長期施肥對黃土丘陵坡地農(nóng)田土壤質(zhì)量和谷子產(chǎn)量的影響

高小峰，閆本帥，吳春曉，王國梁

(1.中國科學(xué)院水利部水土保持研究所，黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 楊凌 712100;2. 中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049; 3. 西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所,陜西 楊凌 712100)

土壤酶是由土壤中植物根系和微生物細(xì)胞分泌的一類起催化作用的蛋白質(zhì)總稱[1]。土壤中的生物化學(xué)循環(huán)過程與土壤酶活性密切相關(guān)。因此，土壤酶活性常被作為評價(jià)和衡量土壤肥力和土壤生物學(xué)性質(zhì)的重要指標(biāo)[2]。一方面，土壤酶活性的高低可以反映土壤養(yǎng)分(尤其是氮、磷)周轉(zhuǎn)的快慢[1]；另一方面，目前的研究中常用涉及C-(β-1,4-葡萄糖苷酶,βG)、N-(β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶與亮氨酸氨基肽酶,NAG+LAP)、P-(堿性磷酸酶,AP)循環(huán)的酶化學(xué)計(jì)量比來表征土壤中碳、氮、磷養(yǎng)分平衡關(guān)系，如：ln(βG)/ln(NAG+LAP)(C∶N)、ln(βG)/ln(AP)(C∶P)、ln(NAG+LAP)/ln(AP)(N∶P)[3]。

植物從土壤中吸收氮、磷營養(yǎng)元素以維持其生長。在植物的生長過程中，由于養(yǎng)分含量的匱乏，氮、磷往往是植物生長的主要限制元素。試驗(yàn)表明，長期增施氮、磷肥可顯著增加農(nóng)田土壤中氮、磷儲(chǔ)量，從而顯著影響了土壤酶活性[4-5]。如：已有研究發(fā)現(xiàn)單施氮肥能明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)、全氮與堿解氮的含量[6]，而王智慧等[7]認(rèn)為相較于常規(guī)施肥，氮磷肥配施的土壤有機(jī)質(zhì)、全磷、有效磷、有效鉀含量均不同程度升高。此外，張敏等[8]認(rèn)為長期施用氮、磷肥會(huì)降低土壤堿性磷酸酶活性，夏雪等[9]認(rèn)為施用氮肥可以提高碳源酶活性。宋永林等[10-11]和李桃禎等[12]的試驗(yàn)結(jié)論同樣也證實(shí)了這一觀點(diǎn)?？傊追逝浜鲜┯貌粌H增加了土壤全磷和有效磷的含量，可以為作物生長提供養(yǎng)分；還可以改變土壤營養(yǎng)元素(C、N、P)的計(jì)量比，使得土壤微生物養(yǎng)分需求發(fā)生變化進(jìn)而影響土壤酶活性。

長期施肥不僅可直接影響土壤酶活性以及養(yǎng)分利用與積累，還可通過對生態(tài)環(huán)境的改變進(jìn)一步影響農(nóng)作物產(chǎn)量及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[13-14]。黃土高原地區(qū)土壤保水保肥能力較差、土壤有機(jī)質(zhì)含量較低，降雨進(jìn)一步使土壤養(yǎng)分嚴(yán)重流失。大量施氮雖然提高了作物產(chǎn)量，但是造成土壤板結(jié)、酸化和淋溶現(xiàn)象，進(jìn)而降低土壤肥力，形成惡性循環(huán)[15]?？茖W(xué)合理施肥是改善土壤質(zhì)量、提高作物產(chǎn)量的有效措施[16]。不同氮磷含量配比施肥對作物生長和產(chǎn)量有顯著影響，適宜的氮、磷配比及用量可提高作物的生物量和產(chǎn)量，提高作物對氮、磷養(yǎng)分的吸收。目前，長期施肥如何通過影響土壤酶活性進(jìn)而影響土壤對氮、磷養(yǎng)分的吸收還需深入研究。以往的研究更多是關(guān)于長期施肥對小麥、玉米和水稻的產(chǎn)量影響[17-20]，而關(guān)于黃土丘陵區(qū)谷子產(chǎn)量的研究還比較少。本研究以長期施肥定位試驗(yàn)為基礎(chǔ)，探究長期不同施肥(裸地、不施肥對照、單施氮肥、氮磷肥配施)對黃土高原坡地農(nóng)田土壤理化性質(zhì)、土壤酶活性和谷子產(chǎn)量的影響，進(jìn)一步為農(nóng)田土壤施肥管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)為中國科學(xué)院安塞水土保持綜合試驗(yàn)站。該站位于陜西省安塞縣(107°41′E,35°14′N)，屬典型的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，海拔1 200 m，年均降水量500 mm，無霜期160 d，年均氣溫8.8℃，土壤類型為黃綿土，養(yǎng)分比較貧瘠，氮、磷缺乏，鉀富足。試驗(yàn)開始前耕層土壤基本養(yǎng)分含量為有機(jī)碳3.57 g·kg-1，全氮2.41 g·kg-1，全磷1.33 g·kg-1，有效磷19.00 mg·kg-1，速效鉀67.00 g·kg-1，緩效鉀708.00 g·kg-1，pH值8.51。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

長期定位施肥試驗(yàn)共6個(gè)處理：1)不施肥處理(CK)；2)低氮施肥處理(N1)；3)高氮施肥處理(N2)；4)低氮配施磷肥處理(N1P)；5)高氮配施磷肥處理(N2P)；6)裸地(LD)。施肥量分別為:過磷酸鈣P(P2O5)90 kg·hm-2，尿素(N1)55.2 kg·hm-2、(N2)110.4 kg·hm-2。施肥方法為將磷肥作種肥一次施入，尿素施總量的20%作種肥，余下80%的尿素在作物拔節(jié)期追施。于1995年開始長期定位施肥試驗(yàn)，試驗(yàn)作物種植制度是谷子-糜子-谷子-大豆輪作，農(nóng)作制一年一熟，當(dāng)季作物為谷子。6個(gè)試驗(yàn)處理采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理4次重復(fù)(n=4)，分4個(gè)區(qū)組，每個(gè)區(qū)組有6個(gè)小區(qū)，各小區(qū)為3 m×7 m的矩形，坡度15°，實(shí)際的投影面積為20 m2。

1.3 試驗(yàn)方法

2019年10月谷子收獲后，利用土鉆在每個(gè)小區(qū)中按“S”形采樣法采集5個(gè)點(diǎn)的耕層(0～20 cm)土壤混勻，去除雜質(zhì)，取一半測定土壤酶活性；剩余土樣風(fēng)干保存，測定土壤理化指標(biāo)。選取10株形態(tài)一致的樣株，保證根、莖、葉、穗部的完整性，用塑料紙包扎好，寫好標(biāo)簽。帶回室內(nèi)脫粒后，將樣品按照根、莖、葉、籽粒分類采集。樣品清洗后自然干燥，然后在70～80℃下烘干7～8 h，直至樣品質(zhì)量恒定，稱量谷子器官烘干質(zhì)量，準(zhǔn)確記錄各處理的稱量結(jié)果作為器官生物量。各有4個(gè)重復(fù)。

土壤酶活性采用微孔板熒光法[21]分析，利用基質(zhì)與酶水解4-甲基傘形酮酰-β-D-吡喃葡糖酸苷(MUB)和7-氨基4-甲基香豆素(AMC)進(jìn)行熒光檢測的原理，使用多功能酶標(biāo)儀(SynergyH4, Bio Teak)測定。亮氨酸氨基肽酶(LAP)以7-氨基4-甲基香豆素(AMC)為底物，β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、葡萄糖苷酶(βG)、堿性磷酸酶(AP)以4-甲基傘形酮酰-β-D-吡喃葡糖酸苷(MUB)為底物。

土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法[22]測定；土壤全磷用高氯酸-濃硫酸法測定；土壤全氮采用全自動(dòng)凱氏定氮儀測定；土壤速效磷采用分光光度計(jì)測定；堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測定；有機(jī)碳采用TOC儀灼燒測定；土壤含水量采用烘干法測定；土壤pH值采用酸度計(jì)測定，水∶土=2.5∶1。器官生物量(g·m-2)=單株生物量(干質(zhì)量)×株數(shù)·m-2，式中株數(shù)·hm-2通過每小區(qū)的株數(shù)換算；谷子成熟后的籽粒干質(zhì)量為產(chǎn)量，單株生物量、產(chǎn)量為各小區(qū)10株典型植株的平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 18.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(ANOVA)，Duncan多重比較。用Excel 2010軟件處理數(shù)據(jù)和繪圖。采用Canoco 5軟件對長期不同施肥處理下的土壤理化性質(zhì)、土壤酶活性和谷子產(chǎn)量、生物量進(jìn)行冗余分析(RDA)。圖表中的數(shù)據(jù)為4個(gè)重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 長期不同施肥處理對土壤理化性質(zhì)的影響

連續(xù)25 a的長期施肥后，土壤理化性質(zhì)發(fā)生了顯著的變化(表1)。與裸地相比，長期輪作種植作物的土壤有機(jī)碳、全氮和全磷含量顯著增加了46.23%～75.00%。此外，在坡地農(nóng)田中長期單施氮肥土壤堿解氮含量提高了24.81%～39.92%，長期氮磷肥配施土壤有機(jī)碳、全磷、堿解氮和有效磷含量分別提高了7.82%～16.81%、58.18%、21.59%～22.89%、450.5%～660.3%，且土壤有機(jī)碳、全磷和有效磷均在N1P處理達(dá)到最大值。與CK相比，N1處理土壤C/P增加，其余處理C/P均降低，長期施肥顯著提高了C/N，降低了土壤 N/P。同時(shí)，長期施肥和種植作物降低了土壤的pH值。土壤含水量在長期N1施肥處理下最大，N1P處理下最低。土壤容重在長期不同處理下無顯著差異。

2.2 長期不同施肥處理對土壤酶活性的影響

與裸地相比，長期種植作物顯著提高了葡萄糖苷酶(βG)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶與亮氨酸氨基肽酶(NAG+LAP)、堿性磷酸酶(AP)活性(圖1A～圖1C)。此外，與CK相比，長期單施氮肥使AP活性提高了13.34%～19.43%，N2處理的AP活性最大；長期氮磷平衡施肥使βG、NAG+LAP活性分別提高了16.76%～71.01%、47.12%～59.94%，且在N1P處理達(dá)到最大值。與裸地相比，長期輪作種植作物顯著提高了ln(βG)/ln(NAG+LAP)、ln(βG)/ln(AP)比值，顯著降低了ln(NAG+LAP)/ln(AP)比值(圖1D～圖1F)。與CK相比，長期N1P施肥處理顯著提高了土壤中的ln(βG)/ln(NAG+LAP)、ln(βG)/ln(AP)、ln(NAG+LAP)/ln(AP)； ln(NAG+LAP)/ln(AP)在N1P處理中接近于1∶1穩(wěn)態(tài)(圖1F)。

2.3 長期不同施肥處理對谷子產(chǎn)量、冠根比、氮、磷含量和器官生物量的影響

從圖2可見，長期施肥處理顯著提高了谷子的產(chǎn)量，且氮磷配施處理產(chǎn)量顯著高于單施氮肥處理，在N1P處理達(dá)到最大值1 743.80 kg·hm-2(圖2A)。谷子的冠根比隨施肥梯度而增加，長期施肥谷子的冠根比值增加了16.19%～46.88% (圖2B)。

谷子的氮、磷養(yǎng)分含量對長期施肥響應(yīng)明顯，長期施肥顯著提高了植株地上部全氮含量，N1P、N2處理顯著高于其他處理；谷子全磷含量在氮磷配施處理下顯著高于單施氮肥和不施肥處理，且在N1P處理最高；植株氮、磷含量均表現(xiàn)為在籽粒中最高，根系中最低。長期施肥使谷子的器官(籽粒、葉子、莖稈、根系)生物量顯著提高了105.25%～230.05%。其中不同施肥處理下，籽粒生物量在65.51～216.22 g·m-2之間變化；葉生物量在47.00～99.40 g·m-2之間變化；莖稈生物量在 30.88～95.29 g·m-2之間變化；根系生物量在 16.63～ 34.13 g·m-2之間變化。而且，不同器官的生物量均在N1P處理下達(dá)到最大值，具體規(guī)律表現(xiàn)為：N1P>N2P>N2>N1>CK(圖2E)。

2.4 土壤性質(zhì)對谷子生物量、產(chǎn)量的影響

通過對土壤性質(zhì)和谷子生物量指標(biāo)做冗余分析(RDA),從圖3可以看出，土壤理化特性解釋了77.91%長期不同施肥谷子產(chǎn)量的變異。第1軸解釋了其變異的54.23%，第2軸解釋了23.68%。其中，土壤有效磷(SAP)含量作用最明顯，解釋了谷子產(chǎn)量變化的45.5%(F=15.0，P=0.002)。SAP、TP、pH是最主要的影響因子，土壤有效磷(SAP)、土壤全磷(TP)和根系生物量(RB)、地上部生物量(AB)、產(chǎn)量(CY)呈正相關(guān)關(guān)系，土壤pH與根系生物量(RB)、地上部生物量(AB)、產(chǎn)量(CY)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖3)。土壤有效磷、土壤全磷對產(chǎn)量均呈顯著(P<0.01)正相關(guān)作用;土壤pH值對谷子生物量、產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)作用(P<0.01)(表2)。

表2 土壤顯著影響因子與谷子生物量、產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系Table 2 Correlation between main soil factors and millet biomass and yield

3 討 論

3.1 長期不同施肥處理對土壤理化性質(zhì)的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，長期施氮、磷肥顯著增加了土壤有機(jī)碳、全磷、堿解氮和有效磷含量。這與孔令聰?shù)萚23]對砂姜黑土的研究結(jié)果一致。相對于農(nóng)田，裸地土壤養(yǎng)分含量顯著減少，可能是由于長期輪作種植作物有助于減少土壤的水分、養(yǎng)分流失，保持土壤養(yǎng)分含量。本研究發(fā)現(xiàn)，長期施肥顯著提高了土壤中有機(jī)碳含量，且在N1P處理的土壤中有機(jī)碳含量最高，這是由于施肥有利于提高微生物活性，從而加速土壤中碳的循環(huán)，進(jìn)而提高了有機(jī)碳積累。這與廖敏等[25]的研究結(jié)果一致，但許詠梅等[20]關(guān)于新疆灰漠土的研究表明，施用化肥不能維持土壤有機(jī)碳含量，不利于土壤肥力的保持，與本研究部分結(jié)果不符，可能是新疆灰漠土與本研究的黃綿土性質(zhì)不同，黃綿土有機(jī)碳含量較低，施肥促進(jìn)碳源微生物對土壤碳的利用率[9]。張水清等[26]的研究結(jié)果表明，長期施用化學(xué)氮肥處理，土壤全氮和堿解氮含量均顯著增加。在本研究中，與對照相比，土壤中堿解氮對長期不同施肥處理的響應(yīng)為N2>N1>N2P>N1P>CK>LD，可能是施氮肥越多土壤堿解氮增量越大，即由原來的20. 84 mg·kg-1上升到29. 16 mg·kg-1，說明長期施肥土壤堿解氮增加，農(nóng)田土壤肥力增強(qiáng)。此外，當(dāng)植物缺少磷元素時(shí)，蛋白質(zhì)的合成將會(huì)受阻，細(xì)胞分裂也會(huì)受到限制，導(dǎo)致植物生長緩慢[27]。在本研究中，長期氮磷配施顯著提高了土壤全磷和有效磷含量，且在低氮與磷肥配施下顯著提高，說明磷肥的施用明顯提高了土壤中總磷含量和土壤可利用的磷素含量，并且在N1P配施磷素時(shí)富集效果最佳，有利于緩解該地區(qū)磷素缺乏問題[19]。盧志紅等[28]認(rèn)為在等量氮、磷養(yǎng)分的前提下，長期氮磷配施比無肥或單施氮肥更有利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累。本研究發(fā)現(xiàn)，與對照相比，長期施肥處理中土壤C/N顯著提高，且N1P處理土壤C/N比最高，說明長期施肥提高了土壤的固碳能力，長期N1P處理下最有利于土壤有機(jī)質(zhì)積累。習(xí)斌等[29]和王淑英等[30]認(rèn)為磷肥施用不僅造成表層土壤磷素含量積累，還會(huì)造成深層土壤磷素積累。本研究發(fā)現(xiàn)，長期氮磷配施顯著降低了土壤C/P、N/P，說明長期施用氮磷肥導(dǎo)致土壤磷增加，且土壤磷素比氮素相對富集。孟紅旗等[31]和徐宣斌等[32]對哈爾濱黑土和黃土丘陵區(qū)黃綿土的研究結(jié)果表明，長期施肥農(nóng)田耕層土壤的pH有不同程度的降低。而本研究中隨施肥梯度pH值降低了0.01～0.06，說明長期施肥會(huì)導(dǎo)致一定程度的土壤酸化，但是對土壤pH值的影響不大。總之，長期氮磷施肥降低了土壤pH值，提高了土壤有機(jī)碳、全磷、堿解氮和有效磷含量。

3.2 長期不同施肥處理對土壤酶活性的影響

在本研究中，與裸地相比，長期輪作種植處理顯著提高了土壤葡萄糖苷酶(βG)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶與亮氨酸氨基肽酶(NAG+LAP)、堿性磷酸酶(AP)活性。長期單施氮肥提高了碳源酶、磷源酶活性和ln(βG)∶ln(NAG+LAP)比值，說明長期施氮肥可以提高土壤微生物群落對碳、磷養(yǎng)分的利用率，但碳源酶活性提高幅度大于氮源酶活性提高幅度，馬亞娟等[33]對華北人工林的研究結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)。范淼珍等[34]對紅壤土的研究表明，長期施用化肥降低了磷酸酶活性。夏雪等[9]對塿土的研究表明，氮肥的施用可以提高土壤微生物群落碳源利用率。本研究發(fā)現(xiàn)，長期氮磷肥配施顯著提高了土壤碳源酶、氮源酶活性和ln(βG)∶ln(AP)、ln(NAG+LAP)∶ln(AP)比值，降低了磷源酶活性，說明長期氮磷肥配施顯著提高了微生物對碳源、氮源的利用率，抑制了微生物對磷源的利用率。本研究中，長期氮磷配施顯著提高土壤全磷含量，長期施用過磷酸鈣作為磷肥可以提高土壤中全磷的含量，使得土壤中磷酸根含量相對較高，土壤全磷對堿性磷酸酶(AP)活性有抑制作用[8]，故長期氮磷配施處理的堿性磷酸酶(AP)活性低于長期單施氮肥處理和不施肥處理。Spiers等[35]的5 a試驗(yàn)研究表明，連續(xù)5 a施鈣磷肥土壤中磷酸酶活性減少了約20%。本試驗(yàn)進(jìn)行了25 a，每年以90 kg·hm-2的量施用磷肥，土壤堿性磷酸酶(AP)活性比對照減少了23%，說明長期施用無機(jī)磷肥，土壤中有充足的速效養(yǎng)分可以利用，微生物不需要分泌更多的磷源酶來獲取養(yǎng)分。N1P施肥和N2P處理下的C、N和P源酶的比值是1∶0.97∶1.28和1∶0.94∶1.36，表明長期氮磷肥配施處理的土壤酶化學(xué)計(jì)量比值均偏離全球水平1∶1∶1，對照的比值是1∶0.86∶1.21，氮磷配比施肥偏離程度小于對照，說明長期施肥改變了養(yǎng)分配比，使得微生物在獲取C、N和P源酶資源上有顯著不同。換句話說，氮限制和磷限制均存在于黃土高原坡地農(nóng)田中，在供試條件下，氮磷肥在N1P(尿素+過磷酸鈣=55.2+90 kg·hm-2)配施條件下的土壤養(yǎng)分平衡關(guān)系最佳。

3.3 長期不同施肥處理對谷子生長及產(chǎn)量的影響

在本研究中，長期施肥顯著增加了谷子的器官生物量(籽粒、根系、葉子、莖稈)、冠根比和產(chǎn)量。施肥增加了谷子生長所必需的氮、磷元素含量，有利于干物質(zhì)的累積，進(jìn)而提高了生物量和產(chǎn)量。這種現(xiàn)象在長期N1P處理下最為明顯，這表明均衡施肥條件更有利于谷子生長和產(chǎn)量的提高。這與蔡苗等[18]和張曉云等[36]的研究結(jié)果一致，其研究表明氮磷平衡施肥能夠促進(jìn)玉米根生長，提高作物生物量。但是，肖雪玉等[37]和馬東輝等[38]研究表明，過量或過高施用氮肥將會(huì)降低產(chǎn)量，農(nóng)作物吸收大量的氮元素，會(huì)提高光合產(chǎn)物的消耗，降低干物質(zhì)積累，導(dǎo)致減產(chǎn)。同樣地，過量施氮肥限制了谷子產(chǎn)量，本研究發(fā)現(xiàn)N1P處理谷子產(chǎn)量顯著高于N2P處理，同時(shí)過量施氮肥可能會(huì)造成農(nóng)田的氮面源污染[39]。此外，冠根比隨施肥梯度而增加，長期施肥處理顯著提高谷子的冠根比值，氮磷配施處理下冠根比值最大，谷子籽粒全氮、全磷含量顯著高于其他器官，這與功能平衡假說[40]一致，Shipley等[41]發(fā)現(xiàn)功能平衡假說可較好地反映光合產(chǎn)物分配對環(huán)境因子變化的響應(yīng)。本研究中，氮磷配施后的養(yǎng)分資源更傾向于地上部分中的籽粒。

土壤理化性質(zhì)對植物的產(chǎn)量影響作用顯著[42]。磷素對蛋白質(zhì)的合成、細(xì)胞分裂有影響作用，這使得植物缺少磷素將會(huì)導(dǎo)致生長受限[26,29]。李銀水等[43]對油菜的研究表明，施磷促進(jìn)油菜生長,提高油菜對磷素的吸收和累積,顯著增加籽粒需磷量。俄勝哲等[44]的小麥試驗(yàn)結(jié)果表明，小麥籽粒產(chǎn)量和土壤有效磷含量顯著正相關(guān)。葉會(huì)財(cái)?shù)萚19]對水稻的研究表明，水稻產(chǎn)量增加量隨土壤有效磷的增加而增加。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤全磷和土壤有效磷與谷子產(chǎn)量、生物量有顯著正相關(guān)關(guān)系，可能是磷素對蛋白質(zhì)的合成、細(xì)胞分裂有積極影響作用，磷素充足使得植物生長不再受限，極大緩和了土壤本身的磷限制，提高了谷子產(chǎn)量。已有研究[45]表明，土壤pH值對作物產(chǎn)量有顯著影響。馬亞娟等[33]的研究表明，施肥會(huì)降低土壤pH值，從而影響土壤生物學(xué)和化學(xué)性質(zhì)。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤pH值對谷子產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)，可能是土壤pH值過高，將會(huì)降低谷子器官儲(chǔ)藏干物質(zhì)的轉(zhuǎn)換率，不利于干物質(zhì)的積累，從而導(dǎo)致減產(chǎn)。

4 結(jié) 論

長期施肥顯著影響了土壤酶活性、土壤理化性質(zhì)、谷子器官生物量、冠根比和產(chǎn)量。與CK相比，長期單施氮肥(N1、N2)顯著提高了土壤有機(jī)碳、堿解氮含量和堿性磷酸酶(AP)活性，長期氮磷肥配施(N1P、N2P)顯著提高了土壤有機(jī)碳、全磷、堿解氮和有效磷含量和土壤β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶與亮氨酸氨基肽酶(NAG+LAP)活性、葡萄糖苷酶(βG)活性。長期施肥降低了土壤pH值。長期輪作種植作物和化學(xué)施肥對土壤碳源、氮源、磷源酶活性均有顯著提高，且低氮高磷(N1P)處理的土壤酶化學(xué)計(jì)量比最接近1∶1∶1穩(wěn)態(tài)。與CK 相比，長期氮磷肥配施，尤其是N1P處理，顯著增加了谷子生物量和籽粒產(chǎn)量。土壤全磷、有效磷對谷子產(chǎn)量、生物量呈顯著正相關(guān)，土壤pH對谷子產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)。與其他處理相比，N1P處理下土壤全磷、土壤有效磷含量、冠根比、器官生物量和氮源酶活性均是最大值。因此，減施氮肥并配施磷肥(N1P)是本試驗(yàn)中最佳施肥配比，減少氮肥投入、配施磷肥有利于緩解氮素面源污染問題，可以改善黃土高原地區(qū)土壤質(zhì)量，促進(jìn)谷子綜合品質(zhì)的提高，研究為提高農(nóng)田土壤質(zhì)量和谷子產(chǎn)量及合理施肥提供了科學(xué)依據(jù)。