長期施用沼液對楊樹人工林土壤碳氮磷及其計量比的影響

摘要：【目的】探討長期施用不同濃度沼液對楊樹（Populus spp.）人工林土壤碳、氮、磷組分含量的影響，為科學(xué)施用沼液，改善楊樹人工林土壤質(zhì)量，促進楊樹人工林可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)?！痉椒ā恳蕴K北沿海地區(qū)楊樹人工林為研究對象，試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置了4種沼液施用處理，分別為對照（0 m3/hm2， CK）、低濃度（125 m3/hm2， L）、中濃度（250 m3/hm2， M）和高濃度（375 m3/hm2， H），自2012年開始每年定期在楊樹人工林中施用。采用連續(xù)土鉆法采集不同土壤深度0～20 cm（表層），≥20～40 cm（中層）和≥40～60 cm（深層）土壤樣品，研究施用不同濃度沼液對楊樹人工林不同土層土壤碳、氮、磷主要組分含量及其計量比的影響?！窘Y(jié)果】施用沼液顯著增加了表層土壤（0～20 cm）有機碳（SOC）、可溶性有機碳（DOC）、土壤微生物生物量碳（MBC）、土壤總氮（TN）、土壤微生物生物量氮（MBN）、土壤全磷（TP）、土壤有效磷（AP）含量，顯著降低了表層土壤碳氮質(zhì)量比（C/N）和土壤微生物生物量碳氮比（MBC/MBN）；同時施加沼液也顯著增加了≥20～40 cm土層土壤DOC、TP含量。而在深層土壤（≥40～60 cm）中，施加沼液對土壤C、N、P各項指標均無顯著影響。沼液顯著降低了各土層土壤pH?！窘Y(jié)論】沼液作為一種優(yōu)質(zhì)的速效有機肥料，能顯著增加表層土壤C、N、P等速效養(yǎng)分，對深層土壤無顯著影響。同時，施用適量沼液也可以降低沿海鹽堿地土壤pH，以及土壤C/N，對改善土壤肥力有一定的作用，但過度施加是否會引起土壤磷素淋洗、氮淋溶風(fēng)險而造成生態(tài)環(huán)境污染還有待進一步研究。

關(guān)鍵詞：楊樹人工林；沼液；土壤碳、氮、磷；土壤微生物生物量；土壤碳氮比；土壤微生物生物量碳氮比

中圖分類號：S714.2""""" 文獻標志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

文章編號：1000-2006（2024）06-0102-09

Effects of long-term application of biogas slurry on soil carbon， nitrogen， phosphorus and their metering ratio in poplar plantations

ZHANG Miao1，RUAN Honghua1*，SHEN Caiqin2，DING Xuenong2，CAO Guohua2

（1. College of Ecology and Environment，Co-Innovation Center for Sustainable Forestry in Southern China，Nanjing Forestry University，Nanjing" 210037，China；2.Dongtai State Forest Farm，Dongtai" 224237，China）

Abstract： 【Objective】The effects of biogas slurry on soil carbon （C）， nitrogen （N）， and phosphorus （P） contents were studied in poplar plantations in coastal areas of northern Jiangsu， China. This research aims to provide a theoretical basis for the scientific utilization of biogas slurry， the optimization of fertilization technology， and the promotion of sustainable development in poplar plantations. 【Method】The experiment employed a randomized block design with four levels of biogas slurry application： CK （0 m3/hm2）， L （125 m3/hm2）， M （250 m3/hm2）" and H （375 m3/hm2）. Soil samples were collected from different depths： 0-20 cm （surface layer）， ≥20-40 cm" （middle layer）， and ≥40-60 cm（deep layer） using a continuous soil coring method. The study examined the effects of various biogas slurry concentrations on soil C， N" and P contents across different soil layers and growing seasons in the poplar plantations. 【Result】Biogas slurry application significantly increased the soil organic carbon （SOC）， dissolved organic carbon （DOC）， microbial biomass carbon （MBC）， microbial biomass nitrogen （MBN）， total phosphorus （TP）， and available phosphorus （AP） in the topsoil （0-20 cm）. It also significantly decreased the C/N ratio （mass fraction ratio， the same below） and MBC/MBN ratio in the topsoil. Additionally， biogas slurry significantly increased DOC and TP in the ≥20-40 cm soil layer. However， in the deep soil （≥40-60 cm）， biogas slurry had no significant effect on soil C， N， and P levels. Biogas slurry application also significantly reduced soil pH across all layers. 【Conclusion】Our research indicates that biogas slurry， as a high-quality， quick-acting organic fertilizer， significantly increases nutrients such as C， N， and P in surface soil but does not affect deep soil. It also reduces soil pH and C/N ratio in coastal saline-alkali soil， improving soil fertility. However， further research is needed to determine whether excessive application could risk phosphorus and nitrogen leaching and potential ecological pollution.

Keywords：poplar plantation; biogas slurry; soil carbon， nitrogen and phosphorus; soil microbial biomass; soil C to N mass" ratio; soil MBC to MBN ratio

我國畜牧養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速的同時，大量廢棄物對環(huán)境造成了嚴重的污染，但產(chǎn)生的大量沼液可以作為肥料，為土壤提供有機物質(zhì)以及氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素[1]。長期施用化肥會導(dǎo)致土壤退化、水體富營養(yǎng)化、環(huán)境污染等問題，而沼液中含有豐富的有機質(zhì)和微量養(yǎng)分，是一種優(yōu)質(zhì)高效、無污染的綠色生物肥料[2]。研究證實，沼肥代替化肥施用可有效實現(xiàn)廢棄物中的養(yǎng)分資源循環(huán)利用，提高經(jīng)濟效益[3]。趙培[4]研究發(fā)現(xiàn)，施用沼液可以提高酸性土壤的pH，顯著增加土壤養(yǎng)分含量和酶活性。因此，科學(xué)有效地施用沼液，不僅可以減少對農(nóng)業(yè)環(huán)境的污染，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的綠色化和生態(tài)化，還能優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加快農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展。

中國楊樹（Populus spp.）人工林面積已達850萬hm2，居世界首位[5]。但近年來人工林出現(xiàn)林地生產(chǎn)力下降、土壤肥力退化等現(xiàn)象，嚴重影響了楊樹人工林的可持續(xù)發(fā)展[6]。施用沼液可以提高土壤養(yǎng)分，改善土壤環(huán)境[7]。如翟賽亞[8]探究不同濃度沼液對土壤環(huán)境的影響，發(fā)現(xiàn)追施合理濃度的沼液能夠顯著降低土壤容重，增加土壤孔隙度，提高土壤肥力和酶活性；孫芹菊等[9]將濱海鹽堿地作為試驗樣地，研究表明沼液可以改良濱海鹽堿地土壤質(zhì)地、降低土壤pH和EC值（電導(dǎo)率）、改善土壤環(huán)境。周偉等[10]以楊樹人工林為研究對象，發(fā)現(xiàn)施用沼液顯著提高了土壤微生物生物量碳氮含量，但土壤微生物生物量碳氮比有所降低，這說明施用沼液能夠促進土壤由真菌型向細菌型轉(zhuǎn)化。Yu等[11]認為施用沼液可以提高根際土壤真菌群落多樣性，但對細菌群落的多樣性沒有影響。

關(guān)于沼液對人工林的影響，目前的報道主要集中在施用沼液對土壤微生物[12]、土壤動物[13]及重金屬[14]等及土壤理化性質(zhì)影響方面，杜妍寧[15]重點研究施用沼液對土壤N、P的影響，趙倩[16]則研究施用沼液對土壤C、N的影響，并沒有將C、N、P作為總體研究，且這些研究主要反映的是相對短期效應(yīng)，施用沼液在4～5 a。本研究以連續(xù)施用沼液10 a左右的楊樹人工林為對象，系統(tǒng)研究長期施用沼液對土壤C、N、P組分含量及其土壤生態(tài)化學(xué)計量比的影響，以期為楊樹人工林科學(xué)施用沼液、維持土壤肥力、促進楊樹人工林可持續(xù)經(jīng)營提供理論依據(jù)與技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究地位于江蘇省鹽城市東臺國有林場（120°49′E，32°52′N）。該地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，年均降水量為1 050 mm，年均氣溫為14.6 ℃，年平均相對濕度為88.3%，年平均光照時間可達2 200 h，無霜期220 d。林場有林地面積2 186 hm2，活立木蓄積14.8萬m3，森林覆蓋率85%，主要是I-35楊（P. deltoides cv. I-35）、I-72楊（P. euramericana cv. I-72）、I-69楊（P. deltoides cv. I-69）、水杉（Metasequoia glyptostroboides）等人工林。

林下植被主要灌木有桑樹（Morus alba）、構(gòu)樹（Broussonetia papyrifera）；草本植物有藎草（Arthraxon hispidus）、一年蓬（Erigeron annuus）、葎草（Humulus scandens）等。現(xiàn)有楊樹人工林林分郁閉度55%，平均樹高30.7 m，平均胸徑33.7 cm（2021年）。土壤類型為脫鹽草甸土，土壤質(zhì)地為砂質(zhì)壤土[17]。

1.2 試驗設(shè)計

試驗樣地2012年建立。選擇立地條件基本一致的8年生楊樹人工林，株行距為5 m×6 m。采用隨機區(qū)組設(shè)置，樣地示意圖如圖1所示。試驗共設(shè)置了4種沼液施用水平。根據(jù)沼液中銨態(tài)氮濃度分別為土壤有效氮濃度的0、1、2、3倍施用[18]，對應(yīng)沼液量分別為0、125、250和375 m3/hm2，記為對照（CK）、低濃度（L）、中濃度（M）、高濃度（H），每個處理設(shè)置3個重復(fù)，共12個樣地。

沼液用泵在地表均勻噴灌，供試沼液來源于江蘇省中糧集團沼氣池（江蘇鹽城）。樣地從2012年開始施用沼液，于每年的5、8、10月均勻噴灌施入土壤。供試沼液的pH為8.17，可溶性有機碳（DOC）、全氮（TN）、銨態(tài)氮（NH+4-N）、硝態(tài)氮（NO-3-N）、全磷（TP）和有效磷（PO3-4-P，AP）的含量分別為425.32、528.99、316.74、1.81、62.22和22.63 mg/L[19]。

1.3 樣品采集及指標測定

分別于2021年7月、10月及2022年1月進行采樣，每次采樣時，在每個樣地內(nèi)隨機設(shè)3個采樣點進行土壤分層取樣，去除地表凋落物層，使用土鉆分別在每點采集0～20 cm（表層）、≥20～40 cm（中層）、≥40～60 cm（深層）土樣，并將這3個點采集的土樣混合均勻后帶回實驗室過篩研磨，測其理化性質(zhì)。土壤可溶性有機碳（DOC）含量以0.5 mol/L K2SO4溶液浸提土樣，采用TOC-VCPH分析儀（日本，島津）進行測定[20]；土壤微生物生物量碳（MBC）、土壤微生物生物量氮（MBN）含量采用氯仿熏蒸K2SO4提取法，將土樣放于有氯仿的真空干燥鍋內(nèi)，在室溫條件下遮光熏蒸24 h，同時，以未熏蒸土壤作為對照組，再用K2SO4提取液進行浸提，采用TOC-VCPH分析儀（日本，島津）進行測定[20]；土壤有機碳（SOC）、全氮（TN）含量采用PE2400Ⅱ型元素分析儀（Perkim-Elmer，美國）進行測定[21]；土壤全磷（TP）含量采用鉬銻抗比色法進行測定[21]。土壤有效磷（AP）含量采用鉬銻抗比色法測定[21]。土壤pH采用電位法，利用pH測定儀測定[22]。土壤含水率采用稱重法測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 26.0和Origin 9進行數(shù)據(jù)處理及繪圖。文中的各項指標平均值，來自2021年7、10月及2022年1月3次采樣的平均值。利用方差分析（One-way ANOVA）考察不同沼液水平處理間土壤各項C、N、P、微生物量指標的差異顯著性，采用LSD法進行多重比較；采用Pearson法進行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用沼液對土壤碳主要組分的影響

施加沼液顯著提高了表層土壤SOC含量（P＜0.01），各處理土壤SOC含量從大到小為H＞M＞L＞CK。多重比較發(fā)現(xiàn)，CK處理與L、M、H處理下SOC含量變化差異極顯著（P＜0.01）；與CK處理相比，L、M、H處理下土壤SOC含量分別提高了15.51%、16.72%和17.65%。施用沼液對中層和深層土壤SOC含量變化影響不顯著。在不同濃度沼液處理下，不同土層間土壤SOC含量變化差異極顯著（P＜0.01）；不同土層土壤SOC含量表現(xiàn)為表層＞中層＞深層（圖2a）。

施加沼液顯著提高了表層土壤MBC含量（P＜0.05），并在L處理下達到最高值。多重比較發(fā)現(xiàn)，L處理與CK、M處理下土壤MBC含量變化差異顯著（P＜0.05）。L、M、H處理下土壤MBC含量分別比CK處理上升了36.59%、7.78%和11.61%。施用沼液對中層和深層土壤MBC含量影響不顯著。在不同濃度沼液處理下，不同土層間土壤MBC含量變化差異極顯著（P＜0.01）；不同土層土壤MBC含量表現(xiàn)為表層＞中層＞深層（圖2b）。

施加沼液顯著提高了表層和中層土壤DOC含量（P＜0.05），在表層和中層土中，土壤DOC含量均表現(xiàn)為H＞M＞L＞CK。多重比較發(fā)現(xiàn)，表層和中層土壤中，CK處理與M、H處理下土壤DOC含量變化差異顯著（P＜0.05）。在表層土中，與CK處理相比，L、M、H處理下土壤DOC含量分別增加了12.62%、18.31%和23.40%。在中層土中，與CK處理相比，L、M、H處理下土壤DOC含量分別增加了16.89%、26.65%和30.63%。施用沼液對深層土壤DOC含量變化影響不顯著。在不同濃度沼液處理下，不同土層間土壤DOC含量變化差異極顯著（P＜0.01）；不同土層土壤DOC含量表現(xiàn)為表層＞中層＞深層（圖2c）。

2.2 施用沼液對土壤氮主要組分的影響

施用沼液顯著增加了表層土壤TN含量（P＜0.01），在表層中，土壤TN含量表現(xiàn)為Hgt;Mgt;Lgt;CK。多重比較發(fā)現(xiàn)，在表層中，CK處理與M、H處理下土壤TN含量變化差異極顯著（P＜0.01）。與CK處理相比，L、M、H處理水平下的土壤TN含量分別增加了18％、24％、36％。施用沼液對中層和深層土壤TN含量變化影響不顯著。在不同濃度沼液處理下，不同土層間土壤TN含量變化差異極顯著（P＜0.01），表現(xiàn)為表層gt;中層gt;深層（圖3a）。

施加沼液顯著提高了表層土壤MBN含量（P＜0.05），不同處理表層土壤MBN含量表現(xiàn)為H＞M＞L＞CK。多重比較發(fā)現(xiàn)，CK處理與M、H處理下土壤MBN含量變化差異顯著（P＜0.05）。與CK處理相比，L、M、H處理下土壤MBN含量分別增加了15.91%、25.60%和33.88%。施用沼液對中層和深層土壤MBN含量變化影響不顯著。在不同濃度沼液處理下，不同土層間土壤MBN含量變化差異極顯著（P＜0.01），表現(xiàn)為表層gt;中層gt;深層（圖3b）。

2.3 施用沼液對土壤磷主要組分的影響

施加沼液顯著提高了表層和中層土壤TP含量（P＜0.05），在表層中，不同處理土壤TP含量表現(xiàn)為H＞M＞L＞CK，與CK相比，L、M、H處理下土壤TP含量分別增加了0.90%、6.10%和17.11%；中層土壤TP含量表現(xiàn)為H＞M＞CK＞L，與CK處理相比，L處理下土壤TP含量降低了4.57%，M、H處理下土壤TP含量上升了0.22%和10.50%。施用沼液對深層土壤TP含量變化影響不顯著。多重比較發(fā)現(xiàn)，表層和中層土壤中，H處理與CK、L處理下土壤TP含量變化差異顯著（P＜0.05）。在不同濃度沼液處理下，不同土層間土壤TP含量變化差異極顯著（P＜0.01），表現(xiàn)為表層gt;中層gt;深層（圖4a）。

施加沼液顯著提高了表層土壤AP含量（P＜0.05），在表層中，不同處理土壤AP含量表現(xiàn)為M＞H＞L＞CK。多重比較發(fā)現(xiàn)，M處理與CK、L處理下土壤AP含量變化差異顯著（P＜0.05）。與CK相比，L、M、H處理土壤AP含量分別增加了3.27%、41.53%和19.19%。施用沼液對中層和深層土壤AP含量變化影響不顯著。在不同沼液處理下，不同土層間土壤AP含量無顯著差異（圖4b）。

2.4 施用沼液對土壤碳氮比及微生物生物量碳氮比的影響

施用沼液顯著降低了表層土壤碳氮比（質(zhì)量分數(shù)比，下同，記為C/N）（P＜0.05）。隨著沼液濃度增加，3個土層土壤C/N均有下降的趨勢，均表現(xiàn)為CKgt;Lgt;Mgt;H。進一步做多重比較發(fā)現(xiàn)，CK處理與H處理下土壤C/N變化差異顯著（P＜0.05）。在表層中，與CK處理相比，L、M、H處理下土壤C/N分別降低了14％、17％、24.71％。施用沼液對中層和深層土壤C/N變化影響不顯著。在不同濃度沼液處理下，不同土層間土壤C/N變化差異極顯著（P＜0.01）（圖5a）。

在0～20 cm土層中，土壤微生物生物量碳氮比（質(zhì)量分數(shù)比，下同，記為MBC/MBN），比隨著沼液濃度的增加而呈現(xiàn)先增后減的趨勢（P＜0.05）。進一步做多重比較發(fā)現(xiàn)，L處理與M、H處理下土壤MBC/MBN變化差異顯著（P＜0.05）。與CK處理相比，L處理下土壤MBC/MBN提高了14.63%；M、H處理下土壤MBC/MBN分別降低了19.51%、19.47%。施用沼液對中層和深層土壤MBC/MBN影響不顯著。在不同濃度沼液處理下，不同土層間土壤MBC/MBN變化差異極顯著（P＜0.01）（圖5b）。

2.5 施用沼液對土壤pH和土壤含水率的影響

施加沼液顯著降低了3個土層土壤pH（P＜0.05），且土壤pH均表現(xiàn)為CK＞L＞M＞H。在表層中，與CK處理相比，L、M、H處理下土壤pH分別降低了1.62%、2.15%和3.08%。在中層土壤中，與CK處理相比，L、M、H處理下土壤pH分別降低了1.90%、2.19%和3.26%。在深層中，與CK處理相比，L、M、H處理下土壤pH分別降低了1.61%、2.25%和3.26%。施用沼液顯著降低了各土層土壤pH（P＜0.05）。多重比較發(fā)現(xiàn)，表層中，CK處理與H處理下土壤pH變化差異顯著（P＜0.05）；中層和深層中，CK處理與M、H處理下土壤pH變化差異顯著（P＜0.05）。在不同沼液處理下，不同土層間土壤pH變化差異顯著（P＜0.05）（圖6a）。

施加沼液顯著提高了表層土壤含水率（P＜0.01），在表層中，不同處理土壤含水率表現(xiàn)為L＞H＞M＞CK。與CK處理相比，L、M、H處理下土壤含水率分別增加了11.21%、1.66%和1.71%。施用沼液對中層和深層土壤含水率影響不顯著。多重比較發(fā)現(xiàn)，L處理與CK、M處理下土壤含水率變化差異極顯著（P＜0.01）。在不同沼液處理下，不同土層間土壤含水率變化差異極顯著（P＜0.01）（圖6b）。

2.6 沼液處理下土壤各項C、N、P指標相關(guān)性分析

不同濃度沼液處理下的各項土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性分析結(jié)果見表1。由表1可知，土壤pH和土壤含水率、DOC、SOC、MBC、TN、MBN、TP和AP含量之間極顯著負相關(guān)，和土壤C/N顯著正相關(guān)；土壤含水率和土壤DOC、SOC、MBC、TN、MBN、TP之間極顯著正相關(guān)，和土壤AP顯著正相關(guān)，和土壤C/N、MBC/MBN之間極顯著負相關(guān)；土壤DOC和土壤SOC、MBC、TN、MBN、TP、AP含量之間極顯著正相關(guān)，和土壤C/N、MBC/MBN極顯著負相關(guān)；土壤SOC和土壤MBC、TN、MBN、TP、AP含量之間極顯著正相關(guān)，和C/N、MBC/MBN極顯著負相關(guān)；土壤MBC和土壤TN、MBN、TP、AP含量極顯著正相關(guān)，和土壤C/N極顯著負相關(guān)；土壤TN和土壤MBN、TP、AP含量極顯著正相關(guān)，和土壤C/N、MBC/MBN極顯著負相關(guān)；土壤MBN和土壤TP、AP含量極顯著正相關(guān)，和土壤C/N、MBC/MBN極顯著負相關(guān)；土壤TP和AP含量極顯著正相關(guān)，和土壤MBC/MBN顯著負相關(guān)；土壤C/N和土壤MBC/MBN極顯著正相關(guān)。

3 討 論

研究表明施加沼液顯著增加了表層土壤SOC含量，且隨沼液濃度的增大而增加，這與魏彬萌等[22]的結(jié)論基本吻合。本研究發(fā)現(xiàn)施用沼液后，表層土壤MBC含量得到了顯著增加，與杜妍寧[15]、趙倩[16]二人研究結(jié)果不一致，這可能是由于較短期而言，長期施用沼液可以為土壤微生物活動提供更加充足的碳源，并為其提供良好的生長環(huán)境，促進了土壤團聚體的形成，加強了對土壤微生物的保護，使得土壤MBC含量顯著增長。本研究還發(fā)現(xiàn)，施用沼液能顯著增加土壤DOC含量，這一方面是由于沼液本身含有豐富的DOC及較高的pH，沼液濃度越高，土壤DOC含量就越多；另一方面，土壤pH會通過影響土壤DOC的溶解度對土壤DOC含量產(chǎn)生影響[23]，因此土壤DOC含量呈現(xiàn)上升趨勢。

有研究表明施加沼液可以顯著提高土壤TN含量[24-25]，與本研究結(jié)果一致。這一方面是由于沼液經(jīng)厭氧發(fā)酵后，大部分的氮素仍被保留，養(yǎng)分含量豐富，因此土壤TN含量隨沼液濃度的增加呈現(xiàn)上升趨勢；另一方面沼液為土壤微生物提供了豐富的能源，土壤微生物活性提高，其固氮作用得到增強，從而提高了土壤TN含量[26]。同時施用沼液顯著增加了表層土壤MBN含量，這表明沼液為土壤帶來充足的氮源，且沼液中活性物質(zhì)也可能有利于土壤微生物的生長。

本研究表明施加沼液能顯著增加土壤TP含量。范韻等[27]發(fā)現(xiàn)施用沼液對不同土層土壤TP含量影響并不一致，表層土壤TP含量變化較為明顯，而沼液對深層土壤TP含量影響不大；康凌云等[28]同樣發(fā)現(xiàn)，表層土壤磷含量增長幅度最大，60～90 cm土層中有小幅增加，這說明磷的移動性較差。本研究還顯示，施加沼液能顯著增加表層土壤AP含量，但不同濃度沼液處理下，各土層間土壤AP含量變化影響均不顯著，與喬鋒等[29]的結(jié)果一致。另外羅偉等[30]和王敏鋒等[31]的研究均發(fā)現(xiàn)施用沼液對磷含量的影響可能與當?shù)赝寥蕾|(zhì)地有關(guān)。

施用沼液能夠顯著降低表層土壤C/N，這可能是由于所施沼液本身就含有大量NH+4-N，其通過固持、硝化、揮發(fā)等作用增加了土壤中N含量，從而使得土壤C/N降低。研究表明土壤微生物生物量碳氮比（MBC/MBN）越高，土壤中的真菌數(shù)量就越多。本研究發(fā)現(xiàn)，表層土壤MBC/MBN在M、H處理下逐漸下降，這表明高濃度沼液可能改變土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)，促進土壤細菌的生長；而在深層土壤中MBC/MBN總體高于表層土壤MBC/MBN，說明該試驗地深層土壤中真菌占比較大。

研究發(fā)現(xiàn)隨著沼液施用量的增加，土壤中N、P、K等養(yǎng)分向土壤深層遷移量也相應(yīng)增加，但沼液施用過度，不斷累積的土壤養(yǎng)分和鹽分逐漸向深層土壤遷移，將會帶來較大的環(huán)境污染風(fēng)險[32]。因此研究不同土層施用沼液對土壤養(yǎng)分含量的積累和遷移具有重要意義。就本研究而言，在0～60 cm土層中，施用沼液顯著增加了表層土壤SOC、DOC、MBC、TN，MBN、TP、AP含量，顯著降低了表層土壤C/N和MBC/MBN；同時顯著增加了中層土壤DOC、TP含量；但在深層土壤中，施加沼液對土壤C、N、P各項指標均無顯著影響。這是由于施用沼液后，沼液中的營養(yǎng)元素多集中在表層土壤中，被土壤吸附固持，因此施加沼液對表層土壤理化性質(zhì)及微生物量的影響要顯著高于中層和深層土壤。本研究還發(fā)現(xiàn)，3個土層土壤pH均隨沼液濃度的增加而逐漸降低，這可能是因為沼液經(jīng)沼氣厭氧發(fā)酵后，含有胡敏酸和富里酸，導(dǎo)致土壤pH下降。同時發(fā)現(xiàn)施加沼液可以顯著提高表層土壤含水率，這一方面是由于試驗期間夏季降水較多，表層土壤含水率由此升高；另一方面可能是由于所施沼液中含有大量的腐殖酸，其對土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成具有重要作用[33]。因此，施用沼液可以改善土壤的保水性能，特別是對砂質(zhì)壤土有保水抗旱的效果。

此外，施加適量沼液會提高土壤養(yǎng)分含量，但是過量施用沼液，土壤無機氮會隨著沼液施用量的增加而增加，造成環(huán)境污染[34]。過量施用沼液，其中的NO-3-N含量會逐漸增加，從而污染土壤深處的地下水[35]。研究發(fā)現(xiàn)，75%的沼液用量是最適宜的，當達到100%時，土壤pH、AP含量均出現(xiàn)下降的趨勢[36]。朱家悅[37]也認為，施加沼液能提高土壤肥力，但施加過量，土壤有效磷存在較高的磷流失風(fēng)險，且銨態(tài)氮含量過高也會毒害農(nóng)作物。同時長期施用濃度較高的沼液易造成表層土壤磷的富集，對土壤環(huán)境造成威脅[38]。

綜上所述，沼液能顯著提高土壤碳、氮和磷等主要養(yǎng)分含量，降低土壤碳氮比，同時降低了沿海鹽堿土壤pH，這有利于改善土壤理化性質(zhì)，維持楊樹人工林土壤肥力。但是，施加過度是否會引起土壤磷素淋洗、氮淋溶風(fēng)險，造成環(huán)境污染及具體程度還有待進一步研究。

參考文獻（reference）：

［1］董越勇，周雪娥，葉波，等．稻田長期施用沼液對土壤化學(xué)性質(zhì)及碳氮磷生態(tài)化學(xué)計量比的影響[J]．浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，62（12）：2398-2401，2404．DONG Y Y，ZHOU X E，YE B，et al．Effect of long-term biogas slurry application in rice field on soil chemical properties and C-N-P stoichiometry[J]．J Zhejiang Agric Sci，2021，62（12）：2398-2401，2404．DOI： 10.16178/j.issn.0528-9017.20212829.

［2］董志勝，韓有國，宋海萍，等．沼液肥對設(shè)施番茄生長及土壤養(yǎng)分的影響分析[J]．中國果菜，2021，41（8）：61-64．DONG Z S，HAN Y G，SONG H P，et al．Effects of biogas slurry fertilizer on growth and soil nutrient of protected tomato[J]．China Fruit Veg，2021，41（8）：61-64．DOI： 10.19590/j.cnki.1008-1038.2021.08.012.

［3］WANG Q Q，HUANG Q，WANG J X，et al．Ecological circular agriculture：a case study evaluating biogas slurry applied to rice in two soils[J]．Chemosphere，2022，301：134628．DOI： 10.1016/j.chemosphere.2022.134628.

［4］趙培．濃縮沼液肥對作物產(chǎn)量品質(zhì)及土壤質(zhì)量的影響[D]．楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2019．ZHAO P．Effect of concentrated biogas slurry fertilizer on crop yield and quality and soil quality[D]．Yangling：Northwest A amp; F University，2019．

[5]葛曉敏，唐羅忠，王瑞華，等．楊樹人工林生態(tài)系統(tǒng)凋落物生物量及其分解特征[J]．生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2017，26（9）：1457-1464．GE X M，TANG L Z，WANG R H，et al．Litterfall biomass and decomposition characteristics in a poplar plantation ecosystem[J]．Ecol Environ Sci，2017，26（9）：1457-1464．DOI： 10.16258/j.cnki.1674-5906.2017.09.001.

[6]MEIRESONNE L，DE SCHRIJVER A，DE VOS B．Nutrient cycling in a poplar plantation （Populus trichocarpa × Populus deltoides ‘Beaupré’） on former agricultural land in northern Belgium[J]．Can J For Res，2007，37（1）：141-155．DOI： 10.1139/x06-205.

［7］XU M，XIAN Y，WU J，et al．Effect of biogas slurry addition on soil properties，yields，and bacterial composition in the rice-rape rotation ecosystem over 3years[J]．J Soils Sediments，2019，19（5）：2534-2542．DOI： 10.1007/s11368-019-02258-x.

［8］翟賽亞．沼液對茶園土壤環(huán)境及茶葉品質(zhì)產(chǎn)量的影響[J]．西北園藝，2022（3）：56-61．ZHAI S Y．Effect of biogas slurry on soil environment and tea quality and yield in tea garden[J]．Northwest Hortic，2022（3）：56-61．

［9］孫芹菊，凌瑋，韓建剛，等．沼液施肥對濱海鹽堿地土壤性狀的影響[J]．南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2018，42（5）：91-98．SUN Q J，LING W，HAN J G，et al．Effects of biogas slurry application on the coastal saline-alkali soil properties[J]．J Nanjing For Univ （Nat Sci Ed），2018，42（5）：91-98．DOI： 10.3969/j.issn.1000-2006.201706064.

［10］周偉，徐莉，俞元春，等．沼液施肥對楊樹林地土壤微生物量碳氮的影響[J]．林業(yè)科技開發(fā)，2015，29（1）：49-51．ZHOU W，XU L，YU Y C，et al．Biogas slurry application influences on soil microbial biomass carbon and nitrogen of poplar plantation[J]．J For Eng，2015，29（1）：49-51．DOI： 10.13360/j.issn.1000-8101.2015.01.015.

[11]YU X Y，ZHU Y J，JIN L，et al．Contrasting responses of fungal and bacterial communities to biogas slurry addition in rhizosphere soil of poplar plantations[J]．Appl Soil Ecol，2022，175：104427．DOI： 10.1016/j.apsoil.2022.104427.

[12]YU W W，ZHANG Z，LUO S R，et al．Study on the characteristics of soil irrigated by biogas slurry in the southwest of China[J]．Asian J Chem，2013，25（5）：2861-2865．DOI： 10.14233/ajchem.2013.14119.

[13]曹蕾，唐琪，郭儼輝，等．沼液施用對海岸帶圍墾麥田土壤中小型節(jié)肢動物群落的影響[J]．生態(tài)學(xué)報，2022，42（2）：646-655．CAO L，TANG Q，GUO Y H，et al．Effect of biogas slurry application on small-and medium-sized arthropods communities in coastal reclaimed wheat fields[J]．Acta Ecol Sin，2022，42（2）：646-655．DOI： 10.5846/stxb202012033088.

[14]WANG Q，CHEN Z M，ZHAO J，et al．Fate of heavy metals and bacterial community composition following biogas slurry application in a single rice cropping system[J]．J Soils Sediments，2022，22（3）：968-981．DOI： 10.1007/s11368-021-03117-4.

[15]杜妍寧．施用沼液和生物炭對楊樹人工林土壤氮、磷的影響[D]．南京：南京林業(yè)大學(xué)，2018．DU Y N．Effects of biogas slurry and biochar applications on soil nitrogen and phosphorus in the poplar plantation in a costal area，China[D]．Nanjing：Nanjing Forestry University，2018．

[16]趙倩．施用沼液和生物炭對楊樹人工林土壤碳、氮及重金屬含量的影響[D]．南京：南京林業(yè)大學(xué)，2017．ZHAO Q．Effects of biogas slurry and biochar on soil carbon， nitrogen and heavy mental in a poplar plantation in a coastal area，China[D]．Nanjing：Nanjing Forestry University，2017．

[17]卜丹蓉，周丹燕，葛之葳，等．施用沼液對蘇北沿海楊樹人工林土壤活性有機碳的影響[J]．生態(tài)學(xué)雜志，2015，34（7）：1785-1790．BO D R，ZHOU D Y，GE Z W，et al．Effects of biogas slurry on soil labile organic carbon of poplar plantation in a coastal area of northern Jiangsu，China[J]．Chin J Ecol，2015，34（7）：1785-1790．DOI： 10.13292/j.1000-4890.20150615.002.

[18]LAIRD D，F(xiàn)LEMING P，WANG B Q，et al．Biochar impact on nutrient leaching from a midwestern agricultural soil[J]．Geoderma，2010，158（3/4）：436-442．DOI： 10.1016/j.geoderma.2010.05.012.

[19]王潤松，孫源，徐涵湄，等．施用沼液對楊樹人工林細根生物量的影響[J]．南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2021，45（4）：123-129．WANG R S，SUN Y，XU H M，et al．Effects of biogas slurry application on fine root biomass of poplar plantations[J]．J Nanjing For Univ （Nat Sci Ed），2021，45（4）：123-129．DOI： 10.12302/j.issn.1000-2006.202001015.

[20]吳金水，林啟美，黃巧云，等．土壤微生物生物量測定方法及其應(yīng)用[M]．北京：氣象出版社，2006：79-88．WU J S，LIN Q M，HUANG Q Y，et al．Measurement method of soil microbial biomass and its application[M]．Beijing：China Meteorological Press，2006：79-88．

[21]鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].3版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2015.BAO S D. Soil and agricultural chemistry analysis[M]. 3rd ed. Beijing： China Agricuture Press， 2015.

[22]魏彬萌，韓霽昌，王歡元，等．灌施沼液比例對石灰性土壤性質(zhì)和辣椒生長的影響[J]．中國土壤與肥料，2017（2）：42-47．WEI B M，HAN J C，WANG H Y，et al．Effect of biogas slurry irrigation concentration on the calcareous soil properties and pepper growth[J]．Soil Fertil Sci China，2017（2）：42-47．DOI： 10.11838/sfsc.20170207.

[23]CLARK J M，BOTTRELL S H，EVANS C D，et al．The importance of the relationship between scale and process in understanding long-term DOC dynamics[J]．Sci Total Environ，2010，408（13）：2768-2775．DOI： 10.1016/j.scitotenv.2010.02.046.

[24]王靜童，王勇，殷金忠，等．短期沼液還田對小麥產(chǎn)量和土壤理化性質(zhì)的影響[J]．河南科技學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2019，47（4）：5-9．WANG J T，WANG Y，YIN J Z，et al．Effects of short-term biogas slurry returning on wheat yield and soil physiochemical properties[J]．J Henan Inst Sci Technol （Nat Sci Ed），2019，47（4）：5-9．DOI： 10.3969/j.issn.1008-7516.2019.04.002.

[25]唐鵬．沼液施用對橡膠人工林土壤理化性質(zhì)及抗生素殘留的影響[D]．?？冢汉Ｄ洗髮W(xué)，2019．TANG P．Effects of biogas slurry application on soil physical and chemical properties and antibiotic residues in rubber plantation[D]．Haikou：Hainan University，2019．DOI： 10.27073/d.cnki.ghadu.2019.001090.

[26]陳霞，羅友進，吳純清，等．沼肥深施對果園土壤性質(zhì)及柑橘產(chǎn)量的影響[J]．水土保持學(xué)報，2016，30（5）：177-183，189．CHEN X，LUO Y J，WU C Q，et al．Effects of biogas fertilizer deep application on soil properties and yield of Citrus orchard[J]．J Soil Water Conserv，2016，30（5）：177-183，189．DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.030.

[27]范韻，來柳青，朱立群，等．沼液施用對土壤與植物中磷分布的影響[J]．土壤通報，2012，43（3）：702-705．FAN Y，LAI L Q，ZHU L Q，et al．Effect of biogas slurry amendment on phosphorus distribution in soil and plant[J]．Chin J Soil Sci，2012，43（3）：702-705．DOI： 10.19336/j.cnki.trtb.2012.03.033.

[28]康凌云，趙永志，曲明山，等．施用沼渣沼液對設(shè)施果類蔬菜生長及土壤養(yǎng)分積累的影響[J]．中國蔬菜，2011（S1）：57-62．KANG L Y，ZHAO Y Z，QU M S，et al．Effects of biogas waste on solanaceae vegetable growth and soil nutrient accumulation in greenhouse[J]．China Veg，2011（S1）：57-62．DOI： 10.19928/j.cnki.1000-6346.2011.z1.011.

[29]喬鋒，肖洋，趙淑蘋．海林農(nóng)場沼肥連年施用對玉米產(chǎn)量和土壤化學(xué)性質(zhì)的影響[J]．中國農(nóng)學(xué)通報，2018，34（36）：93-98．QIAO F，XIAO Y，ZHAO S P．Consecutive application of biogas manure affects maize production and soil chemical properties in Hailin Farm[J]．Chin Agric Sci Bull，2018，34（36）：93-98．

[30]羅偉，張智慧，伍鈞，等．沼液對成都平原地區(qū)土壤氮、磷、鉀含量及其平衡的影響[J]．水土保持學(xué)報，2019，33（3）：185-191．LUO W，ZHANG Z H，WU J，et al．Effects of biogas slurry on soil nitrogen，phosphorus and potassium contents and balance in Chengdu Plain[J]．J Soil Water Conserv，2019，33（3）：185-191．DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2019.03.028.

[31]王敏鋒，陳碩，朱謇，等．模擬淋溶條件下沼液對菜田土壤磷素淋洗及其形態(tài)的影響[J]．農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報，2017，34（4）：368-375．WANG M F，CHEN S，ZHU J，et al．Effects of application of biogas slurry on the form and mobility of soil phosphorus in vegetable greenhouse field[J]．J Agric Resour Environ，2017，34（4）：368-375．DOI： 10.13254/j.jare.2016.0289.

[32]郭全忠，葛一洪，龔曉松，等．沼液用量對設(shè)施土壤養(yǎng)分和鹽分累積與遷移的影響[J]．陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，68（3）：56-61．GUO Q Z，GE Y H，GONG X S，et al．Effect of amount of biogas slurry on nutrients，salt accumulation and migration in greenhouse soil[J]．Shaanxi J Agric Sci，2022，68（3）：56-61．DOI： 10.3969/j.issn.0488-5368.2022.03.014.

[33]胡振民，萬青，李歡，等．噴灌沼液對茶園土壤性質(zhì)及茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]．南方農(nóng)業(yè)學(xué)報，2020，51（11）：2757-2763．HU Z M，WAN Q，LI H，et al．Effects of sprinkler irrigation with biogas slurry on tea garden soil and tea yield[J]．J South Agric，2020，51（11）：2757-2763．DOI： 10.3969/j.issn.2095-1191.2020.11.019.

[34]鐘茜，王莉艷．沼肥對蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)及土壤理化性質(zhì)影響的研究進展[J]．北方園藝，2013（17）：192-195．ZHONG Q，WANG L Y．Research progress on effects of biogas fertilizer on vegetable yield，quality and the soil physicochemical properties[J]．North Hortic，2013（17）：192-195．

[35]劉紅艷，胡涵，王昌梅，等．沼肥對水果產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤理化性質(zhì)影響的研究現(xiàn)狀[J]．中國沼氣，2019，37（6）：65-69．LIU H Y，HU H，WANG C M，et al．Research status of the effect of biogas fertilizer on fruit quality，yield，and soil physicochemical properties[J]．China Biogas，2019，37（6）：65-69．DOI： 10.3969/j.issn.1000-1166.2019.06.012.

[36]陳淑芹．不同濃度沼液對苜蓿品質(zhì)及土壤理化性質(zhì)的影響[J]．山西科技，2018，33（6）：25-29．CHEN S Q．Effects of different concentrations of biogas slurry on soil physical and chemical properties and alfalfa quality[J]．Shanxi Sci Technol，2018，33（6）：25-29．DOI： 10.3969/j.issn.1004-6429.2018.06.008.

[37]朱家悅．沼灌后氮磷元素在土壤中遷移吸附環(huán)境行為[D]．重慶：重慶交通大學(xué)，2017．ZHU J Y．Study on the migration and adsorption behavior of nitrogen and phosphorus in soil after biogas slurry irrigation[D]．Chongqing：Chongqing Jiaotong University，2017．

[38]武立葉，鄭佩佩，趙吉祥，等．沼液灌溉對大白菜產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤養(yǎng)分含量的影響[J]．中國沼氣，2014，32（3）：90-93．WU L Y，ZHENG P P，ZHAO J X，et al．The effect of biogas slurry irrigation on Chinese cabbage Beassica pekinensis L．a(chǎn)nd the soil quality[J]．China Biogas，2014，32（3）：90-93．DOI： 10.3969/j.issn.1000-1166.2014.03.020.

（責(zé)任編輯 孟苗婧 鄭琰燚）