中国科学院水利部水土保持研究所机构知识库

施肥是农业提高作物产量的主要措施，目前关于长期施肥对土壤性质，尤其酶和微生物特征的影响还不是很清楚。本研究以中国科学院安塞水土保持试验站的坡地农田长期(1995-2019年)定位施肥试验为基础，研究长期氮磷施肥处理(CK、N1、N2、N1P、N2P，其中N1、N2施氮量分别为：55.2，110.4 kg·hm^-2，P施磷量为90 kg·hm^-2) 对坡地农田土壤性质和土壤微生物特征的影响。取得主要结果如下：

1.与对照相比，长期单施氮肥（N1和N2处理）土壤中碱解氮含量分别提高了24.81%和39.92%；长期氮磷肥配施（N1P和N2P处理）土壤有机碳、全磷、碱解氮和有效磷含量分别提高了7.82%~16.81%、52.63%~58.18%、21.59%~22.89%、450.5%~660.3%，土壤pH降低了0.04~0.08个单位。

2.长期单施氮肥（N1和N2处理）使碱性磷酸酶(AP)活性提高了3.90%~4.44%；长期氮磷肥配施（N1P、N2P处理）使土壤β1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶与亮氨酸氨基肽酶酶活性（NAG+LAP）、葡萄糖苷酶活性（βG）分别提高了47.12%~59.94%、16.76%~71.01%；长期轮作种植和施肥对碳源酶、氮源酶、磷源酶活性均有显著提高作用，且在N1P处理土壤酶化学计量比最接近1:1:1稳态。

3.与试验开始前的基础养分相比，经过24年长期施肥后，单施氮肥处理(N1、N2) 使有机碳、全氮增幅分别为51.4%~77.3%、19.6%~30.3%，增速分别为.0.09~0.13 g/(kg·a)、0.02~0.04 g/(kg·a)。氮磷化肥配施处理(N1P、N2P)土壤有机质全氮增幅分别为38.5%~42.2%、18.9%~36.3%，增速分别为0.07~0.08 g/(kg·a)、0.02~0.03 g/(kg·a)。与对照相比，不同施肥谷子产量提高了6.65%~94.73%。

4.不施肥条件下，微生物量磷（MBP）在谷子根际土壤中显著高于非根际土壤中，微生物量碳、氮(MBC、MBN)略低于非根际土壤中。不同施肥条件下，MBC、MBN、MBP在根际土中略高于非根际土。与单施氮肥相比，氮磷配施肥处理明显提高土壤细菌群落的α多样性，优势菌种数也大幅提高。对于根际土壤细菌而言，长期氮磷施肥会显著提高土壤酸杆菌（Acidbacteria）、放线菌（Actinobacteria）和绿弯菌（Chloroflex）的相对丰度，降低蓝细菌（Cyanobacteria）的丰度，但N2施肥处理刚好相反；氮磷配比施肥处理提高了土壤变形菌（Proteobacteria）丰度，单施氮肥处理与之相反。整体上，优势菌群在根际土壤中相对丰度均高于非根际土壤中，但在单施氮肥处理中土壤变形菌门的相对丰度明显降低。在所有处理中，绿弯菌（Chloroflex）都在根际土壤中高度富集。

5.氮磷平衡施肥的显著提高根系碳、磷含量。施肥运输根生物量提高了106.67%~336.41%，吸收根的生物量降低了35.20%~60.20%。吸收根对养分变化敏感，且在氮磷肥配施处理尤为明显。施肥增加了吸收根致病菌的相对丰度，提高了运输根中抗病菌的相对丰度。吸收根中的Ascomycota、Glomeromycota门及Fusarium、Minimedusa属相对丰度显著高于运输根，Mortierellomycota、Basidiomycota门及Mortierella、Bipolaris、Cladosporium属相对丰度则显著低于运输根。

6.长期施肥通过提高通过提高土壤全磷提高放线菌丰度；施肥通过土壤速效磷含量提高变形菌群落丰度，通过提高提高微生物量碳、硝态氮降低其丰度；施肥通过提高微生物量碳、硝态氮、土壤全磷降低蓝细菌丰度。施氮肥通过提高根系生物量改变运输根优势菌群结构变化。施肥提高了植物根系碳含量、土壤全磷、速效磷、土壤易溶解氮含量从而促进吸收根优势菌群结构变化。施肥增加了吸收根致病菌的相对丰度，提高了运输根中抗病菌的相对丰度。

总之，长期施肥能够促进谷子植株生长，施用氮磷肥的效果优于氮肥，低氮配施磷肥（N 55.2 kg·hm^-2+ P 90 kg·hm^-2）效果最佳。在低氮配施磷肥处理（N1P）土壤氮磷含量、土壤酶活性、土壤微生物量和产量较不施肥处理分别提高了21.59%~58.18%、59.94%~71.01%、32.46%~218.10%、227.62%。