生物炭施用下潮土团聚体微生物量碳氮和酶活性的分布特征

[目的]探究生物炭配施化肥对不同粒级团聚体中微生物量碳、氮(MBC、MBN)含量和胞外酶活性的影响,分析影响团聚体胞外酶活性变化的主控因素,为提升土壤质量提供科学依据.[方法]田间微区试验在河南现代农业研究基地进行,供试土壤为石灰性潮土.设置4个处理:不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施生物炭(BC)和生物炭配施化肥(BC+NPK),生物炭是以花生壳为原料高温裂解制备而成,仅在试验开始前施用一次,化肥每季均施用.试验开始于2017年小麦季,于2019年9月玉米收获后采集耕层土壤样品,测定土壤养分含量,分析各粒径团聚体MBC、MBN含量和酶活性.[结果]与CK相比,NPK处理可显著提高耕层土壤有效磷、速效钾和硝态氮含量,BC处理可显著提高有机碳和全氮含量,BC+NPK处理则显著提高了以上各指标含量.与CK相比,BC处理显著降低了粒径2～0.25 mm团聚体MBN含量,并明显增加了该粒径的MBC/MBN值;BC+NPK处理显著增加了粒径>2 mm和0.25～0.053 mm团聚体中MBC含量(增幅分别为59.57％和34.68％),也增加了耕层土壤、粒径>2 mm和2～0.25 mm团聚体中MBN含量(增幅分别为17.33％、42.24％和19.28％).与CK相比,NPK、BC和BC+NPK处理均显著增加粒径>2 mm团聚体微生物熵,而BC和BC+NPK处理则显著降低了耕层土壤、粒径2～0.25 mm和0.25～0.053 mm团聚体微生物熵.与CK相比,NPK和BC+NPK处理均显著提高了粒径2～0.25 mm和0.25～0.053 mm团聚体中β-葡糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、α-葡糖苷酶和β-木糖苷酶活性;在粒径>2 mm团聚体中,仅BC+NPK处理明显提高了该四种酶的活性.与CK相比,NPK和BC+NPK处理均明显提高了粒径>2 mm团聚体中脲酶活性及粒径0.25～0.053 mm团聚体中乙酰氨基葡糖苷酶活性,仅BC+NPK处理可显著提高粒径>2 mm和0.25～0.053 mm团聚体中亮氨酸氨基肽酶活性.团聚体酶活性变化与MBC、MBN含量以及MBC/MBN值显著相关.粒径>2 mm团聚体中酶活性变化与微生物熵、全氮和MBC含量均显著相关,粒径2～0.25 mm团聚体中酶活性变化与MBC/MBN值显著相关,而粒径0.25～0.053 mm团聚体中酶活性变化与MBC含量显著相关.[结论]生物炭与化肥配施有利于土壤碳的固存,改善土壤微环境,提升土壤质量,且生物炭添加到土壤中有较长的后效.