猪粪投入量对土壤有机磷组分及微生物系统稳定性的影响OA北大核心

【目的】研究不同猪粪施用量引起的土壤有机磷形态及相关微生物群落多样性及功能特性的变化,为猪粪的合理施用提供理论依据。【方法】不同猪粪施用量定位试验于2012年在四川都江堰市进行,种植制度为稻-麦轮作。试验共设4个处理:氮磷钾化肥对照(T1),以及年施用猪粪10300 kg/hm^(2) (适量)、20600 kg/hm^(2) (高量)、30900 kg/hm^(2) (过量),分别记为T2、T3、T4。于2020年(第8年)水稻收获后,采集表层土壤样品,土壤有机磷根据不同提取液分为活性有机磷(LPo)、中活性有机磷(MLPo)、中稳性有机磷(MRPo)和高稳性有机磷(HRPo),测定土壤微生物群落多样性、解磷细菌功能基因phoD拷贝数、微生物生物量磷(MBP)含量及碱性磷酸酶(ALPase)活性。【结果】与化肥对照T1处理相比,3个猪粪处理均显著提高了土壤有机磷各组分的含量,T4处理的4个有机磷组分含量均显著高于其他处理,T3处理的LPo和HRPo含量显著高于T2处理,但其MLPo和MRPo含量与T2处理无显著差异。T2处理中LPo较T1处理的增幅高达159%,而T3较T2、T4较T3处理的增幅趋缓。施用猪粪显著提高了土壤细菌的Chao和Shannon指数,降低了优势菌群的丰富度指数(Simpson指数),T2处理土壤细菌Chao指数显著高于T3和T4处理,3个猪粪用量处理的其他两个指数无显著差异,表明T2处理的细菌系统最稳定。不同猪粪用量提升土壤真菌Chao指数和Shannon指数的差异显著,且Chao和Shannon指数最大值均出现在T3处理。T2、T3处理的真菌Simpson指数值显著低于T1处理,而T4处理显著高于T1处理,表明过量施用猪粪提高了优势真菌的丰富度,降低了真菌系统的稳定性。随着猪粪用量的增加,土壤中的phoD基因拷贝数和MBP含量显著提高,土壤MBP含量随猪粪用量的增加而增加,但梯度间的增幅变小,与T1相比,T2、T3、T4处理土壤MBP含量分别显著增加了154%、196%和222%,表明适宜的猪粪施用量可以保留相对较高的MBP。随猪粪用量的增加,土壤中phoD基因拷贝数呈现显著增加的趋势,而ALPase活性则是先增加后降低,在T2处理达到最高,T3、T4处理较T2处理虽然显著降低但依然高于T1处理。冗余分析显示,土壤细菌Simpson指数与有机磷组分的变异解释度达到67.10%。【结论】长期施用猪粪显著增加了土壤有机磷各组分(LPo、MLPo、MRPo、HRPo)含量,且增加量随猪粪施用量的增加而显著增加。适量(10300 kg/hm^(2))猪粪处理提高土壤ALPase活性和土壤细菌群落多样性的效果明显优于高量和过量猪粪处理。尽管高量以及过量施用猪粪更有效地提升土壤phoD基因拷贝数和MBP含量,但削弱了适量猪粪对ALPase活性的增强作用,增加了真菌群落多样性和优势真菌的丰富度,降低系统的稳定性。因此,合理控制猪粪施用量最有利于增加土壤微生物多样性,维持微生物多样性之间的平衡,调控土壤有机磷的循环与有效性。