生物有機肥施用對黃泛沖積區貧瘠土壤養分、酶和微生物多樣性的影響

張奇 張振華 盧信

摘要：為了探究不同類型有機肥及施用量對黃泛沖積區貧瘠土壤的改良作用，以江蘇省濱?？h黃泛沖積區貧瘠土壤為供試土壤，研究了普通有機肥與生物有機肥分別在0 kg/hm2、2 250 kg/hm2、4 500 kg/hm2、6 750 kg/hm2施用量水平下對土壤的養分含量、土壤酶活性、生物多樣性及玉米產量的影響。結果表明：在一個生長季內，相同施肥量水平下兩種有機肥對土壤養分的作用效果無差異;苗期施用有機肥的土壤中速效養分含量較對照有所提升，且在一定范圍內施肥量與土壤速效養分含量呈正相關關系。收獲期各處理土壤蔗糖酶活性沒有顯著差異，但生物有機肥BOF2處理脲酶和堿性磷酸酶活性均較對照（CF）顯著提高。土壤脲酶活性與堿解氮、速效鉀、有機質含量呈顯著正相關關系;土壤堿性磷酸酶活性與速效磷和速效鉀含量呈顯著正相關。施用普通有機肥及生物有機肥都可以提高土壤中微生物的豐富度，而生物有機肥的提升效果更為顯著。生物有機肥在施用量2 250 kg/hm2及以上時可顯著改變土壤微生物種群結構，而普通有機肥在施用量達6 750 kg/hm2時才會顯著改變。生物有機肥BOF3（生物有機肥6 750 kg/hm2）處理與對照（CF）達到顯著差異?？梢?，施用有機肥，特別是施用生物有機肥能改善黃泛沖積區貧瘠土壤養分性狀，提高土壤酶活及土壤微生物多樣性，最終實現作物增產的目的。

關鍵詞：生物有機肥;土壤養分;土壤酶活;土壤生物多樣性

中圖分類號：S156.93文獻標識碼：A文章編號：1000-4440（2020）02-0325-11

Abstract： In order to investigate the effects of organic fertilizers on the improvement of the barren soil in Yellow River alluvial region， the soil in Binhai County， Jiangsu province was used as experimental soil. Effects of common organic and bioorganic fertilizer at different application levels （0 kg/hm2， 2 250 kg/hm2， 4 500 kg/hm2， 6 750 kg/hm2） on soil nutrient contents， enzyme activities， microbial diversity and maize yield were studied. The results showed that the application of two organic fertilizers produced similar effects on soil nutrients under the same application level in a growing season. The content of available nutrient in the soil applied with organic fertilizer at the seedling stage was higher than that of the control， and there was a positive correlation between the fertilizer amount and the content of available nutrient in a certain range. No significant difference was found in soil invertase activities during harvest stage， but the enzyme activities in the treatment of bio-organic fertilizer BOF2 were significantly higher than those in control. Urease activities were positively correlated with the contents of alkaline hydrolytic nitrogen， available potassium and organic matter. The alkaline phosphatase activities were significantly correlated with the contents of available phosphorus and available potassium. The application of organic fertilizer and bio-organic fertilizer increased the abundance of microorganisms in the soil， and the bio-organic fertilizer was more effective. When the application amount of bio-organic fertilizer was 2 250 kg/hm2 and above， the soil microbial population structure would be significantly changed. When the application amount of common organic fertilizer was 6 750 kg/hm2， the soil microbial population structure would be significantly changed. There was significant difference between the treatment of 6 750 kg/hm2 BOF3 and the control. It can be concluded that the application of organic fertilizer in the barren soil in Yellow River alluvial area， especially the application of bio-organic fertilizer， can significantly improve soil nutrients， increase soil enzyme activities and soil microbial diversity， and ultimately achieve the purpose of increasing crop production.

Key words：bio-organic fertilizer;soil nutrients;soil enzyme activity;soil microbial diversity

截至2014年，中國的耕地面積僅為1.585 5×109 hm2，遠低于2006年設定的1.8×109 hm2耕地紅線[1]。以江蘇省為例，1999-2014 年耕地面積逐年減少[2]，城市化的推進促使耕地非農化面積日益擴大。尋求新的儲備耕地，守住耕地紅線，保證國家糧食安全迫在眉睫。黃河故道橫貫江蘇省北部的徐淮平原，沿線覆蓋著5～10 m厚的黃泛沉積物，由于土質沙、通氣性強、保水保肥性能差[3]，是典型的低產土壤。黃泛沖積區（棄耕）廣泛分布于江蘇省北部沿海地區，在全省耕地總面積中占比達5%左右，是蘇北補充耕地的重要后備力量。因此，采用合理施肥、耕作措施，對改良該地區土壤理化性狀以及提高土壤肥力具有重要意義。

有機肥是以動物糞便及植物枯落物為底物進行發酵生產出的一種肥料。而生物有機肥是在此基礎上添加某些特定有益微生物而衍生出的一種新型有機肥。有機肥自身含有豐富的有機質和養分，合理施用有機肥可以顯著改善貧瘠土壤的理化及生物性狀[4-5]，從而解決貧瘠土壤肥效差、漏水漏肥的問題，提高土壤肥力，最終實現農業增產[6-7]。與普通有機肥相比，生物有機肥中還含有豐富的酵母菌、乳酸菌、纖維素分解菌和固氮菌等有益微生物和功能菌，這些微生物的存在能有效改善根系土壤環境，對土壤的改良效果更顯著[8-9]。但目前中國農業生產中生物有機肥使用的并不多，主要原因包括菌種開發力度小，肥料成本高，普通群眾對于生物有機肥的長期效應缺乏了解等。本研究的主要目的是探討不同施用量條件下生物有機肥對黃泛沖積區貧瘠土壤養分、土壤酶活性及微生物多樣性的影響，為黃泛沖積區貧瘠土壤改良和耕地質量提升提供科學依據。

1材料與方法

1.1供試土壤

盆栽試驗土壤采自江蘇省鹽城市濱?？h黃河灣公司大田，取深度為0～20 cm表層土，風干磨碎過2 mm篩，稱取相同質量分別裝盆。對處理前盆栽土壤基本性質進行測定，結果如表1所示。供試土壤為黃褐土，呈堿性，養分含量低，其中土壤有機質含量僅5.57 g/kg。

1.2玉米品種及肥料

試驗所用普通有機肥和生物有機肥為南京寧糧生物有限公司生產，兩種有機肥全氮、磷、鉀含量一致，分別為全N 3%、全磷（以P2O5計）1%、全鉀（以K2O計）2%，總養分≥5.0%。另外，普通有機肥有機質≥45%，腐殖質25%;生物有機肥有機質≥55%，1 g有效活菌數≥2.0×107。試驗過程中所用追肥為綠聚能復合肥，全氮、磷、鉀含量分別為20%（以N計）、14% （以P2O5計）、6% （以K2O計）。供試玉米品種為黎樂66。

1.3試驗設計

預試驗結果表明：供試土壤非常貧瘠，而有機肥養分釋放慢，如采用等N量試驗設計，純有機肥處理作物生長會受到嚴重影響，產量降低70%以上。因此，本試驗采用在正常施化肥的基礎上，增施有機肥的設計。試驗共設置7個處理，以單施化肥為對照，施用量為750 kg/hm2;施用化肥加普通有機肥和生物有機肥各3種施用量處理（2 250 kg/hm2、4 500 kg/hm2、6 750 kg/hm2），以上每個處理重復3次，共21盆，具體見表2。試驗采用內徑為26 cm、高25 cm的圓形塑料盆，每盆裝土8 kg，土層厚度為20 cm， 每盆種植2株玉米。盆栽試驗在江蘇省農業科學院溫室大棚內進行。

1.4栽培管理

1.4.1水分管理在移栽玉米之前，每盆先澆水至土壤田間最大持水量，然后選取事先育好的大小、長勢均一的玉米苗移栽到盆中，每盆2株。此后，每2～3 d灌溉1次，每次均澆至田間最大持水量。

1.4.2施肥管理在玉米移栽前分別將化肥和有機肥按照不同處理要求與土壤進行混合作為基肥，抽穗期根據田間施肥量每盆追施2 g N（相當于375 kg/hm2 N）。

1.4.3采樣和測定方法試驗過程中，分別在玉米苗期和收獲期采集土壤樣品，測定土壤基本理化性質，收獲期加測土壤酶活性和微生物多樣性。土壤有機質含量采用重鉻酸鉀容量法外加熱法測定[10]。土壤總氮含量采用凱氏定氮法測定[11]。土壤總磷含量采用鉬銻抗比色法測定[12]。土壤總鉀含量采用坩堝消煮乙酸銨浸提法測定[13]。土壤堿解氮含量采用堿解擴散吸收法測定[14]。土壤速效磷含量測定：釆用H2SO4-HCl浸提，鉬銻抗比色法測定[15]。土壤速效鉀含量測定：釆用NH4-AC浸提，原子吸收分光光度法測定[16]。土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性的測定分別參照豐驍等[17]、李朝英等[18]和石春芳等[19]的方法。土壤生物多樣性測定：試劑盒提取土壤DNA后采用高通量測序16s rRNA方法進行測定，檢測合格的土壤樣品DNA經過PCR 擴增、混樣、建庫，采用Illumina Hiseq 2500 高通量測序平臺基因V4 區對樣品進行測序，OTU聚類和物種分類，分析微生物多樣性和群落結構等。

1.5統計分析

數據處理及分析和圖形制作采用Excel2003、Origin8.0和Spss16.0完成。用R語言分析微生物多樣性數據，運用Canoco 軟件進行環境因子對微生物群落結構影響程度的統計分析。

2結果與分析

2.1生物有機肥對土壤養分的影響

結果（表3）顯示：與CF處理相比，玉米苗期和收獲期BOF處理和NOF處理的土壤有機質含量均顯著提高。其中BOF3處理土壤有機質含量最高，在苗期和收獲期分別較對照（CF處理）提升了34.36%和59.7%?？傮w而言，土壤中的有機質含量在收獲期比苗期有了進一步的提升。與CF處理相比，BOF、NOF處理土壤全氮含量有一定的提升。收獲期全氮含量較苗期有所上升。苗期BOF與NOF處理土壤堿解氮含量分別與CF處理有顯著性差異，且同種有機肥下施肥量與土壤中堿解氮含量呈正相關關系。所有處理中NOF3處理的堿解氮含量最高，與CF處理相比增加了54.79%。收獲期土壤堿解氮含量顯著下降，除BOF1處理外BOF、NOF處理與CF處理相比均無顯著性差異。造成這一現象的原因可能是由于有機肥及生物有機肥中的堿解氮基本被消耗完全，后期堿解氮含量逐漸趨于和CF處理相同。由于施肥處理時間短，所以對土壤中堿解氮含量提升存在短暫性，并不能使其保持在一個相對穩定的范圍內，波動較大。苗期各處理土壤中全磷含量除BOF3處理外，其他處理與CF處理相比均無顯著性差異。相比之下，收獲期土壤中總磷含量顯著提高，BOF、NOF處理的全磷含量與CF處理相比顯著提高。除NOF3處理外，苗期各處理土壤中的速效磷含量無顯著差異。雖然各處理土壤速效磷含量差異不顯著，但可以看出，隨著有機肥及生物有機肥施肥量的增加，土壤中速效磷含量也會隨之增加。與苗期相比，收獲期土壤中的速效磷含量顯著下降。收獲期除BOF2處理與CF處理存在顯著性差異外，其他處理與CF處理無顯著性差異。土壤全鉀含量的測定結果表明，苗期除NOF3處理與CF處理有顯著性差異外，其他處理與CF處理無顯著性差異。收獲期NOF1、NOF2處理全鉀含量與CF處理之間存在顯著性差異，其中NOF1處理全鉀含量最高，較CF處理增加30.74%。苗期各處理土壤中速效鉀含量無顯著性差異。收獲期BOF2處理土壤速效鉀比CF處理顯著性增加，其他處理與CF處理差異不顯著。

2.2生物有機肥對土壤酶活性的影響

玉米收獲期分別測定了土壤脲酶、堿性磷酸酶和蔗糖酶活性，測定結果如圖1所示。所有處理中僅BOF2處理的脲酶活性顯著高于CF處理。與脲酶活性相似，有機肥處理有提高土壤堿性磷酸酶活性的趨勢，但僅BOF2處理的堿性磷酸酶活性顯著高于CF處理。各處理間土壤蔗糖酶活性均無顯著性差異，但施用有機肥仍具有提高土壤蔗糖酶活性的趨勢，表明生物有機肥對土壤酶活性有一定的促進作用[20-21]。將3種酶活性與各項土壤指標測定結果進行相關分析，結果表明，土壤脲酶活性與土壤堿解氮、速效鉀和有機質含量呈顯著相關，土壤堿性磷酸酶活性與土壤速效磷、速效鉀含量具有顯著相關性，土壤蔗糖酶活性與各項土壤理化指標均不存在顯著相關性（表4）。

2.3生物有機肥對土壤生物多樣性的影響

2.3.1土壤原核微生物物種豐度為便于分析比較，將同種有機肥的3個水平處理OTU數值整合繪制Venn 圖（圖2）。如圖2所示，3種處理產生OTU總數為8 831個，其中共同包含的OTU 數為4 476，占總OTU數量的50.69%。其中， CF處理共得到6 489個OTU，NOF處理共得到6 311個OTU，BOF處理共得到7 150個OTU。CF處理中特有的OTU 為558個，占總OTU 數量的8.60%;NOF處理中特有的OTU 為705個，占總OTU數量的11.17%;BOF處理中特有的OTU 為925個， 占總OTU數量的12.94%。表明3個處理組原核微生物的群落結構差異較大。分別將3個處理兩兩比較發現， NOF處理和BOF處理共有的OTU為5 188個; NOF處理和CF處理共有的OTU最少，為4 898個; BOF處理和CF處理共有的OTU最多， 為5 513個。

2.3.2土壤原核微生物群落組成及相對豐度門分類水平上， 不同有機肥處理下原核微生物群落組成及相對豐度見圖3。從圖3可知， 7個處理土壤原核微生物群落在門水平上的組成基本相同， 但平均相對豐度所占比例有所不同。各處理中原核微生物類群相對豐度排名前10 的有奇古菌門（Thaumarchaeota，占39.81%）、擬桿菌門（Bacteroidetes， 占20.65%）、藍細菌門（Cyanobacteria，占11.79%）、變形菌門（Proteobacteria， 占7.30%）、綠彎菌門（Chloroflexi， 占5.19%）、放線菌門（Actinobacteria， 占3.49%）、酸桿菌門（Acidobacteria， 占3.72%）、廣古菌門（Euryarchaeota，占1.91%）、疣微菌門（Verrucomicrobia， 占0.59%）和浮霉菌門（Planctomycetes， 占1.61%），它們占總類群的93.79%～97.18%。其中， 奇古菌門、擬桿菌門和藍細菌門為優勢菌群， 分別占3個處理平均相對豐度10%以上，其他7個菌門的平均相對豐度較低， 所占比例均小于10.0%。統計分析結果顯示，當有機肥用量達4 500 kg/hm2及以上時，土壤中奇古菌門相對豐度與CF處理相比有所增加，但僅BOF3處理中奇古菌門的相對豐度顯著高于CF處理。綠彎菌門在BOF2處理與CF、BOF3、NOF1、NOF2、NOF3處理平均相對豐度達到顯著差異水平（P<0.05）外， 其他菌門在7個處理中均未有明顯差異（P>0.05）。以上結果表明，與其他處理相比，施用生物有機肥6 750 kg/hm2顯著增加了奇古菌門、綠彎菌門的相對豐度， 其他原核微生物門的相對豐度在7個處理間尚未有明顯差異。

科水平上，不同施肥處理下原核微生物群落的組成及相對豐度如圖4所示。在科水平上，7個處理中原核微生物類群的平均相對豐度均小于75.0%， 其中Nitrososphaeraceae科是7個處理共同的優勢菌群（占30.58%以上），在BOF3處理中的相對豐度最高，為46.88%;其次是Chitinophagaceae科（占9.85%以上），在CF處理中的相對豐度最高，為31.50%。與門水平相比，科水平下未被分類的原核微生物類群占25%以上。在7種處理的土壤樣品中， 未分類的原核微生物成了重要的類群之一，說明隨著分類的細化，相關數據庫中可用信息量越來越少， 同時也說明土壤中含有一定數量的潛在原核微生物類群。以上結果表明，施用有機肥，尤其是生物有機肥可顯著增加土壤中Nitrososphaeraceae科的相對豐度，且隨著施用量的增加其相對豐度呈增加的趨勢。

使用Qiime 軟件計算Unifrac 距離，并基于Weighted Unifrac方法構UPGMA 樣品聚類樹，對7個處理的土壤微生物群落構成的相似性進行聚類分析， 并將聚類結果與各樣品在門水平上的物種相對豐度進行整合展示（圖5）。結果表明， 7個處理可分為2大類， 其中CF、NOF1、BOF3處理的土壤原核微生物群落組成聚于一類， 在聚類關系上趨同性較強， 而在這一大類中，CF處理和NOF1處理屬于同一亞類，親緣關系最近， BOF3處理則單獨為一亞類，與CF處理和NOF1處理親緣關系略遠。BOF2、BOF1、NOF2處理和NOF3處理土壤微生物群落組成趨于一大類， 在聚類關系上趨同性較強，其中BOF1、NOF2處理和NOF3處理屬于同一亞類，NOF2和NOF3同屬一個分支，而NOF1處理為另一個分支;BOF2單獨為一個亞類。表明不同有機肥及其施用量對土壤微生物種群結構的影響存在差異，普通有機肥施用量達到4 500 kg/hm2及以上才會對土壤微生物種群結構產生明顯影響，而生物有機肥用量為2 250 kg/hm2時就可顯著改變土壤微生物種群結構。然而，BOF3處理結果出現反常，可能是由于取樣過程中空間分布的不均勻性及復雜性造成的。

2.3.3土壤原核微生物多樣性Chao1指數和ACE指數表征物種的豐富度， 其值越高表明原核微生物群落的物種豐富度越高;Shannon指數和Simpson指數表征微生物多樣性程度，Shannon指數越高表明原核微生物群落的多樣性越高，Simpson指數與之相反; Coverage是指各樣本文庫的覆蓋率[22-24]。

表5是不同有機肥施用下土壤原核微生物的多樣性指數。從表5可以看出，7個處理文庫覆蓋率均在98%以上， 能夠較為全面地反映不同耕作措施下土壤原核微生物群落的種類和結構。統計分析結果顯示， 7個處理的Shannon指數和Simpson指數差異不顯著，表明本研究中施用有機肥未顯著改變原核微生物群落的多樣性。對于豐富度指數Chao1和ACE而言，7個處理土壤環境原核微生物群落豐富度由高到低排序為： BOF2> NOF3> NOF2> BOF1>BOF3>CF> NOF1。不同施肥處理對原核微生物群落物種豐富度的影響程度均不同， 與對照相比， 除NOF1處理外，施用有機肥增加了土壤原核微生物群落的豐富度， 其中BOF2處理和NOF3處理使得土壤中原核微生物群落的豐富度比對照顯著提高。對于同一種有機肥而言，隨著施用量增加土壤微生物群落的豐富度和多樣性呈逐漸增加趨勢;而在相同施用量水平下，生物有機肥對土壤原核微生物群落的多樣性和豐富度的提高幅度要大于普通有機肥，但BOF3處理除外。

2.3.4土壤微生物群落組成與土壤環境因子的相關性為分析不同施肥方式下土壤生境中微生物群落與土壤環境因子間的關系， 以微生物群落在門水平上的相對豐度數據為物種數據， 土壤理化性質數據為土壤環境變量，采用Canoco軟件進行CCA分析， 其排序結果如圖6所示。第1排序軸（PC1）對土壤微生物群落變化貢獻率最大， 達到56.73%; 第2排序軸（PC2）僅貢獻了土壤微生物群落變化的22.58%。PC1和PC2兩個主成分對微生物群落總變異貢獻率為79.31%， 在對微生物群落變異的解釋中起主導作用。其中， pH（r=-0.998 4）、速效氮（r=-0.949 2） 、全鉀（r=0.944 8）、全氮（r=0.996 4）與第1 排序軸的相關性較高，速效鉀（r=-0.969 8）、有機質（r=-0.858 0）、速效磷（r=-0.806 1） 、全磷（r=-0.808 8）與第2排序軸的相關性較高。表明土壤pH以及全氮、速效鉀、速效氮、全鉀、有機質含量對土壤原核微生物群落遺傳多樣性的變化起著重要作用。

7個處理的樣本中，BOF2.1、BOF2.2、BOF2.3、BOF1.2、CF3、BOF3.1、NOF3.1相距較近， 說明這7個樣本的群落結構相近;NOF3.3、NOF2.1、NOF1.3相距較近，說明這3個樣本的群落結構相近;NOF1.1、CF1、BOF3.3、BOF3.2、NOF2.2、BOF1.1、CF2相距較近， 說明這7個樣本的群落結構相近;BOF1.3、NOF2.3、NOF3.2相距較近，說明這3個樣本的群落結構相近。CF1、CF2、CF3相距較遠，NOF2.1、NOF2.2、NOF2.3相距較遠;NOF3.1、NOF3.2、NOF3.3相距較遠，NOF1.1及NOF1.3與NOF1.2相距較遠， BOF1.1及BOF1.3與BOF1.2相距較遠，說明取樣過程中空間分布的不均勻及復雜性也會影響原核微生物的群落結構。BOF2.1、BOF2.2、BOF2.3相距較近，BOF3.1、BOF3.2、BOF3.3相距較近，說明BOF2和BOF3這2個處理的3個樣本群落結構均很相近，空間分布相對均勻，變異性低?？傮w而言，施用普通有機肥處理土壤樣本之間的微生物群落結構變異較大，且與對照的微生物群落結構相近;施用生物有機肥的土壤樣本之間微生物群落結構相似度高，生物有機肥施用量達到4 500 kg/hm2可一定程度改變土壤原核微生物群落結構，但仍存在結構的相似性。

土壤微生物類群中， 以細菌居多， 通常能占70%～90%， 其種類繁多，功能多樣， 具有最為豐富的遺傳多樣性。不同耕作施肥方式對土壤微生物群落結構、種類、數量存在一定的影響。采用高通量測序技術對土壤原核微生物16S rRNA 基因的V4高變區進行擴增測序分析， 結果表明，7種處理在97%的相似度水平上， 共產生8 831種屬分類水平的原核微生物， 此外測序還發現了許多未被分類的原核微生物， 需通過深度測序或利用其他先進手段對微生物進行更細致地分類研究。在門分類水平上， 土壤主要優勢菌群為奇古菌門（Thaumarchaeota，占39.81%）、擬桿菌門（Bacteroidetes， 占20.65%）和藍細菌門（Cyanobacteria，占11.79%），其中奇古菌門的豐度最高。

2.4生物有機肥對玉米生物指標及產量的影響

收獲期測量玉米的株高及莖粗，陳NOF1處理，其他處理間未發現顯著差異。對于玉米產量，BOF3處理與CF處理間存在顯著差異，除此以外其他的BOF處理與NOF處理組雖產量較CF處理高，且隨著施肥量的增加而提高，但無顯著差異。在同等有機肥施肥量的條件下，生物有機肥的增產效果更顯著（表6）。

3討論

有機質含量是衡量土壤肥力的重要指標[25-27]。其疏松多孔而又吸水的特性可以用來改善土壤的物理性質，調節土壤的水氣平衡[28-29]。有機質在自然環境中常以膠膜的形式存在，這有利于陰陽離子的吸附，從而提高土壤的緩沖性。有機質作為養分轉化的動力，其對于生態系統也同樣具有顯著的作用[30-31]。通過采集盆栽試驗苗期與收獲期土壤，分析基本養分指標后發現：當有機肥及生物有機肥的施用量達到4 500 kg/hm2及以上時，均可顯著提高土壤中有機質的含量;在玉米苗期，相同的施用量條件下2種有機肥對于土壤中有機質含量的提升效果相近，但到了收獲期生物有機肥對土壤有機質的提升作用更加顯著。王立剛等7年的試驗結果顯示長期施用生物有機肥能顯著提高土壤有機質含量，且提升效果較普通有機肥更為明顯[32]。劉國偉研究了長期施用生物有機肥對土壤理化性質影響，結果表明施用生物有機肥能顯著提高土壤有機質含量，且隨時間的推移有機質含量會穩定在一個較高的含量范圍[33]。

合理的土壤養分狀態是保證作物良好生長的前提[34-35]，氮是土壤中養分供給三大元素之一。本試驗結果顯示，BOF處理與NOF處理組的堿解氮含量均呈苗期上升、收獲期下降的趨勢，這與作物生長周期對氮元素的需求相吻合。處理組內施肥量與土壤中的含氮量呈正相關，這與蘇娜等相關研究結果一致[36]。磷是作物生長過程中必不可少的元素，有研究結果顯示施用有機物料能降低土壤對磷的固定，提高有效磷的含量[37]。本研究結果顯示，苗期BOF處理與NOF處理較CF處理速效磷含量均有一定程度的提升，但各處理之間并未出現顯著差異。鉀元素在土壤中的含量較高，但隨著糧食產量的不斷提升，中國土壤中的鉀元素逐漸出現虧缺現象，以往的研究結果也顯示適當提高土壤中的鉀含量對增產有促進作用[38]。在本研究中，苗期各處理間速效鉀含量無顯著差異，收獲期僅BOF2處理與CF處理間存在顯著差異?？梢娛┯糜袡C肥對土壤氮、磷、鉀含量均有不同程度的提升作用，其中對土壤氮的影響最為明顯。等量的生物有機肥與普通有機肥在養分上對土壤的作用效果差異并不明顯，但可以發現施肥量與土壤中各種養分含量有一定的正相關關系。在對作物產量進行測定時發現，BOF3處理的產量與CF處理具有顯著差異。

環境中的各種生物在其代謝過程中會產生不同的代謝產物，其中就包括酶。酶能催化一系列的化學反應，推動土壤的代謝[39]。在實際生產實踐中常用脲酶的活性來評定土壤中氮的供給能力[40]。本研究中對脲酶活性的分析結果表明，土壤脲酶活性與土壤有機質含量存在正相關關系，這與以往的試驗結果相吻合[41-42]。對脲酶進行單獨分析后發現，BOF2處理脲酶活性顯著高于CF處理和NOF處理，由此可以推測，短期條件下生物有機肥能提高脲酶的活性，這與相關研究結果一致[43] 。前人研究結果表明，土壤中C/N比越低越有利于有機質的積累。本研究結果顯示，土壤脲酶活性與堿解氮含量呈顯著正相關關系，與全氮含量呈一定正相關，因此生物有機肥通過提高土壤脲酶活性從而增加土壤氮含量，降低C/N比進而促進土壤有機質的積累。土壤堿性磷酸酶是一種水解性酶，它能加速土壤脫磷，提高土壤磷素的有效性，試驗結果表明速效磷含量與堿性磷酸酶的活性存在正相關關系。對收獲期土壤速效磷的測定結果顯示BOF2處理的含量最高，各處理與CF處理比較僅有BOF2處理存在顯著差異。有相關研究結果顯示有效磷過高會對磷酸酶起到抑制作用[44]，所以以磷酸酶活性作為參考評價土壤肥效時應考慮是否存在抑制的現象。

微生物在其生長代謝過程中會對土壤的各項性質產生影響，土壤理化性質的變化也會直接或間接影響土壤微生物群落結構的組成[45-47]。因此微生物多樣性被認為是評價自然或人為干擾引起土壤變化的重要指示因子[48-49]。本研究結果顯示，施用生物有機肥能有效提高土壤微生物的豐富度，其中奇古菌門所占比例最高，這與蘇婷婷[50]等的研究結果相一致。奇古菌門在自然界中的碳氮循環中起到非常重要的作用[51-52]。在本研究中，生物有機肥施用量為4 500 kg/hm2以上時微生物豐富度會顯著提高，菌群數量增加，這有利于提高土壤微生物活性，進而促進整個土壤生態的平衡穩定[53-54]。有研究結果顯示，土壤有機質含量與微生物數量呈極顯著相關關系[55]。試驗結果顯示，收獲期較苗期土壤的有機質含量有一定的提升，原因可能是施肥后期生物有機肥中的生物成分提高了土壤中的微生物數量，使得微生物將無機物合成為有機物，轉化有機物的作用增強。因此，微生物和土壤有機質之間具有相互促進作用和協同發展的關系。黃泛沖積區自生土壤的養分貧瘠，微生物數量較少及群落組成相對單一，通過施用生物有機肥可以有效提高當地土壤生物的多樣性，從根本上改善土壤微環境，從而改良土壤，提升地力。

施用普通有機肥和生物有機肥均可提高土壤有機質和氮、磷、鉀養分的含量，且隨著施用量的增加作用更加明顯。相同施肥量水平下2種有機肥對土壤養分的影響差異不大。與普通有機肥相比，生物有機肥對土壤酶活性有更好的提升作用，且隨著施用量的增加土壤酶活性隨之增加。施用普通有機肥及生物有機肥可以不同程度增加土壤中微生物的豐富度，而生物有機肥對土壤微生物的影響更為顯著。生物有機肥與普通有機肥均具有使作物增產的效果，其中生物有機肥增產效果更加顯著，當施用量達6 750 kg/hm2時產量顯著高于對照?？梢?，黃泛沖積區貧瘠土壤在施用有機肥，特別是施用生物有機肥后土壤理化性狀可顯著改善，土壤酶活及土壤微生物多樣性也隨之提高，最終實現增產的目的。

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