有机肥替代化肥氮素调控胶园土壤有机碳矿化与团聚体稳定性OA

【目的】明确不同比例有机肥替代化肥氮素对海南胶园土壤有机碳(SOC)矿化、团聚体结构及微生物群落的综合影响,揭示其作用机制,并筛选最佳有机肥替代比例,进而为提升胶园土壤质量与固碳能力提供科学依据。【方法】在海南橡胶园开展田间试验,共设置6个处理:只施磷钾肥作为无氮对照(CK);单施化肥(NPK);以及有机肥分别替代25%、50%、75%、100%化肥氮量处理(分别记作M_(25)、M_(50)、M_(75)和M_(100))。采集0—10和10—20 cm土层土壤,开展SOC矿化培养试验,并利用一阶动力学方程计算矿化潜势(C_(0))、矿化速率和矿化比值(C_(0)/SOC);采用湿筛法分离各粒径团聚体并测定其SOC含量;采用高通量测序技术分析土壤微生物群落组成。【结果】1)相较于NPK处理,有机肥替代化肥提高SOC累积矿化量与C_(0),显著降低C_(0)/SOC;其中,M_(50)处理下0—10和10—20 cm土层中SOC累积矿化量较CK处理分别提高4.3%和6.6%,0—10 cm土层C_(0)较NPK处理增加7.3%,在0—20 cm土层C_(0)/SOC较NPK处理降低20.3%~21.5%。2)各处理土壤大团聚体(>0.25 mm)占比57.4%~64.5%。M_(50)处理0—10 cm土层团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)分别为0.79和0.51 mm,较NPK处理分别增加7.5%和21.4%,并促进SOC在0—10 cm土层大团聚体中富集,其含量较NPK处理提高129.0%。3)细菌群落中,0—10 cm土层中M_(50)处理下厚壁菌门相对丰度较NPK处理增加193.5%,除M_(75)处理外,拟杆菌门相对丰度随有机肥替代比例增加呈上升趋势(较NPK处理增加54.6%~80.0%);真菌群落中,NPK处理较CK处理降低10—20 cm土层子囊菌门相对丰度25.0%,在0—20 cm土层中,4种有机肥替代处理下子囊菌门丰度较NPK处理增加8.8%~41.9%。相关性分析结果显示,SOC累积矿化量与水稳性团聚体比例(R_(0.25))、MWD、GMD及SOC含量呈显著正相关,与C_(0)/SOC显著负相关;子囊菌门相对丰度与R_(0.25)、MWD和GMD显著正相关(P<0.05)。【结论】有机肥替代化肥通过调控微生物群落、促进大团聚体形成与SOC富集,增强胶园土壤碳汇能力与团聚体稳定性,其中有机肥替代50%化肥氮量(M_(50))为海南胶园土壤可持续管理的最优施肥方案。