生物有機肥和化肥配施對冬小麥產(chǎn)量及土壤生物指標的影響

黃媛媛，馬慧媛，黃亞麗,2，邢慧珍，3，徐炳雪，賈振華，鄭立偉，4

(1.河北省科學(xué)院 生物研究所，河北 石家莊 050081；2.河北科技大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，河北 石家莊 050018； 3.河北工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院，天津 300130；4.河北經(jīng)貿(mào)大學(xué), 河北 石家莊 050061)

施用化肥在我國糧食增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)方面發(fā)揮了重要作用，但是長期施用化肥也造成了土壤肥力流失，引起土壤碳素過量消耗、有機質(zhì)含量降低、理化性狀惡化等問題，嚴重影響了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)[1-3]。隨著土壤生態(tài)環(huán)境的惡化，單施化肥已經(jīng)難以維持我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。生物有機肥是在普通有機肥基礎(chǔ)上添加了多種有益微生物菌群的一種新型肥料[4]。施用該類肥料不僅能夠活化土壤養(yǎng)分、降低化學(xué)肥料用量、提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，還可以培肥地力、改善土壤微生態(tài)環(huán)境，已經(jīng)成為一種公認的可再生、環(huán)境友好型植物營養(yǎng)[5-7]，對2020年我國實現(xiàn)化肥施用量零增長具有十分重要的作用。近年來對生物有機肥的施用效果進行了大量的研究，結(jié)果表明，生物有機肥在黃瓜[8-9]、西瓜[10]、葡萄[11]、烤煙[12-13]、玉米[14]等多種作物上施用，均具有提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)的作用。生物有機肥還能夠培肥地力、增加土壤酶活性、提高土壤有機質(zhì)含量和氮、磷、鉀等營養(yǎng)物質(zhì)的利用率[15-17]。曲成闖等[18]研究表明，施用生物有機肥可提高黃瓜種植土壤不同土層的土壤肥力水平和酶活性，且隨生物有機肥用量的增加而增加。微生物是土壤活性的重要指標，近期越來越多的研究表明，施用生物有機肥還具有調(diào)控土壤微生物群落結(jié)構(gòu)、改善土壤微生態(tài)多樣性的作用[19-20]。羅佳等[19]的研究結(jié)果顯示，生物有機肥和化肥配施能夠提高土壤中細菌的香農(nóng)-威爾指數(shù)，增加土壤微生物多樣性。土壤微生物多樣性的增加對土壤中病原菌的數(shù)量、土傳病害的降低具有一定的作用。生物有機肥和化肥配施不但可增加土壤中細菌、放線菌和芽孢桿菌的數(shù)量、減少真菌的數(shù)量，還可以增強土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[17]。另外，由于生物有機肥中含有包括拮抗菌在內(nèi)的大量有益微生物而對番茄枯萎病具有良好的防效[21]。

冬小麥是我國主要的糧食作物，但連年單一施用化學(xué)肥料造成土壤肥力下降、土壤微生態(tài)環(huán)境惡化、肥料利用率低、小麥產(chǎn)量和品質(zhì)下降。利用生物有機肥具有改良土壤、增加產(chǎn)量的特性，將生物有機肥應(yīng)用于冬小麥生產(chǎn)必將產(chǎn)生良好的效果[22-23]。然而，目前在大田作物冬小麥上探討生物有機肥對化肥的適宜替代量、產(chǎn)量效果及對土壤生物指標影響等方面的研究尚不多見。本研究向黃淮海北部冬小麥-夏玉米種植區(qū)引進生物有機肥，以冬小麥土壤生物指標為重點研究對象，通過分析生物有機肥替代不同量化肥對冬小麥產(chǎn)量、土壤酶活性、微生物數(shù)量和多樣性等指標的影響，確定適合黃淮海地區(qū)應(yīng)用的冬小麥土壤培肥、微生態(tài)環(huán)境修復(fù)、化肥減量技術(shù)模式，為調(diào)整冬小麥傳統(tǒng)施肥模式、降低化肥用量以及提高肥料利用率提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2016-2018年在河北省辛集市馬莊鄉(xiāng)保高豐農(nóng)場(E115°31′12.73″，N37°80′49.38″)進行，為北溫帶半干旱、半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，光熱資源豐富，年平均氣溫12.5 ℃，平均降雨488 mm，供試土壤土質(zhì)類型為輕壤質(zhì)潮土，pH值8.11，有機質(zhì)17.84 g/kg，全氮0.92 g/kg，有效磷、速效鉀分別為19.94，118.32 mg/kg。

1.2 供試材料

供試化肥為沃利沃氮磷鉀復(fù)合肥(N-P2O5-K2O為26-10-15)，由河南農(nóng)心肥業(yè)有限公司生產(chǎn)；供試生物有機肥由河北瑞安康生物科技有限公司生產(chǎn)，其中功能微生物為枯草芽孢桿菌和巨大芽孢桿菌，菌數(shù)為0.89×108cfu/g，pH值6.87。該生物有機肥中有效磷含量為164.28 mg/kg，全氮、全磷、全鉀、速效鉀、有機質(zhì)含量分別為2.26%，3.24%，3.47%，3.16%，54.29%。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置5個處理，分別為：生物有機肥處理(T1)，生物有機肥用量4 500 kg/hm2；生物有機肥+化肥減量10%處理(T2)，生物有機肥用量4 500 kg/hm2，氮磷鉀復(fù)合肥用量675 kg/hm2；生物有機肥+化肥減量30%處理(T3)，生物有機肥用量4 500 kg/hm2，氮磷鉀復(fù)合肥用量525 kg/hm2；生物有機肥+化肥減量50%處理(T4)，生物有機肥用量4 500 kg/hm2，氮磷鉀復(fù)合肥用量375 kg/hm2；常規(guī)施肥管理為對照(T5)，氮磷鉀復(fù)合肥用量750 kg/hm2。本試驗為單因素隨機區(qū)組設(shè)計,3次重復(fù), 共15個小區(qū)，每個小區(qū)面積100 m2。每小區(qū)設(shè)1 m雙行樣段2個,四周設(shè)有保護行。

1.4 樣品采集

本研究采集2017，2018年的冬小麥收獲期的土壤及小麥樣品進行分析。

土壤樣品采集：于冬小麥收獲期采集各處理土壤樣品，取樣方法為五點取樣法，采集5～15 cm新鮮土樣并冰袋保鮮運送至實驗室。采集的土樣一部分4 ℃保存，用于耕層土壤可培養(yǎng)微生物數(shù)量的測定；一部分-80 ℃超低溫冰箱保存用于微生物多樣性測定；一部分自然風(fēng)干，磨碎并過1 mm篩，用于測定土壤酶活性。

小麥樣品的采集：于冬小麥收獲期采集小麥樣品。

1.5 測定項目和方法

土壤酶活性：采用南京建成生物工程研究所試劑盒進行土壤磷酸酶活性、脲酶活性、纖維素酶活性的測定。其采用的方法分別為磷酸苯二鈉水解比色法、靛酚藍比色法、3，5-二硝基水楊酸比色法(DNS)。

土壤可培養(yǎng)微生物：采用稀釋涂平板的方法測定土壤中可培養(yǎng)細菌、真菌、放線菌的數(shù)量，其中細菌測定采用LB培養(yǎng)基，真菌測定采用PDA+200 U/mL慶大霉素培養(yǎng)基，放線菌采用改良高氏一號培養(yǎng)基+重鉻酸鉀0.01 g/L。

土壤微生物多樣性：將采集樣品送至生工生物工程(上海)有限公司，采用Illumina MiseqTM測序技術(shù)進行樣品聚類和多樣性分析。

小麥生長性狀：于冬小麥收獲期測量穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量、株高、生物量。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007與SPSS 18.0軟件對土壤酶活性數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析；利用Mothur軟件對土壤微生物多樣性數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同化肥替代量對冬小麥產(chǎn)量的影響

生物有機肥替代不同量化肥對冬小麥產(chǎn)量影響不同(表1)，其中T3、T2、T4處理的產(chǎn)量分別為6 510.65，6 237.30，6 084.15 kg/hm2，顯著高于常規(guī)施肥處理(T5)和僅施用生物有機肥處理(T1)(P<0.05)。其中T3處理產(chǎn)量最高，比常規(guī)施肥處理增產(chǎn)13.42%。不同化肥替代量處理對小麥株高、穗數(shù)的影響基本與產(chǎn)量相同。結(jié)果表明，生物有機肥與化肥合理配施能夠促進小麥營養(yǎng)生長、提高成穗數(shù)，最終達到提高冬小麥產(chǎn)量的效果，以生物有機肥+化肥減量30%(T3)處理的增產(chǎn)效果最為顯著。但是T2、T3、T4處理與常規(guī)管理相比，對穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量的影響規(guī)律性不強，推測施肥管理主要是通過提高小麥的分蘗和成穗能力來改變小麥的產(chǎn)量，對穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量影響相對較小。

表1 不同施肥處理對冬小麥產(chǎn)量指標的影響Tab.1 The effect of different fertilizer treatments on yield of winter wheat

注： 同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在P<0.05水平差異顯著。表2-3同。

Note：Data with different lowercases in the same column indicate significant difference atP<0.05 level. The same as Tab.2-3.

2.2 不同施肥處理下冬小麥土壤酶活性的變化特征

2.2.1 不同施肥處理對冬小麥土壤堿性磷酸酶活性的影響 土壤堿性磷酸酶主要來源于植物根系和土壤微生物的分泌物，該酶特異性催化有機磷化合物水解為相應(yīng)的醇和無機磷，對提高土壤磷素有效性具有重要作用。土壤堿性磷酸酶活性能夠在一定程度上反映土壤中磷的利用率，由圖1可知不同施肥處理土壤堿性磷酸酶活性在16.12～18.64 U/g，施用生物有機肥的各處理土壤堿性磷酸酶活性均顯著高于常規(guī)施肥處理，土壤堿性磷酸酶活性分別提高了14.33%，15.60%，14.08%，9.12%，其中以生物有機肥+化肥減量10%(T2)處理酶活性最高，比常規(guī)施肥對照提高了15.6%；但是4個生物有機肥處理相比，土壤堿性磷酸酶活性差異不顯著。說明在化學(xué)肥料減量施用或不施用的情況下，增施生物有機肥均能一定程度的提高冬小麥土壤中堿性磷酸酶活性，對于土壤固定磷庫的活化、提高磷肥利用率起到一定的作用。

不同小寫字母表示處理間差異達5%顯著水平(P<0.05)。圖2-3同。 Different lowercases indicate significant difference at P<0.05 level. The same as Fig.2-3.

2.2.2 不同施肥處理對冬小麥土壤脲酶活性的影響 脲酶是土壤中最活躍的水解酶類之一，能酶促土壤中尿素中酰胺C-N鍵的水解生成氨，對提高土壤氮肥利用率和土壤氮素代謝具有重要的意義。脲酶活性與土壤中微生物和有機質(zhì)含量呈正相關(guān)。分析不同施肥處理下土壤脲酶活性結(jié)果(圖2)可知，所有生物有機肥處理中土壤脲酶活性均顯著高于常規(guī)施肥處理，脲酶活性分別提高了8.22%，7.22%，10.47%，5.41%，表明增施生物有機肥土壤中有機質(zhì)含量和微生物數(shù)量的增加導(dǎo)致了脲酶活性的增加。進一步分析生物有機肥替代不同數(shù)量化肥處理的土壤脲酶活性發(fā)現(xiàn)，以T3處理的生物有機肥處理脲酶活性最高，與T2和T4處理存在顯著差異，表明化肥和有機肥合理配施更利于脲酶活性的提高。由結(jié)果可知，增施生物有機肥有效提高了土壤脲酶活性，對提高冬小麥對氮素的吸收利用、提高氮素利用率、促進冬小麥生長有一定的作用。

圖2 不同施肥處理對土壤脲酶活性的影響Fig.2 The effect of different fertilizer treatments on urease activity

2.2.3 不同施肥處理對冬小麥土壤纖維素酶活性的影響 纖維素酶是地球碳素循環(huán)中的一個重要的酶，催化土壤中植物殘體的降解和轉(zhuǎn)化，為植物生長提供緩效和速效營養(yǎng)。圖3為不同施肥處理的土壤纖維素酶活性，結(jié)果表明，不同施肥處理之間，土壤纖維素酶活性存在一定的差異，其中T3 處理的纖維素酶活性最高、其次為T1和T4處理，再次為T2處理，這4個處理的纖維素酶活性均顯著高于常規(guī)施肥處理T5，纖維素酶活性分別提高了63.89%，30.35%，66.45%，57.19%。其中，T3處理纖維素酶活性增加最為顯著，高于T1和T4處理，但三者之間不存在顯著差異?？傮w來看，對冬小麥土壤增施生物有機肥均不同程度提高了土壤纖維素酶活性，這對于還田冬小麥秸稈的快速降解、增加土壤有機質(zhì)含量起著促進作用，并且在一定程度上提高了土壤肥力。

圖3 不同施肥處理對土壤纖維素酶活性的影響Fig.3 The effect of different fertilizer treatments on the activity of cellulose activity

2.3 不同施肥處理下冬小麥土壤微生物的變化特征

2.3.1 不同施肥處理對冬小麥土壤中可培養(yǎng)微生物的影響 采集不同肥料處理的耕層土壤樣品并進行土壤中可培養(yǎng)微生物的測定(表2)，結(jié)果表明,生物有機肥+無機肥減量30%(T3)處理土壤中細菌、真菌和放線菌和微生物總數(shù)4個指標的數(shù)量均最多，說明該處理耕層土壤中微生物生長繁殖最為旺盛，以常規(guī)處理的土壤微生物數(shù)量最少。不同處理間微生物的變化趨勢為：生物有機肥+化肥減量30%處理(T3)>生物有機肥+化肥減量50%處理(T4)> 生物有機肥+化肥減量10%處理(T2)> 生物有機肥(T1)>常規(guī)施肥處理(T5)，表明單一施用化學(xué)肥料或生物有機肥均不利于土壤微生物的繁殖，化學(xué)肥料和有機肥料的合理配施使土壤中碳、氮比例協(xié)調(diào)，促進土壤微生物的生長繁殖。該微生物數(shù)量結(jié)果與土壤酶活性的變化趨勢基本一致。

分析不同處理中細菌、真菌、放線菌的分布比例發(fā)現(xiàn)，不同處理的真菌、細菌、放線菌分布比例存在較大差別，其中以常規(guī)施肥處理(T5)的真菌含量最高，施用生物有機肥的T1～T4處理的細菌、放線菌含量則相對較高?？傮w而言，土壤微生物的數(shù)量和種類受施肥管理、植物生長狀況等多種因素的影響，施用生物有機肥以及化肥減量改變了土壤中的營養(yǎng)成分及類型，從而造成土壤微生物的數(shù)量和比例在不同的肥料處理中存在較大的差異，土壤中的微生物由真菌型向細菌型過渡、土壤微生物含量和比例更趨于合理。

表2 不同施肥處理對冬小麥耕層土壤可培養(yǎng)微生物指標的影響Tab.2 The effect of different fertilizer treatments on soil cultivable microorganism of winter wheat

2.3.2 不同施肥處理對冬小麥土壤細菌多樣性的影響

2.3.2.1 不同施肥處理對冬小麥土壤細菌多樣性指數(shù)的影響 多樣性指數(shù)是物種豐富度和均勻度的函數(shù)，是用來描述一個群落多樣性的統(tǒng)計量，Shannon指數(shù)、Chao1指數(shù)和ACE指數(shù)是物種多樣性常用統(tǒng)計指標。由表3可知，從Shannon指數(shù)來看，不同處理的Shannon指數(shù)的順序為T1>T3>T4>T2>T5，其中T1、T3、T4 3個施肥處理的Shannon指數(shù)均顯著高于常規(guī)施肥處理(T5)，T2和T5差異不顯著，由此結(jié)果可以看出生物有機肥和化肥的合理配施使土壤中微生物的均勻度增加；Chao1指數(shù)和ACE指數(shù)呈現(xiàn)相同的變化趨勢，表現(xiàn)出T3>T2>T4>T1>T5的順序，T3、T2和T4 3個處理的Chao1指數(shù)和ACE指數(shù)最高，三者之間不存在顯著差異，單施生物有機肥處理T1的Chao1和ACE指數(shù)相比其他生物有機肥生物多樣性相對較低、而高于常規(guī)施肥處理(T5)。生物有機肥+化肥減量30%處理(T3)的Shannon 指數(shù)、Chao1指數(shù)、ACE指數(shù)分別比常規(guī)施肥處理(T5)提高了3.61%，19.74%，22.43%。由此可見，生物有機肥和化肥合理配施能夠有效促進土壤中不同類型微生物的生長，提升土壤微生物豐富度和多樣性。

表3 不同施肥處理對土壤微生物3種多樣性指數(shù)的影響Tab.3 The effects of different fertilizer treatments on three indexes of soil microbial diversity

2.3.2.2 不同施肥處理下冬小麥土壤微生物的分類學(xué)組成分析 采用Illumina技術(shù)分析和鑒定了冬小麥收獲期耕層土壤中的微生物菌群組成，從結(jié)果可以看出不同肥料處理間樣品中的微生物無論在種、屬水平，還是在科、目水平上菌群均基本相同，但是含量存在明顯的差異。圖4為不同施肥處理的菌群在目水平的分布情況，各處理的優(yōu)勢菌目均為鞘脂單胞菌目(Sphingomonadales)、鞘脂桿菌目(Sphingobacteriales)、根瘤菌目(Rhizobiales)、黃單胞菌目(Xanthomonadales)、芽單胞菌目(Gemmatimonadales)，各個處理中含量最大的是鞘脂單胞菌目(Sphingomonadales)分布范圍為16.09%～21.70%，其中以常規(guī)施肥處理(T5)的含量最高，以生物有機肥+化肥減量30%(T3)處理含量最低，與T5對比，T3處理的優(yōu)勢鞘脂單胞菌目(Sphingomonadales)、根瘤菌目(Rhizobiales)、黃單胞菌目(Xanthomonadales)含量均降低。從排名前5位的優(yōu)勢菌群所占的百分比來看，施用生物有機肥的T1、T2、T3、T4 4個處理優(yōu)勢菌群所占百分比分別為34.32%，40.49%，33.28%，39.11%，均小于T5的42.20%，最大降幅為21.14%。表明增施生物有機肥、減施化肥具有平衡優(yōu)勢菌群含量的作用。

圖4 不同施肥處理土壤中微生物在目水平上的菌群分布圖Fig.4 Distribution barplot in order of soil microorganism under different fertilizer treatments

2.3.2.3 不同施肥處理間土壤中微生物菌群相似性分析 采用鄰接法(Neighbor joining)對不同處理間微生物種群進行相似性分析，其中常規(guī)施肥處理(T5)和生物有機肥+化肥減量10%(T2)2個處理聚在一個分支上(圖5)，表明化肥施用量較大的處理其微生物種群的相似性較大，進一步與只施用生物有機肥的處理聚在一個分支上，再次為T4處理，而T3處理的微生物單獨歸為一類，這說明生物有機肥和適當(dāng)數(shù)量化肥的合理配施，是使微生物種群發(fā)生改變的重要因素，單施生物有機肥或化肥均不能取得最優(yōu)效果。

圖5 不同施肥處理土壤微生物目水平種群相似性分析Fig.5 The taxonomic composition of soil microorganisms in order under different treatments

3 討論與結(jié)論

3.1 生物有機肥與土壤酶活

土壤酶是一類具有生物催化活性的特殊物質(zhì)，參與土壤中許多重要的生物化學(xué)過程[24]，例如堿性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、纖維素酶是調(diào)控土壤物質(zhì)循環(huán)的重要酶。土壤有機質(zhì)和土壤微生物間形成良好的互利共贏關(guān)系, 并通過土壤微生物的生長代謝改善土壤酶活性[25]，與土壤理化性質(zhì)相比，土壤酶活性能夠更迅速的反映施肥措施對土壤肥力的影響。生物有機肥由于含有數(shù)目眾多的功能微生物和大量的有機質(zhì)，因此，施入生物有機肥勢必對土壤酶活性造成一定的影響。胡誠等[26]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，土壤脲酶、堿性磷酸酶、過氧化氫酶活性與小麥產(chǎn)量及土壤有機質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀含量呈顯著的正相關(guān)關(guān)系, 土壤酶活性高則土壤肥力高, 作物產(chǎn)量也高。本研究結(jié)果同樣表明生物有機肥具有提高土壤酶活性的作用，單一施用生物有機肥或生物有機肥和化肥配施均能一定程度的提高土壤中堿性磷酸酶、脲酶、纖維素酶的活性?？梢酝茰y，良好的土壤微生態(tài)環(huán)境、適量的有機和無機營養(yǎng)是使土壤酶活呈現(xiàn)最優(yōu)狀態(tài)的必要條件。本研究生物有機肥中含有枯草芽孢桿菌和巨大芽孢桿菌，這2株菌均是具有分泌有機酸和其他生物活性物質(zhì)等多種功效的微生物菌株，這些微生物進入土壤后不僅自身在土壤中繁殖后分泌多種酶，而且這些微生物會通過改善土壤微生物菌群、增加土壤微生物多樣性、促進植物生長、根系分泌，因而會分泌更多的酶。這一結(jié)果與陶磊、田小明等[27-28]研究得出的施用生物有機肥可不同程度提高土壤酶活性的結(jié)論相一致。土壤酶活性的提高使土壤中的營養(yǎng)元素處于相對活化狀態(tài)，從而使冬小麥能夠具有更好的生長環(huán)境，提高了冬小麥的產(chǎn)量，實現(xiàn)了保護環(huán)境和農(nóng)作物增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的統(tǒng)一。土壤酶種類很多，本研究僅以堿性磷酸酶、脲酶、纖維素酶為指標進行了酶活性的研究，其他研究表明施用生物有機肥還具有刺激土壤過氧化氫酶、蔗糖酶等土壤酶活增加的作用[29]。進一步分析不同施肥處理的土壤酶活性和冬小麥產(chǎn)量發(fā)現(xiàn)，無論從產(chǎn)量水平還是對土壤酶活性的促進方面，均以生物有機肥+化肥減量30%處理效果最為明顯。可見，生物有機肥和化肥合理配施是提高土壤酶活性、保障農(nóng)作物產(chǎn)量的重要措施。

3.2 生物有機肥與土壤微生物群落

微生物群落在土壤有機質(zhì)分解和營養(yǎng)元素循環(huán)中起著至關(guān)重要的作用，微生物群落的數(shù)量、結(jié)構(gòu)和活性與生態(tài)系統(tǒng)功能密切相關(guān)[30]。土壤微生物群落受諸多環(huán)境因素的影響，其中土壤有機質(zhì)、氮素是影響土壤微生物群落組成的重要環(huán)境因素[31]，生物有機肥和化肥的施用能夠通過影響土壤中的有機質(zhì)和氮素含量進而改變土壤中的微生物群落。羅佳等[19]的研究表明，有機肥和化肥合理配施可以改變土壤的細菌群落結(jié)構(gòu)，提高土壤微生物多樣性。本研究通過稀釋涂平板和高通量測序方法研究了施用生物有機肥對冬小麥可培養(yǎng)微生物及微生物群落多樣性的影響。結(jié)果表明，施用生物有機肥處理的土壤可培養(yǎng)微生物總量、細菌及真菌數(shù)量升高，但是真菌數(shù)量占微生物總量的比例降低。土壤微生物群落的Chao1指數(shù)、ACE指數(shù)、Shannon 指數(shù)也均高于常規(guī)施肥處理，其中生物有機肥+化肥減量30%處理的Chao1指數(shù)和Shannon 指數(shù)最高，顯著高于常規(guī)施肥處理。結(jié)果表明，生物有機肥和化肥的合理配施對提高冬小麥土壤微生物多樣性和豐度最為有效。這主要是因為生物有機肥不僅本身含有益菌群能夠在土壤中繁殖，而且生物有機肥基料含有豐富有機物和其他營養(yǎng)元素，可豐富土壤中微生物可利用營養(yǎng)，活化土著微生物，增加微生物數(shù)量[32]。李倩等[33]采用磷酸脂肪酸指紋圖譜法分析了5 a定位試驗情況下，增施有機肥、減施化肥對馬鈴薯種植土壤中微生物群落結(jié)果的影響，結(jié)果表明：增施有機碳類肥料能顯著增加土壤細菌、真菌、放線菌以及土壤微生物群落的總生物量，與本研究結(jié)果一致。宋以玲等[34]的研究同樣表明，化肥減量配施生物有機肥可以改善根際土壤微生物群落的數(shù)量和結(jié)構(gòu)，而單一化肥的施入則使微生物種類減少，土壤微生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。另外，本研究還進行了土壤微生物菌群分類學(xué)分析，雖然各施肥處理土壤中優(yōu)勢菌群的種類沒有變化，但是與常規(guī)施肥處理相比，增施生物有機肥所有處理其優(yōu)勢種群的含量有所降低，前5個優(yōu)勢菌群占總微生物的百分比低于常規(guī)施肥對照，菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，說明施入生物有機肥會降低優(yōu)勢菌群在群落中的相對豐度。劉振香等[23]研究結(jié)果也表明，與無機肥相比，有機肥可提高土壤微生物多樣性和豐富度，降低細菌群落中優(yōu)勢菌含量。可能是因為生物有機肥中含有的營養(yǎng)物質(zhì)和微生物會促進土壤中多種微生物的繁殖，從而使優(yōu)勢微生物菌群所占比例反而相對降低。由這些研究結(jié)果可知，與其他經(jīng)濟作物相同，在冬小麥類大田作物上增施生物有機肥、減施化肥同樣能夠提高土壤微生物多樣性，為冬小麥化學(xué)肥料減量和增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供了可行的施肥模式。另外，生物有機肥施用不僅能夠增加有機質(zhì)、土壤酶活性、微生物量等，還能夠降低土壤中病原真菌的群體數(shù)量，從而降低農(nóng)作物病害的發(fā)生[35]。本研究中所含的枯草芽孢桿菌是一種對立枯絲核菌、鐮刀菌、赤霉病菌等多種病原真菌具有拮抗功能的微生物，其應(yīng)用也有可能起到防治小麥病害的作用，但是本研究沒有進行小麥病害發(fā)生情況的統(tǒng)計，還需要在此方面進行深入研究。

從冬小麥產(chǎn)量、土壤酶活性和微生物多樣性等指標分析了不同生物有機肥和化肥配施處理的效果，研究表明，在冬小麥上底施生物有機肥4 500 kg/hm2、常規(guī)化肥減量30%時，冬小麥的增產(chǎn)作用最為明顯；土壤中堿性磷酸酶、脲酶、纖維素酶分別比常規(guī)施肥處理提高了14.08%，10.47%，66.45%；另外，生物有機肥和化肥的合理配施也促進了土壤微生物多樣性提高，土壤中可培養(yǎng)微生物的總量、細菌、真菌數(shù)量升高，但真菌占比降低。從土壤微生物的種群分析，生物有機肥和化肥合理配施使微生物多樣性的Shannon 指數(shù)、Chao1指數(shù)、ACE指數(shù)均有所提高，導(dǎo)致土壤微生物中的優(yōu)勢菌群比例降低，含量較低的微生物含量有所升高。本研究結(jié)果表明，在華北小麥-玉米一年兩熟種植區(qū)，冬小麥種植推薦增加施用4 500 kg/hm2的生物有機肥并替代30%化肥的施肥方案，該方案的增產(chǎn)效果、土壤微生態(tài)性狀均最佳，達到了增產(chǎn)和改良土壤微生態(tài)環(huán)境的雙重效益。但在今后研究中，對冬小麥品質(zhì)、土壤養(yǎng)分利用情況以及成本效益等方面還需進一步綜合考慮，以深入判斷該技術(shù)推廣的可行性。