長(zhǎng)期增施有機(jī)肥對(duì)土壤不同組分有機(jī)磷含量及微生物豐度的影響

王 靜，王 磊，張愛(ài)君，張 輝，張永春②

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所/ 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部江蘇耕地保育科學(xué)觀測(cè)站，江蘇 南京 210014；2.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；3.江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 徐州 221131)

磷是植物生長(zhǎng)所必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素之一。土壤礦物的固定或微生物的固持作用導(dǎo)致植物可直接利用的磷很少。土壤有機(jī)磷(Po)是土壤總磷庫(kù)的主要存在形式，占土壤總磷的30%～80%[1]。但大量有機(jī)形態(tài)磷如肌醇磷酸鹽、磷脂和核酸等不能被直接利用[2]，需經(jīng)過(guò)相關(guān)微生物礦化分解成無(wú)機(jī)磷才能被植物吸收。依據(jù)Bowman-Cole對(duì)有機(jī)磷分級(jí)體系的改進(jìn)[3]，將土壤有機(jī)磷分為活性有機(jī)磷、中度活性有機(jī)磷、中穩(wěn)性有機(jī)磷和高穩(wěn)性有機(jī)磷。大量研究表明，施肥能影響土壤各組分有機(jī)磷含量及其在有機(jī)磷中所占比例，施用化肥可促進(jìn)中穩(wěn)性和高穩(wěn)性有機(jī)磷向活性和中度活性有機(jī)磷轉(zhuǎn)化；而施有機(jī)肥顯著提高土壤各組分有機(jī)磷的初始含量，減少土壤對(duì)磷素的固定，從而活化土壤中難溶性有機(jī)磷化合物[4]。

微生物在土壤磷素轉(zhuǎn)化過(guò)程中發(fā)揮著非常重要的作用。已有研究表明，在土壤高C/P比值和N/P比值條件下微生物表現(xiàn)出高度靈活性，并當(dāng)磷利用率非常低時(shí)通過(guò)獲取和利用有機(jī)形態(tài)磷供其生長(zhǎng)繁殖[5-6]。施用有機(jī)肥是提高土壤有機(jī)碳和恢復(fù)土壤微生物活性和多樣性的重要管理措施[7]。有研究表明，土壤微生物在有機(jī)磷轉(zhuǎn)化分解過(guò)程中對(duì)碳的需求高于磷，在充足碳源供給條件下可加快土壤有機(jī)磷礦化速率[8-9]。CELESTINA等[10]研究表明，有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配合施用會(huì)改變細(xì)菌和真菌的相對(duì)豐度，如變形菌門、放線菌門和子囊菌門等。WEI等[11]研究表明，長(zhǎng)期增施有機(jī)肥顯著改變潮土真菌和細(xì)菌的相對(duì)豐度。也有研究表明某些功能微生物豐度也受施肥措施的影響，LUO等[12]研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期施用有機(jī)無(wú)機(jī)肥能顯著增加土壤中攜帶編碼堿性磷酸酶基因的微生物(簡(jiǎn)稱phoD微生物)豐度，而施用無(wú)機(jī)肥則產(chǎn)生相反的結(jié)果。SAKURAI等[13]研究也表明土壤有機(jī)碳或外源添加有機(jī)物料能影響phoD微生物基因功能的表達(dá)。phoD微生物在面臨土壤磷素匱乏時(shí)，通過(guò)誘導(dǎo)上調(diào)編碼磷酸酶的基因、加強(qiáng)高親和力的磷酸鹽運(yùn)輸器及增加與磷酸鹽吸收相關(guān)的酶途徑，使它們共同構(gòu)成了磷素脅迫的調(diào)節(jié)子[14-15]，從而影響土壤有機(jī)磷的轉(zhuǎn)化過(guò)程。而環(huán)境因子如氣候、土壤類型、pH、土地利用和養(yǎng)分濃度直接影響phoD微生物的豐度、多樣性和群落結(jié)構(gòu)[12]。此外，外源有機(jī)碳的輸入也間接影響phoD微生物豐度[16]。

由于土壤環(huán)境因子不同，施肥對(duì)土壤phoD微生物和堿性磷酸酶(ALP)的影響尚不明確，目前關(guān)于草原土壤或水稻土的研究較多，而對(duì)旱-旱輪作體系的研究還鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，通過(guò)小麥-甘薯輪作的田間定位試驗(yàn)，探究不同施肥模式對(duì)土壤不同組分有機(jī)磷、堿性磷酸酶及微生物的影響，旨在篩選高效轉(zhuǎn)化土壤有機(jī)磷的施肥模式，為提高土壤磷的有效性及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

供試地點(diǎn)位于徐州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院(34°17′ N，117°09′ E)內(nèi)的長(zhǎng)期肥料定位試驗(yàn)地，海拔為42 m，屬溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫為14 ℃，年降水量為800～930 mm，無(wú)霜期約為210 d，年日照時(shí)數(shù)為2 284～2 495 h。土壤類型為黃潮土，質(zhì)地為砂壤。試驗(yàn)前耕層(0～20 cm)土壤w(有機(jī)質(zhì))為10.8 g·kg-1，w(全氮)為0.66 g·kg-1，w(全磷)為0.74 g·kg-1，w(速效磷)為12.0 mg·kg-1，w(緩效鉀)為738.5 mg·kg-1，pH為8.01，w〔物理性黏粒(< 0.01 mm)〕為141.1 mg·kg-1，w〔黏粒(< 0.02 mm)〕為59.8 mg·kg-1，陽(yáng)離子交換量為20.4 cmol·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

長(zhǎng)期施肥定位試驗(yàn)始于1980年，1981—2001年種植模式為小麥-玉米輪作，2002年以后改為小麥-甘薯輪作。試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)4次重復(fù)，所設(shè)5個(gè)處理分別為不施肥(CK)、氮鉀肥(NK)、氮磷鉀肥(NPK)、單施有機(jī)肥(M)和氮磷鉀肥+有機(jī)肥(NPKM)；小區(qū)面積為33.6 m2(7 m×4.8 m)，人工翻地(20 cm深)。氮、磷、鉀肥每年施用量為純N 300 kg·hm-2，P2O5150 kg·hm-2，K2O 225 kg·hm-2。有機(jī)肥為豬糞堆積制腐的廄肥，1981—1985年每年施用量(鮮基)為75 000 kg·hm-2，1985年之后為37 500 kg·hm-2，有機(jī)肥平均N含量為6.3 g·kg-1，P2O5含量為5.14 g·kg-1，K2O含量為7.93 g·kg-1，C/N比值為20.3。

1.3 土壤DNA的提取及土壤細(xì)菌、真菌和phoD微生物的熒光定量PCR分析

土壤DNA提取利用強(qiáng)力土壤DNA提取試劑盒(QIAGEN laboratories，Carlsbad，CA， Germany)參照其操作說(shuō)明分別提取土壤樣品的總DNA，并通過(guò)Nanodrop2000測(cè)定A260/A280和A230/A260比值，對(duì)提取的DNA進(jìn)行質(zhì)量控制后，于超低溫(-80 ℃)冰箱中保存。

提取大腸桿菌的DNA作為模板，細(xì)菌采用通用引物338F/518R(338F： 5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′；518R：5′-ATTACCGCGGCTGCTGG-3′)；真菌采用通用引物ITS1F/5.8S(ITS1F：5′-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3′；5.8S： 5′-CGCTGCGTTCTTCATCG-3′)；phoD微生物采用引物phoD-F733/phoD-R1083(5′-TGGGAYGATCAYGARGT-3′；5′-CTGSGCSAKSACRTTCCA-3′)分別進(jìn)行PCR擴(kuò)增[17-18]。隨后將PCR產(chǎn)物轉(zhuǎn)化到大腸桿菌中，經(jīng)藍(lán)白斑篩選后，提取陽(yáng)性克隆中的質(zhì)粒構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)曲線。以TB green為熒光染料使用ABI7500型定量PCR系統(tǒng)(Applied Biosystems，America)進(jìn)行熒光定量PCR。DNA樣品用雙蒸水稀釋至10 ng·mL-1，每個(gè)反應(yīng)都在96孔PCR板上進(jìn)行，每個(gè)板上都設(shè)有3個(gè)重復(fù)的標(biāo)線樣品、陰性對(duì)照和待測(cè)樣品。標(biāo)準(zhǔn)曲線以目標(biāo)基因克隆體培養(yǎng)后提取質(zhì)粒，并依次由108copies·mL-1濃度逐步稀釋到10copies·mL-1。定量PCR反應(yīng)體系為25 μL(TliRNaseH Plus)(TaKaRa)：TB?Premix Ex Taq(2×)10 μL，ROX reference Dye Ⅱ(50×)0.5 μL，前端引物1 μL，末端引物1 μL，DNA模板 2.0 μL，ddH2O 10.5 μL。反應(yīng)步驟如下：95 ℃ 30 s，95 ℃ 5 s，60 ℃ 34 s，返回第2步，40個(gè)循環(huán)；95 ℃ 30 s。擴(kuò)增產(chǎn)物特異性表現(xiàn)為單一的熔融峰，并且ρ=20 g·L-1的凝膠電泳檢測(cè)僅為1條條帶。根據(jù)細(xì)菌、真菌和phoD微生物的標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算得到土壤樣品中細(xì)菌、真菌和phoD微生物豐度。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

土壤全磷含量采用H2SO4-HClO4消煮-鉬銻抗比色法測(cè)定[19]；土壤有效磷含量采用經(jīng)0.5 mol·L-1NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定；土壤有機(jī)磷含量采用經(jīng)馬福爐高溫灼燒后用H2SO4浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定，灼燒與未灼燒差值即為有機(jī)磷含量[20]77-78；土壤有機(jī)磷(Po)分組采用Bowman-Cole有機(jī)磷分組方法[21]測(cè)定；土壤堿性磷酸酶(ALP)活性采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定[22]；土壤全氮含量采用半微量開(kāi)氏法測(cè)定；土壤速效鉀含量采用1 mol·L-1NH4OAc浸提-火焰光度法測(cè)定；有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化法測(cè)定[20]36-38；土壤pH采用pH計(jì)測(cè)定，V(水)∶m(土)為5∶1。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 20軟件分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)。單因素方差分析(one-way ANOVA)配合Duncan檢驗(yàn)各處理間均值差異的顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

2018年小麥-甘薯輪作體系中甘薯季不同施肥處理土壤理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 5個(gè)處理土壤基本理化性質(zhì)

與CK處理相比，NPK、M和NPKM處理顯著提高土壤全氮、全磷、有機(jī)質(zhì)和速效鉀含量(P<0.05)，M和NPKM處理顯著提高土壤有效磷含量(P<0.05)。其中，全氮、全磷和有機(jī)質(zhì)含量以NPKM處理為最高，有效磷含量以M處理為最高，而速效鉀含量以NK處理為最高。與CK處理相比，NPK、M和NPKM處理土壤全氮含量分別增加54.5%、77.9%和109.1%；全磷含量分別增加46.2%、102.6%和166.7%；有機(jī)質(zhì)含量分別提高31.8%、78.5%和103.0%。與CK處理相比，NPK、M和NPKM處理土壤pH顯著降低(P<0.05)，其降幅分別為0.30、0.35和0.54。

2.2 不同施肥處理對(duì)土壤有機(jī)磷、有效磷含量和ALP活性的影響

如表2所示，與CK和NK處理相比，M和NPKM處理顯著增加土壤有機(jī)磷、有效磷含量和ALP活性(P<0.05)，且M和NPKM處理有機(jī)磷、有效磷含量和ALP活性較高。與CK處理相比，M和NPKM處理土壤有機(jī)磷含量分別提高52.3%和34.7%；與NK處理相比，M和NPKM處理土壤有機(jī)磷含量分別提高47.8%和30.6%。M和NPKM處理土壤有效磷含量分別為CK處理的34.2和25.3倍，分別為NK處理的31.0和23.0倍。NPK處理土壤有機(jī)磷含量低于CK和NK處理，但差異未達(dá)顯著水平；NPK處理土壤ALP活性顯著高于CK和NK處理(P<0.05)。

表2 不同處理土壤有機(jī)磷、有效磷含量及堿性磷酸酶活性

2.3 不同施肥處理對(duì)土壤不同組分有機(jī)磷的影響

如表3所示，中度活性Po是含量最高的土壤有機(jī)磷形態(tài)，其后依次為高穩(wěn)性Po、活性Po和中穩(wěn)性Po。與CK和NK處理相比，NPK、M和NPKM處理土壤活性Po、中度活性Po和高穩(wěn)性Po含量顯著增加，且以M和NPKM處理為較高。與CK處理相比，NPK處理活性Po、中度活性Po、中穩(wěn)性Po和高穩(wěn)性Po含量分別提高90.1%、10.6%、5.8%和56.7%，M處理活性Po、中度活性Po、中穩(wěn)性Po和高穩(wěn)性Po含量分別提高226.7%、17.9%、55.5%和271.0%；NPKM處理活性Po、中度活性Po、中穩(wěn)性Po和高穩(wěn)性Po含量分別提高95.2%、19.2%、84.5%和204.7%。

表3 不同施肥處理土壤不同組分有機(jī)磷含量

2.4 不同施肥處理對(duì)細(xì)菌、真菌和phoD微生物豐度的影響

如表4所示，土壤細(xì)菌16S rRNA基因、真菌18S rRNA基因和phoD基因豐度變化范圍分別為4.1×109～2.3×1010、3.5×106～2.1×107和6.8×107～5.8×108copies·g-1。與CK處理相比，NK、NPK、M和NPKM處理土壤細(xì)菌和真菌豐度顯著增加，其豐度以M和NPKM處理為較高。M和NPKM處理phoD微生物豐度顯著高于CK、NK和NPK處理，其中，CK處理顯著高于NK處理，但與NPK處理之間差異未達(dá)顯著水平。因此，施肥能顯著改變土壤細(xì)菌、真菌和phoD微生物豐度，尤其是施用有機(jī)肥。

2.5 土壤有機(jī)磷、有效磷含量、ALP活性和phoD微生物豐度的相關(guān)性

土壤有機(jī)磷、有效磷含量，ALP活性和phoD微生物豐度的關(guān)系見(jiàn)圖1，土壤有效磷含量與phoD微生物豐度呈顯著正相關(guān)(R2=0.854，P<0.05)，ALP活性與土壤有機(jī)磷含量呈顯著正相關(guān)(R2=0.680，P<0.05)，phoD微生物豐度與ALP活性呈顯著正相關(guān)(R2=0.559，P<0.05)。

2.6 phoD微生物豐度、ALP活性與不同組分有機(jī)磷的相關(guān)性

相關(guān)性分析結(jié)果(圖2)表明phoD微生物豐度與活性Po、中度活性Po、中穩(wěn)性Po和高穩(wěn)性Po含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，不同組分有機(jī)磷受phoD微生物豐度影響程度由大到小依次為高穩(wěn)性Po(R2=0.815)、活性Po(R2=0.671)、中穩(wěn)性Po(R2=0.628)和中度活性Po(R2=0.529)。

ALP活性與活性Po、中穩(wěn)性Po和高穩(wěn)性Po含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，不同組分有機(jī)磷受ALP活性影響程度由大到小依次為高穩(wěn)性Po(R2=0.858)、活性Po(R2=0.750)、中穩(wěn)性Po(R2=0.727)和中度活性Po(R2=0.271)。由此可知土壤不同組分有機(jī)磷變化與phoD微生物豐度和ALP活性密切相關(guān)。

表4 不同處理土壤細(xì)菌、真菌和phoD微生物豐度

圖1 堿性磷酸酶(ALP)活性、phoD微生物豐度、有機(jī)磷和有效磷含量的相關(guān)性

C為phoD微生物豐度。

2.7 土壤理化性質(zhì)與微生物豐度和ALP活性的關(guān)系

相關(guān)分析結(jié)果(表5)表明土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、有機(jī)磷和pH是影響phoD微生物豐度和ALP活性的主要因素。其中，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和有機(jī)磷含量與細(xì)菌、真菌、phoD微生物豐度和ALP活性呈顯著正相關(guān)(P<0.05或P<0.01)；而pH與細(xì)菌、真菌豐度和ALP活性呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，與phoD微生物豐度相關(guān)性未達(dá)顯著水平。

3 討論

筆者研究發(fā)現(xiàn)增施有機(jī)肥顯著增加土壤中不同組分有機(jī)磷含量，且增加幅度均高于單施化肥。與不施肥處理相比，增施有機(jī)肥的土壤活性Po和高穩(wěn)性Po增幅較大，其后依次為中穩(wěn)性Po和中度活性Po。尹巖等[23]研究表明施用有機(jī)肥顯著增加水稻土不同組分有機(jī)磷含量，且施用有機(jī)肥對(duì)其影響程度由大到小依次為高穩(wěn)性Po、活性Po、中穩(wěn)性Po和中度活性Po。但AHMED等[24]研究表明水稻土施用有機(jī)肥顯著增加土壤活性Po、中度活性Po和非活性Po含量，其中，中度活性Po增幅最大。李和生等[25]研究表明，冬小麥根際土壤施用有機(jī)肥明顯提高土壤有機(jī)磷含量，主要提高了中度活性Po和活性Po含量，而非根際土壤主要提高活性Po含量。上述結(jié)果不同的原因可能是中度活性Po作為土壤中含量最高的有機(jī)磷組分，其轉(zhuǎn)化過(guò)程受phoD微生物豐度的影響。土壤增施有機(jī)肥有利于中度活性Po向活性Po和穩(wěn)定性Po轉(zhuǎn)化，其轉(zhuǎn)化速率相對(duì)較快，所以土壤活性Po和高穩(wěn)性Po含量增加量不同。筆者研究中，M處理活性Po含量高于NPKM處理，原因可能是NPKM處理作物產(chǎn)量較高，作物收獲后帶走較多的有效磷，加速了活性Po的轉(zhuǎn)化，從而導(dǎo)致土壤有效磷含量與M處理相比顯著降低。此外，NPKM處理ALP活性明顯提高，這有利于土壤活性Po進(jìn)一步向有效磷轉(zhuǎn)化，所以NPKM處理土壤活性Po積累量較少。筆者研究還發(fā)現(xiàn)NPKM處理高穩(wěn)性Po含量雖顯著低于M處理，但NPKM處理土壤中穩(wěn)性Po和中度活性Po含量卻明顯提高。這可能是在phoD微生物和酶的共同調(diào)控下，NPKM處理高穩(wěn)性Po向中穩(wěn)性Po和中度活性Po轉(zhuǎn)化的速率高于M處理，從而導(dǎo)致高穩(wěn)性Po含量有所下降。綜合上述2點(diǎn)結(jié)果，NPKM處理土壤活性Po和高穩(wěn)性Po含量均低于M處理，這也可能是導(dǎo)致NPKM處理土壤總有機(jī)磷含量下降的原因。謝林花等[4]研究表明施化肥有利于土壤中穩(wěn)性Po和高穩(wěn)性Po向活性Po和中度活性Po轉(zhuǎn)化，而筆者研究表明單施化肥可使部分中穩(wěn)性Po和中度活性Po向活性Po轉(zhuǎn)化，同時(shí)有部分中穩(wěn)性Po和中度活性Po向高穩(wěn)性Po累積。以上結(jié)果的不同可能是因?yàn)閱问┗屎髉hoD微生物豐度下降，而高穩(wěn)性Po受phoD微生物的影響較大，在phoD微生物豐度降低的條件下不利于高穩(wěn)性Po轉(zhuǎn)化，進(jìn)而增加了其累積量。

筆者研究發(fā)現(xiàn)土壤增施有機(jī)肥可顯著增加土壤細(xì)菌、真菌、phoD微生物豐度和ALP活性。已有研究表明草地根際土壤中phoD微生物主要來(lái)源于細(xì)菌，少部分來(lái)源于真菌，ALP主要是土壤細(xì)菌和真菌的代謝產(chǎn)物[26]。筆者研究發(fā)現(xiàn)缺磷處理phoD微生物豐度顯著低于不施肥處理，而ALP活性卻顯著提高，原因可能是在土壤可利用磷含量較低條件下，phoD微生物為獲得更多的磷素致使其類群間的競(jìng)爭(zhēng)更激烈，從而加速其編碼蛋白。與不施肥處理相比，土壤施用無(wú)機(jī)磷肥后phoD微生物豐度雖略有下降，但差異并不顯著，這說(shuō)明添加無(wú)機(jī)磷肥是影響土壤phoD微生物豐度的因素之一。TAN等[27]研究表明，在草原土壤中長(zhǎng)期施用無(wú)機(jī)磷肥顯著增加phoD微生物群落多樣性。也有研究表明，草地土壤施用無(wú)機(jī)磷肥可改變phoD微生物的群落組成[28]。筆者研究發(fā)現(xiàn)土壤施用無(wú)機(jī)磷肥顯著增加活性Po、中度活性Po和高穩(wěn)性Po含量，且不同組分有機(jī)磷與phoD微生物豐度呈顯著正相關(guān)。但與不施肥處理相比，施用無(wú)機(jī)磷肥處理phoD微生物基因拷貝數(shù)有所下降，原因可能是添加無(wú)機(jī)磷肥在一定程度上可抑制phoD微生物豐度。此外，phoD微生物也受其他因素影響，例如土壤中有機(jī)碳含量或外源添加有機(jī)物料等，且phoD微生物對(duì)碳的需求高于磷。所以在施用無(wú)機(jī)磷肥土壤中，雖然不同組分有機(jī)磷含量顯著增加，但施用無(wú)機(jī)磷肥的土壤phoD微生物豐度并未增加。袁佳慧等[29]研究表明ALP在生物釋磷過(guò)程中發(fā)揮重要作用，而筆者研究也發(fā)現(xiàn)活性Po、中穩(wěn)性Po和高穩(wěn)性Po含量與ALP活性呈顯著正相關(guān)。不同組分有機(jī)磷受phoD微生物豐度和ALP活性的影響程度由大到小依次均為高穩(wěn)性Po、活性Po、中穩(wěn)性Po和中度活性Po。當(dāng)土壤phoD微生物豐度較高時(shí)，更有利于活性Po的轉(zhuǎn)化；當(dāng)phoD微生物豐度較低時(shí)，則有利于高穩(wěn)性Po的積累。綜上所述，一方面，增施有機(jī)肥通過(guò)增加土壤不同組分有機(jī)磷含量，促進(jìn)土壤總有機(jī)磷的積累；另一方面，增施有機(jī)肥在不同程度上影響土壤ALP活性和phoD微生物豐度，從而影響各組分有機(jī)磷的分配。

筆者研究中增施有機(jī)肥顯著提高了土壤有效磷含量，且土壤有效磷含量與phoD微生物豐度、ALP活性與有機(jī)磷含量以及phoD微生物豐度與ALP活性之間均呈顯著正相關(guān)。而CHEN等[30]研究發(fā)現(xiàn)玉米地土壤施用有機(jī)肥后土壤有效磷含量分別與phoD微生物豐度和ALP活性呈顯著負(fù)相關(guān)。出現(xiàn)此結(jié)果的原因可能是增施有機(jī)肥顯著提高土壤有機(jī)碳含量，有研究表明phoD微生物在碳源供給充足的情況下有利于增強(qiáng)其繁殖能力，從而加速編碼ALP。同時(shí)，ALP活性的提高不同程度地影響各組分有機(jī)磷含量，有利于土壤活性有機(jī)磷向有效磷的轉(zhuǎn)化從而提高土壤有效磷含量。另外，筆者研究發(fā)現(xiàn)與單施有機(jī)肥處理相比，有機(jī)和無(wú)機(jī)肥配合施用明顯提高土壤細(xì)菌和真菌豐度，但對(duì)phoD微生物豐度存在抑制作用。這可能是由于無(wú)機(jī)肥料施入土壤后，在養(yǎng)分供應(yīng)充足的條件下其影響其他微生物的增殖，卻抑制了phoD微生物豐度。有研究也發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期輸入無(wú)機(jī)氮肥增加了土壤養(yǎng)分含量進(jìn)而抑制phoD微生物豐度和多樣性[31]。

許多研究表明土壤理化性質(zhì)顯著影響土壤微生物豐度和酶活性。筆者研究發(fā)現(xiàn)土壤有機(jī)質(zhì)含量、pH和全氮含量與細(xì)菌、真菌、phoD微生物豐度和ALP活性密切相關(guān)。RAGOT等[28]研究表明全氮和pH是細(xì)菌、真菌及phoD微生物豐度和群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子。在缺磷條件下向土壤中施氮肥顯著增加土壤全氮含量，但顯著降低細(xì)菌、phoD微生物豐度和ALP活性，并導(dǎo)致土壤酸化。過(guò)酸或過(guò)堿的土壤均不利于土壤微生物的生長(zhǎng)與繁殖，而通過(guò)合理的農(nóng)業(yè)措施能有效緩解這種狀況。化黨領(lǐng)等[32]研究表明與單施化肥處理相比，石灰性土壤施用有機(jī)肥會(huì)加速土壤pH下降，這有利于改善土壤養(yǎng)分狀況，特別是提高磷的有效性，筆者研究結(jié)果與之一致。有機(jī)肥含有大量有機(jī)酸，土壤增施有機(jī)肥后更有利于改善石灰性土壤的酸堿度，同時(shí)也為微生物提供大量碳源，為微生物參與土壤養(yǎng)分循環(huán)過(guò)程提供良好條件。

4 結(jié)論

在小麥-甘薯輪作土壤中，長(zhǎng)期增施有機(jī)肥可改善土壤酸堿度和養(yǎng)分狀況，提高土壤細(xì)菌、真菌、phoD微生物豐度和ALP活性。長(zhǎng)期增施有機(jī)肥通過(guò)提高土壤有機(jī)磷和不同組分有機(jī)磷含量，增加了土壤有機(jī)磷庫(kù)。土壤不同組分有機(jī)磷含量與土壤phoD微生物豐度和ALP活性密切相關(guān)，phoD微生物豐度和ALP活性共同調(diào)控土壤磷的有效性及有機(jī)磷的分配。因此，長(zhǎng)期增施有機(jī)肥是維持土壤供磷能力和加速土壤有機(jī)磷循環(huán)轉(zhuǎn)化的土壤管理措施。