dǎo)水率-0.756*0.756*0.921**0.808**0.990** 1D>0.25 mm-0.3960.396*0.2380.5660.2050.2381平均質(zhì)量直徑-0.829**0.830**0.954**0.861**0.948**0.954**0.236 1SMBC-0.677*0.678*0.750*0.956**0.878**0.788*0.5890.801**1SMBN-0.659*0.685*0.806**0.784*0.809**0.688*0.4080.768*0.893**1

注:*表示不同處理之間差異顯著(p<0.05)，**表示不同處理之間差異極顯著(p<0.01)，且D>0.25 mm為土壤粒徑>0.25 mm大團(tuán)聚體含量，SMBC表示土壤微生物量碳，SMBN表示土壤微生物量氮。

3 討論與結(jié)論

3.1 討 論

3.1.1 施用生物有機(jī)肥對(duì)土壤結(jié)構(gòu)和水力學(xué)特性的影響 土壤容重和土壤總孔度作為土壤物理性質(zhì)的重要指標(biāo)，反映了土壤緊實(shí)程度、通氣狀況以及耕性質(zhì)量好壞等[9-10]。本研究發(fā)現(xiàn)，施用生物有機(jī)肥后土壤容重降低，土壤孔隙度升高，原因可能是生物有機(jī)肥含有大量功能菌，功能菌微生物利用土壤中各種有機(jī)物質(zhì)和無(wú)機(jī)物質(zhì)進(jìn)行生命活動(dòng)，其通過(guò)分泌酶催化土壤中生物學(xué)和化學(xué)過(guò)程，促進(jìn)土壤生物生命活動(dòng)和作物根系生長(zhǎng)，加上生物有機(jī)肥中有機(jī)質(zhì)可改善土壤孔隙結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致土壤容重減小和總孔度增大。本研究還發(fā)現(xiàn)，隨土層深度增加，潮土土壤容重呈增加趨勢(shì)，而土壤總孔度呈下降趨勢(shì)，主要因?yàn)槌蓖羺^(qū)主要受人為耕作活動(dòng)影響，土壤表層含有較多有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分，使土壤疏松多孔，而隨土層深度增加，有機(jī)類物質(zhì)和養(yǎng)分含量減少，再加上土壤自然沉積作用，下層土壤容重較大，通氣性較差。

研究生物有機(jī)肥對(duì)潮土土壤水力學(xué)特性的影響，對(duì)潮土區(qū)水資源合理利用、灌溉安排及干旱評(píng)估等方面有重要指導(dǎo)作用。本研究發(fā)現(xiàn)土壤質(zhì)量含水量、土壤飽和含水量、田間持水量、凋萎系數(shù)、土壤有效水含量和土壤飽和導(dǎo)水率在不同土層中變化趨勢(shì)相同，即隨著土壤深度增加，土壤中各水力學(xué)指標(biāo)含量均呈減小趨勢(shì)。施用生物有機(jī)肥未改變隨土層深度增加各指標(biāo)含量的變化趨勢(shì)，但不同土層土壤水力學(xué)特性指標(biāo)含量差值變大。土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤養(yǎng)分含量對(duì)土壤各水力學(xué)指標(biāo)含量具有影響作用[11]，施用生物有機(jī)肥可顯著增強(qiáng)土壤微生物活性，加快土壤有機(jī)質(zhì)分解轉(zhuǎn)化和速效養(yǎng)分釋放，提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤肥力[12]，且生物有機(jī)肥含有的腐殖酸類物質(zhì)是親水膠體，具有很強(qiáng)的吸水能力，同時(shí)生物有機(jī)肥中功能菌可促進(jìn)土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)形成，土壤團(tuán)聚體可增加土壤持水能力，從而使土壤質(zhì)量含水量、土壤飽和含水量、凋萎系數(shù)、土壤有效水含量和田間持水量指標(biāo)含量增大。本研究發(fā)現(xiàn)，施用生物有機(jī)肥可明顯提高土壤飽和導(dǎo)水率。劉祖香等[13]的研究表明土壤中有機(jī)質(zhì)含量與土壤飽和導(dǎo)水率呈正相關(guān)關(guān)系，生物有機(jī)肥含有的有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分和微生物可促進(jìn)土壤生物活動(dòng)以及團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，增加了毛管孔隙數(shù)量和通氣性，使土壤變得疏松，從而提高了土壤飽和含水量。施用生物有機(jī)肥對(duì)15—30 cm土層土壤各水力學(xué)指標(biāo)含量均有一定促進(jìn)作用，但效果并不明顯，這與高紅軍等[14]研究有所不同，原因可能是本研究中生物有機(jī)肥主要與表層土壤混勻，而15—30 cm土層土壤比較緊實(shí)，通氣性較差，不利于生物有機(jī)肥發(fā)揮作用，從而導(dǎo)致15—30 cm土層各處理中土壤各水力學(xué)指標(biāo)含量之間差異不明顯。

3.1.2 施用生物有機(jī)肥對(duì)水穩(wěn)性團(tuán)聚體粒徑分布及穩(wěn)定性的影響 土壤團(tuán)聚體是土壤重要的組成部分，其粒徑分布及穩(wěn)定性狀況對(duì)土壤肥力、土壤生態(tài)環(huán)境和生物種群特征等方面都具有重要意義。本研究發(fā)現(xiàn)，隨生物有機(jī)肥施用量增加，不同土層水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量和團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑系數(shù)均呈增大趨勢(shì)，而分形維數(shù)呈降低趨勢(shì)，說(shuō)明生物有機(jī)肥可改善土壤團(tuán)聚體分布情況，提高土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性。已有研究表明[15]，有機(jī)質(zhì)是土壤團(tuán)聚體的重要組分，在土壤團(tuán)聚體的形成中具有重要的作用，生物有機(jī)肥中含有豐富的有機(jī)物質(zhì)，有機(jī)質(zhì)中的多糖和腐殖物質(zhì)通過(guò)功能基、氫鍵及范德華力等機(jī)制改變土壤分散無(wú)結(jié)構(gòu)和黏結(jié)大塊結(jié)構(gòu)，促進(jìn)團(tuán)粒形成，提高了水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量。微生物是形成土壤團(tuán)聚體最活躍的生物因素，土壤團(tuán)聚體和微生物是不可分割的，前者是后者存在的場(chǎng)所，后者是前者形成的主要因素，施用生物有機(jī)肥可增加土壤微生物數(shù)量和活性[16]，土壤微生物通過(guò)直接改造或物理纏繞、分泌有機(jī)物和改變土壤疏水性等機(jī)制促進(jìn)土壤團(tuán)聚結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定。本研究中不同粒徑團(tuán)聚體含量與趙紅等[17]研究的結(jié)果差異較大，原因可能是施肥種類不同造成土壤肥力水平差異，從而影響團(tuán)聚體粒徑分布，且作物根系分泌物也會(huì)在一定程度影響土壤團(tuán)聚體分布。

3.1.3 施用生物有機(jī)肥對(duì)土壤微生物量碳、氮的影響 微生物量碳是土壤中易利用的養(yǎng)分庫(kù)及有機(jī)物分解和氮礦化的動(dòng)力，其與土壤各養(yǎng)分循環(huán)均有密切關(guān)系，而微生物量氮是土壤活性氮重要來(lái)源，其可調(diào)節(jié)土壤氮元素的供給。土壤微生物量碳、氮可作為土壤微生物量大小的指標(biāo)，土壤微生物量碳、氮含量越高，土壤微生物生物量越大[18]。本研究發(fā)現(xiàn)，施用生物有機(jī)肥可提高不同土層土壤微生物量碳、氮含量，且隨生物有機(jī)肥施用量增加，土壤微生物量碳、氮均呈增加趨勢(shì)，原因可能是生物有機(jī)肥含有豐富的功能菌，功能菌微生物利用土壤中養(yǎng)分進(jìn)行生命活動(dòng)，同時(shí)生物有機(jī)肥中含有的豐富有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)元素為土壤微生物活動(dòng)提供了能量和動(dòng)力，從而改善了種植黃瓜土壤微生物種群[19]，增加了土壤微生物生物量，使土壤微生物量碳、氮含量提高。生物有機(jī)肥可改善土壤生態(tài)環(huán)境，增強(qiáng)土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高土壤質(zhì)量和土壤肥力水平[3]，從而提高土壤氮素利用率和抑制土壤中有害物質(zhì)的產(chǎn)生，為微生物營(yíng)造良好生長(zhǎng)環(huán)境，增加了土壤微生物生物量。施用生物有機(jī)肥使0—15 cm土層土壤水肥氣熱條件均優(yōu)于15—30 cm土層土壤，有利于微生物進(jìn)行生命活動(dòng)，故0—15 cm土層土壤微生物量碳、氮含量均高于15—30 cm。

3.1.4 土壤物理指標(biāo)和微生物碳、氮的相關(guān)性分析 通過(guò)對(duì)潮土土壤物理特性與微生物量碳、氮進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果表明：除土壤水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量外，其他土壤物理指標(biāo)與微生物量碳、氮關(guān)系均達(dá)到顯著水平。土壤物理環(huán)境可通過(guò)影響土壤質(zhì)量為土壤微生物生物活性提高奠定基礎(chǔ)，從而促進(jìn)土壤微生物量碳、氮含量增加，這與Liang等[20]研究基本一致。施用生物有機(jī)肥增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤微生物數(shù)量，導(dǎo)致土壤疏松多孔和毛管孔隙增多，從而降低土壤容重，同時(shí)生物有機(jī)肥中功能微生物還可以促進(jìn)土壤團(tuán)聚體形成，提高土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性，增加土壤蓄水供水能力，故土壤容重與土壤水力學(xué)指標(biāo)和土壤團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。團(tuán)聚體粒徑分布和穩(wěn)定性影響土壤結(jié)構(gòu)質(zhì)量，良好的土壤結(jié)構(gòu)解決了土壤水、氣矛盾，增強(qiáng)土壤保水保肥能力，進(jìn)而提高了土壤各水力學(xué)特性指標(biāo)，故土壤大團(tuán)聚體含量和平均質(zhì)量直徑與土壤各水力學(xué)指標(biāo)呈正相關(guān)關(guān)系。

3.2 結(jié) 論

(1) 施用生物有機(jī)肥可增加0—15和15—30 cm土層中土壤各水力學(xué)指標(biāo)含量、土壤大團(tuán)聚體含量和平均質(zhì)量直徑，降低土壤容重和土壤團(tuán)聚體分形維數(shù)，說(shuō)明生物有機(jī)肥可改良土壤物理特性，提高土壤耕作質(zhì)量。

(2) 施用生物有機(jī)肥對(duì)提高不同土層土壤微生物量碳氮含量均有一定促進(jìn)作用，且不同土層中土壤微生物量碳、氮含量隨生物有機(jī)肥施用量增加呈增加趨勢(shì)。

(3) 土壤物理指標(biāo)中有效水含量與微生物量碳、氮含量均存在極顯著相關(guān)性，其對(duì)土壤微生物活動(dòng)影響最明顯。