摘要：【目的】以40年紅壤長(zhǎng)期有機(jī)培肥試驗(yàn)為研究平臺(tái)，探究長(zhǎng)期施用紫云英、豬糞及秸稈還田對(duì)稻田土壤有機(jī)碳組分、土壤微生物量及水稻產(chǎn)量的影響。

　　【方法】設(shè)置6個(gè)處理：小施肥處理( CK)、化肥處理(NPK)、早稻施綠肥紫云英處理(MI)、早稻施綠肥紫云英和早稻施豬糞處理(M2)、早稻施綠肥紫云英和晚稻施豬糞處理( M3)、早稻施綠肥紫云英和晚稻秸稈還田處理(M4)。于2020年晚稻收獲前采集耕作層(0～20 cm)土壤樣品，測(cè)定土壤有機(jī)碳組分、微生物量碳氮等肥力指標(biāo)。

　　【結(jié)果】(l)長(zhǎng)期有機(jī)培肥處理提高了水稻產(chǎn)量，較小施肥處理CK相比，綠肥紫云英添加豬糞的M2、M3處理早稻產(chǎn)量，分別提高1.4、1.25倍，晚稻產(chǎn)量則分別提高0.59、0.65倍;綠肥紫云英添加豬糞的M2、M3處理早稻產(chǎn)量，較化肥NPK處理分別提升18.1%、10.6%，晚稻產(chǎn)量分別提升15 .7%、20.0%。(2)長(zhǎng)期有機(jī)培肥處理提高了各形態(tài)土壤有機(jī)碳組分含量，早稻綠肥紫云英+豬糞的M2處理較小施肥CK處理顯著提高易氧化性有機(jī)碳、游離態(tài)顆粒有機(jī)碳、可溶性有機(jī)碳含量(P<0.05)，且有機(jī)碳各組分含量均高于化肥NPK處理，其中游離態(tài)顆粒有機(jī)碳含量M2處理(0.97 g·kg-l)顯著高于NPK處理(0.68g·kg-l)(P<0.05);化肥NPK處理和有機(jī)培肥處理(M1、M2、M3、M4)土壤微生物量碳較小施肥CK處理相比提高了22.1%- 58.9%，早稻綠肥紫云英+豬糞的M2處理土壤微生物量碳含量(231.2 mg·kg-1)最高且提升最為明顯(P<0 05)。(3)長(zhǎng)期有機(jī)培肥提高了游離態(tài)顆粒有機(jī)碳和可溶性有機(jī)碳的分配比例，且早稻施綠肥紫云英+豬糞M2處理效果明顯;易氧化性有機(jī)碳是紅壤有機(jī)碳的主要存在形式;土壤有機(jī)碳與易氧化性有機(jī)碳、游離態(tài)顆粒有機(jī)碳及可溶性有機(jī)碳呈極顯著止相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。(4)長(zhǎng)期有機(jī)培肥提高了全氮、堿解氮等養(yǎng)分指標(biāo)，產(chǎn)量與速效磷、有機(jī)碳、全氮、速效氮、可溶性有機(jī)碳極顯著相關(guān)(P<0.01)，與全磷、游離態(tài)顆粒有機(jī)碳、易氧化性有機(jī)碳顯著相關(guān)(P<0 05)。【結(jié)論】長(zhǎng)期有機(jī)培肥通過(guò)提升紅壤肥力水平，調(diào)增可溶性有機(jī)碳含量，促進(jìn)水稻穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)，尤其是紫云英添加豬糞處理模式具有較好的應(yīng)用潛力。

　　關(guān)鍵詞：紅壤;長(zhǎng)期有機(jī)培肥;有機(jī)碳組分;微生物量碳氮;產(chǎn)量

　　引言

　　【研究意義】紅壤性水稻土是我國(guó)進(jìn)行水稻種植的重要土壤類(lèi)型[1]，但因其氧化勢(shì)高、淋溶作用強(qiáng)，可供生物利用的有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量相對(duì)較低[2]，易對(duì)水稻生長(zhǎng)構(gòu)成脅迫[3]。加之農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中長(zhǎng)期大量施用化肥，尤其是氮肥，一方面會(huì)造成土壤酸化，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)遭到破壞，土壤板結(jié)、透氣性差等，導(dǎo)致土壤質(zhì)量嚴(yán)重下降，制約農(nóng)田生態(tài)可持續(xù)發(fā)展[4-5];另一方面，化肥施用也導(dǎo)致土壤中的有益微生物減少，微生物活性降低[6]。有機(jī)培肥是改良和提升紅壤肥力水平、提高耕地內(nèi)在質(zhì)量、保障糧食安全的主要舉措。土壤肥力與土壤有機(jī)碳密切相關(guān)[7]，土壤肥力可通過(guò)土壤有機(jī)碳組分、微生物量碳氮來(lái)表征。有機(jī)物質(zhì)施入土壤后對(duì)原有土壤有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生激發(fā)效應(yīng)，土壤有機(jī)質(zhì)礦化速率發(fā)生改變，釋放營(yíng)養(yǎng)元素供植物吸收利用，礦化過(guò)程受有機(jī)碳輸入量、土壤呼吸與淋溶等綜合環(huán)境條件制約，礦化的快慢勢(shì)必會(huì)影響到作物產(chǎn)量[8]。有機(jī)物料投入土壤相當(dāng)于向土壤添加大量碳源，會(huì)改變土壤有機(jī)碳及其組分活性，而土壤有機(jī)碳組分間因存在高度異質(zhì)性，較土壤有機(jī)碳能更靈敏地顯示土地利用方式的變化[9]。同時(shí)，土壤微生物學(xué)特性可表征土壤健康狀況[10]。土壤微生物生物量周轉(zhuǎn)快，較其他環(huán)境因子能更快速響應(yīng)土壤耕作制度和土壤肥力的差異[11]。土壤微生物量碳的消長(zhǎng)反映了微生物利用土壤碳源進(jìn)行自身細(xì)胞繁殖代謝和微生物解體有機(jī)碳礦化的過(guò)程[12]。土壤微生物量氮消長(zhǎng)水平反映了土壤微生物利用土壤碳氮源合成自身物質(zhì)并大量繁殖的程度[13]。【前人研究進(jìn)展】研究表明，向土壤中添加有機(jī)物料(豬糞、紫云英、秸稈等)能夠培肥紅壤，提升地力，促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收，增強(qiáng)農(nóng)作物抗逆性、增產(chǎn)提質(zhì)[14-15]。鄭亮等[12]研究表明豬糞化肥配施可以提高土壤微生物量碳氮，培肥土壤，提升作物產(chǎn)量。陳貴等[16]通過(guò)5年田間定位試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，較化肥處理，添加豬糞處理可以使土壤有機(jī)質(zhì)、全氮等養(yǎng)分指標(biāo)均有不同程度增加。王曉嬌等[17]研究表明添加有機(jī)物料能顯著提升土壤活性有機(jī)碳組分，增加土壤碳庫(kù)穩(wěn)定性。臧逸飛等[l8]經(jīng)26年長(zhǎng)期定位試驗(yàn)結(jié)果表明長(zhǎng)期有機(jī)肥、有機(jī)無(wú)機(jī)肥合理配施能夠提升土壤養(yǎng)分含量，增加土壤微生物量碳氮含量。徐一蘭等[19]研究也表明長(zhǎng)期有機(jī)無(wú)機(jī)配施可以提高土壤微生物生物量碳、氮及其衍生指數(shù)，發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥配施化肥對(duì)提高土壤肥力效果最好。【本研究切入點(diǎn)】長(zhǎng)期定位試驗(yàn)?zāi)軌蚍从秤袡C(jī)碳組分、土壤微生物數(shù)量、活性及土壤肥力的穩(wěn)定變化，對(duì)土壤合理施肥極具參考價(jià)值。但關(guān)于長(zhǎng)期有機(jī)培肥條件下有機(jī)碳組分、微生物量碳氮與產(chǎn)量間的關(guān)系還有待進(jìn)一步開(kāi)展。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究擬通過(guò)長(zhǎng)達(dá)40年的紅壤長(zhǎng)期有機(jī)培肥試驗(yàn)，分析不同施肥下水稻產(chǎn)量、有機(jī)碳組分含量及微生物量碳氮含量，探討提升紅壤肥力水平及水稻產(chǎn)量的有機(jī)培肥模式，為科學(xué)施肥及培肥地力提供科學(xué)依據(jù)。

　　1材料與方法

　　1.1試驗(yàn)地概況

　　長(zhǎng)期有機(jī)培肥定位試驗(yàn)開(kāi)始于1981年，地點(diǎn)位于江西省紅壤研究所紅壤生態(tài)站( 28°21'N，116°10'E)。該地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，夏熱冬溫，四季分明，季風(fēng)發(fā)達(dá)，年平均降水量為1727 mm，海拔為25—30 m;土壤為潴育型紅壤水稻土。初始耕層( 0～20 cm)土壤理化指標(biāo)[20]：pH 6.90、有機(jī)碳( Organic carbon. SOC) 16.30 g·kg-l、全氮( Totalnitrogen， TN) 1.49 g·kg-l、 全磷( Total phosphorus.TP) 0.48 g·kg-l、 全鉀 (Total potassium， TK) 10.40g·kg-l、堿解氮( Available nitrogen，AN) 144 mg·kg-l、有效磷( Available phosphorus，AP) 4.15 mg·kg-l和速效鉀( Available potassium， AK) 80.50 mg·kg-l。

　　1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

　　試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)施肥處理(表1)，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù);試驗(yàn)小區(qū)采用隨機(jī)區(qū)組排列，每個(gè)小區(qū)面積64 m2;為防止不同小區(qū)之間養(yǎng)分流動(dòng)，各小區(qū)間筑水泥梗。試驗(yàn)水稻為當(dāng)?shù)刂髟云贩N，5年更換1次。綠肥為紫云英，品種為江西地方品種余江大葉籽。此外，為滿足水稻正常生長(zhǎng)的需要，在施用有機(jī)肥的基礎(chǔ)上，有機(jī)處理(M1、M2、M3和M4)每季額外施用化肥尿素(N 69 kg·hm-2)、鈣鎂磷肥( P20530 kg·hm-2)和氯化鉀( K2067.5 kg·hm-2)。

　　1.3土壤樣品采集

　　于2020年10月在晚稻收獲前，采用“五點(diǎn)法”采集新鮮土壤樣品，剔除土壤中石礫及植物殘茬等雜物后將土壤混合均勻分為兩部分：一部分儲(chǔ)存于4℃冰箱，作為測(cè)定土壤微生物量碳、氮及土壤呼吸樣品;另一部分土壤經(jīng)自然風(fēng)干混勻后過(guò)I mm及0.15 mm篩用于測(cè)定土壤理化性質(zhì)。

　　1.4理化性狀測(cè)定方法

　　土壤基礎(chǔ)理化指標(biāo)參考鮑士旦土壤農(nóng)化分析[21];土壤易氧化有機(jī)碳(Permanganate oxidative organic carbon，POXC)采用333 mmol·L-l高錳酸鉀氧化法;游離態(tài)顆粒有機(jī)碳( Free particulate organic carbon，F(xiàn)POC)和閉蓄態(tài)顆粒有機(jī)碳( OPOC)采用碘化鈉(Nal)溶液浸提法[22];土壤可溶性有機(jī)碳( Dissolved organiccarbon，DOC)采用TOC 3100分析儀測(cè)定[22];土壤微生物量碳( Soilmicrobialbiomass carbon，SMBC)、氮( Soil microbial biomass nitrogen，SMBN)采用氯仿熏蒸浸提法[20]。