施用有机肥对中国农田土壤微生物量影响的整合分析

【目的】施用有机肥能促进农田土壤微生物的生长和繁殖,进而提高土壤肥力。然而,在全国尺度上量化施用有机肥对农田土壤微生物生物量碳(SMBC)和氮(SMBN)含量的影响研究极其缺乏。因此,探明不同气候和土壤条件下有机肥施用后农田SMBC和SMBN的变化规律,可为不同地区合理施用有机肥、提高土壤肥力和微生物活性提供理论依据。【方法】本研究搜集1990年至2017年已发表的文献共70篇(336和222个相对独立的数据分别涉及SMBC和SMBN),结合整合分析(Meta分析)从不同气候类型、土地利用类型和土壤p H水平3个方面定量阐述了有机肥施用相比不施肥或化肥对中国农田SMBC和SMBN含量的影响程度。【结果】与不施肥比较,施用有机肥后土壤SMBC和SMBN的含量分别提高128.1%和70.2%;与施用化肥比较,施用有机肥后土壤SMBC和SMBN含量分别提高57.1%和34.2%。与施用化肥比较,在亚热带季风区施用有机肥可以大幅度提高SMBC(66.7%)和SMBN含量(57.5%),且显著高于温带大陆气候区(SMBC:26.0%;SMBN:20.9%),而在温带季风气候区SMBC和SMBN含量则分别提高了37.0%和56.7%。不同土地利用类型下,施用有机肥比施用化肥能显著提高水田SMBC和SMBN的含量(69.1%和67.1%),且提高幅度均高于旱地(34.7%和26.4%)和水旱轮作(50.2%和63.9%)。此外,与施用化肥比较,中性土壤(68的碱性土壤和p H<6的酸性土壤(29.4%和44.4%);SMBN含量提高了63.7%,亦显著高于碱性和酸性土壤(分别为21.9%和45.5%)。同时,SMBC和SMBN含量分别与来自有机肥的年均碳、氮投入量呈显著正相关。【结论】施用有机肥可显著提高SMBC和SMBN的含量,但不同土地利用类型、气候类型和土壤p H下的提升幅度不同,因此,施用有机肥时应综合考虑不同地区的气候和土壤条件。