平懷香，崔建宇，陳 碩，魏露露，陳 清，張德龍

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193；2.上海農(nóng)樂(lè)生物制品股份有限公司，上海 201419)

生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)利用生態(tài)學(xué)和化學(xué)計(jì)量學(xué)研究活性有機(jī)體及生態(tài)系統(tǒng)中碳氮磷(CNP)養(yǎng)分計(jì)量關(guān)系以探求其化學(xué)元素平衡和能量流通關(guān)系，可用來(lái)分析有機(jī)體的功能特性、生理行為等[1]和限制性養(yǎng)分元素的判定[2]。土壤有機(jī)碳、全氮、全磷比值作為評(píng)估土壤中養(yǎng)分狀況的潛在指標(biāo)[3]，可以準(zhǔn)確判斷土壤中有機(jī)質(zhì)的分解程度、磷素礦化能力等，常用于自然生態(tài)系統(tǒng)的研究[4]。王晶苑等[5]探究了4種森林生態(tài)系統(tǒng)中植物與凋落物 CNP 比率。化學(xué)計(jì)量學(xué)在環(huán)境因子與生物體結(jié)構(gòu)元素之間計(jì)量關(guān)系的應(yīng)用也是屢見(jiàn)不鮮[6]。有研究對(duì)比了不同海拔山地雨林C/P和N/P[7]，以及不同植被區(qū)的土壤化學(xué)計(jì)量演變特征[8]。耕地土壤具有較大的空間異質(zhì)性，使土壤中養(yǎng)分的化學(xué)計(jì)量特征更加復(fù)雜，微生物量也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化，其中施肥方式是導(dǎo)致這種異質(zhì)性的重要原因之一。有研究表明，長(zhǎng)期有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施條件下C/N值降低，磷肥施用下C/P值降低，撂荒處理N/P值則顯著高于其他處理[9]。這可能是因?yàn)槭┓矢淖兞送寥浪釅A度，抑制微生物生命活動(dòng)，從而影響了土壤微生物量碳氮磷的化學(xué)計(jì)量學(xué)特征[10]。

土壤微生物量碳氮磷(MBC、MBN、MBP)參與養(yǎng)分有機(jī)-無(wú)機(jī)轉(zhuǎn)化過(guò)程，表征土壤中物質(zhì)代謝強(qiáng)度[10]。土壤微生物代謝和動(dòng)植物殘?bào)w分解產(chǎn)生的胞外酶能夠參與土壤生化反應(yīng)和物質(zhì)循環(huán)過(guò)程，其活性也對(duì)農(nóng)業(yè)管理措施存在響應(yīng)，所以也經(jīng)常用于指示土壤質(zhì)量變化。不同的施肥制度會(huì)改變土壤微生物量、區(qū)系組成和代謝過(guò)程產(chǎn)生的酶數(shù)量和活性[11-16]。蔗糖酶活性反映土壤有機(jī)碳累積與分解轉(zhuǎn)化規(guī)律[17]；磷酸酶將有機(jī)磷酯水解為無(wú)機(jī)磷后被植物利用；脲酶將酰胺態(tài)有機(jī)氮化物水解為無(wú)機(jī)氮，其活性高低取決于土壤微生物及土壤有機(jī)質(zhì)含量，與土壤肥力密切相關(guān)；過(guò)氧化氫酶活性表征土壤總的生物學(xué)活性和肥力狀況[18]。

在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，土壤養(yǎng)分-微生物量-土壤酶活性之間相互作用，聯(lián)系緊密。但目前少有研究將土壤養(yǎng)分、微生物量化學(xué)計(jì)量比和相關(guān)酶活變化聯(lián)系起來(lái)。本研究通過(guò)文獻(xiàn)整合分析我國(guó)耕地土壤中不同施肥制度對(duì)土壤養(yǎng)分、微生物量CNP化學(xué)計(jì)量比和與之相關(guān)的土壤酶活變化之間的關(guān)系，探究施肥對(duì)土壤養(yǎng)分平衡關(guān)系的影響，明確土壤養(yǎng)分-微生物-酶活性體系對(duì)不同施肥制度的響應(yīng)情況，旨在為科學(xué)施肥、減少化肥污染提供新思路。

1 材料和方法

1.1 數(shù)據(jù)收集

檢索2000—2020年公開(kāi)發(fā)表的關(guān)于耕地土壤施肥后養(yǎng)分變化情況的中英文數(shù)據(jù)庫(kù)(中文數(shù)據(jù)庫(kù)包括中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)和百度學(xué)術(shù)，英文數(shù)據(jù)庫(kù)為Web of Science)。中文檢索關(guān)鍵詞為“耕地土壤、施肥、微生物量碳氮磷、土壤酶活性、碳氮磷化學(xué)計(jì)量比”，英文檢索關(guān)鍵詞為“soil microbial biomass、CNP stoichiometry、soil enzyme activity、fertilizer”，獲得相關(guān)文獻(xiàn)328篇(中文文獻(xiàn)63篇，英文文獻(xiàn)13篇)。

直接從文獻(xiàn)中獲取不同施肥處理下作物成熟期土壤碳氮磷和微生物量化學(xué)計(jì)量比數(shù)據(jù)，或通過(guò)收集土壤性質(zhì)的數(shù)據(jù)(土壤有機(jī)碳(SOC)、土壤全氮(TN)、土壤全磷(TP)、微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP))，計(jì)算出質(zhì)量比。由于各地施肥情況復(fù)雜，故將不同的施肥情況分為三類：?jiǎn)我换?SF，氮肥、磷肥、鉀肥)、復(fù)合肥(CF，氮肥和磷肥、氮肥和鉀肥、磷肥和鉀肥、氮磷鉀復(fù)合肥)、化肥有機(jī)肥配施(MF)。此外，還收集蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和過(guò)氧化氫酶活性。輪作制度、土地利用類型、土壤酸堿度也是影響施肥對(duì)微生物碳氮磷化學(xué)計(jì)量特征及酶活性的重要指標(biāo)，故同時(shí)納入數(shù)據(jù)庫(kù)。

所納入文獻(xiàn)必須符合以下標(biāo)準(zhǔn)：

①只選擇耕地土壤的試驗(yàn)，包括農(nóng)田、溫室大棚和盆栽等。②在肥料施用試驗(yàn)中只添加相應(yīng)的肥料(氮磷鉀肥、有機(jī)肥等)，不添加其他元素調(diào)理劑或罕見(jiàn)的改良劑。③報(bào)告了土壤碳氮磷、土壤微生物量碳氮磷、土壤酶活性或其中一種的平均值、樣本量、標(biāo)準(zhǔn)誤差或標(biāo)準(zhǔn)偏差。④主要包括作物成熟期采集的表層土壤(0～20 cm)的數(shù)據(jù)。⑤原始數(shù)據(jù)可以從原稿中獲得(從圖表中直接獲取或通過(guò)GetData Graph Digitizer軟件提取)，若原始數(shù)據(jù)中有機(jī)碳用有機(jī)質(zhì)表示，則將土壤有機(jī)質(zhì)除以1.724轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳含量。

去重后獲得文獻(xiàn)224篇，然后閱讀文題和摘要進(jìn)行初步篩選剩余116篇，閱讀全文和質(zhì)量評(píng)價(jià)后剩余文獻(xiàn)76篇。

1.2 研究方法

統(tǒng)計(jì)學(xué)指標(biāo)采用權(quán)重響應(yīng)比(Response ratios，RR)表示，并計(jì)算其 95%的置信區(qū)間(95%CI)，計(jì)算公式為：

RR=Mt/Mc

①

式①中，Mt和Mc分別代表處理組和對(duì)照組的平均值。在分析過(guò)程中，需要將RR自然對(duì)數(shù)化：

②

另外，平均值的變異系數(shù)V(Variance)、權(quán)重(Weighted factor，Wij)、 權(quán)重響應(yīng)比(Weighted response ration，RR++)、RR++的標(biāo)準(zhǔn)誤(S)以及其 95%CI可按如下公式計(jì)算：

③

Wij=1/V

④

⑤

⑥

95%CI=RR++±1.96S(RR++)

⑦

式③中，SDt2和SDc2分別代表處理組和對(duì)照組的標(biāo)準(zhǔn)差；nt和nc分別代表處理組和對(duì)照組的樣本數(shù)。式⑤中，m是分組數(shù)，ki是第i分組的總比較對(duì)數(shù)。95%CI可以通過(guò)(eRR++-1)×100%來(lái)轉(zhuǎn)化，若95%CI全部大于 0，說(shuō)明該變量對(duì)其因變量具有顯著的正效應(yīng)；若全部小于 0，說(shuō)明該變量對(duì)其因變量具有顯著的負(fù)效應(yīng)；若包含 0，則說(shuō)明該變量中處理與對(duì)照沒(méi)有顯著差異。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Excel 2016進(jìn)行基本處理和匯總，利用 MetaWin 2.1 軟件進(jìn)行整合分析，然后采用SPSS 22.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差(ANOVA)分析，采用 Origin 2016 繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥對(duì)農(nóng)田土壤CNP化學(xué)計(jì)量特征的影響

不同施肥措施對(duì)土壤CNP化學(xué)計(jì)量關(guān)系均有一定影響(圖1)，施用單一化肥、復(fù)合肥、化肥有機(jī)肥配施土壤中C/N平均值分別為14.1，14.8和23.2?；视袡C(jī)肥配施土壤中C/N顯著高于化肥(單一或復(fù)合)；C/P平均值分別為20.4，15.3和14.8，與C/N呈相反趨勢(shì)； N/P值普遍較低且無(wú)顯著差異，范圍在3.10～5.03，其中單一化肥(5.03)>復(fù)合肥(4.43)>化肥有機(jī)肥配施(3.10)。與施用單一化肥相比，化肥有機(jī)肥配施顯著提高了土壤C/N(P<0.05)(圖1)。

不同小寫(xiě)字母代表不同施肥的土壤C/N、C/P、N/P的差異顯著性(P<0.05)。Different letters indicate significant difference(P<0.05)of C/N，C/P and C/P with different fertilization.

圖2顯示了不同土地利用類型、土壤酸堿度、輪作制度下施肥對(duì)土壤C/N、C/P、N/P的影響。不同土地利用類型中施肥對(duì)土壤C/P、N/P影響顯著，尤其在水田中施肥會(huì)顯著降低土壤C/P、N/P(P<0.05)。在酸性土壤中，施肥會(huì)提高C/N，在中堿性環(huán)境中，施肥則降低土壤C/N。對(duì)于C/P和N/P，無(wú)論是在酸性還是堿性土壤中，施肥都會(huì)導(dǎo)致其比值下降。一年兩熟的輪作制度下施肥會(huì)顯著降低土壤養(yǎng)分化學(xué)計(jì)量比，但這也可能是因?yàn)檫@種輪作制度對(duì)土壤環(huán)境的人為擾動(dòng)較大，養(yǎng)分通過(guò)其他途徑損失了一部分。

括號(hào)內(nèi)數(shù)字為樣本數(shù)。圖4，6同。Numbers in brackets indicate the number of samples.The same as Fig.4，6.

2.2 施肥對(duì)農(nóng)田土壤微生物量CNP化學(xué)計(jì)量特征的影響

施肥土壤的MBC/MBP值排序?yàn)椋夯视袡C(jī)肥配施>單一化肥>復(fù)合肥。化肥有機(jī)肥配施土壤MBC/MBP為57.4，與施用化肥時(shí)MBC/MBP差異顯著(P<0.05)(圖3)。單一化肥和復(fù)合肥土壤MBC/MBP也存在顯著差異。不同施肥措施下MBC/MBN、MBN/MBP比值較低且無(wú)顯著差異。

不同小寫(xiě)字母代表不同施肥處理MBC/MBN、MBC/MBP、MBN/MBP的差異顯著性(P<0.05)。Different letters indicate significant difference(P<0.05)of MBC/MBN，MBC/MBP and MBC/MBP with different fertilization.

施肥土壤的微生物量化學(xué)計(jì)量比在不同土地利用類型、土壤酸堿度和輪作制度均存在顯著差異(圖4)。與不施肥相比，水田中施肥顯著降低MBC/MBN(P<0.05)；旱地中施肥則顯著降低MBC/MBP和MBN/MBP(P<0.05)。堿性環(huán)境下施肥土壤MBC/MBP、MBN/MBP與不施肥相比差異顯著(P<0.05)。一年一熟時(shí)施肥顯著降低MBC/MBP，一年兩熟時(shí)施肥顯著降低MBC/MBN，MBN/MBP在2種輪作制度下均顯著降低。

圖4 不同施肥制度、利用類型、土壤酸堿度和輪作制度下土壤MBC/MBN、MBC/MBP和MBN/MBP的權(quán)重響應(yīng)比Fig.4 Weight response ration(RR++)of MBC/MBN，MBC/MBP and MBN/MBP with different fertilization，land use types，soil pH and rotation systems

2.3 施肥對(duì)農(nóng)田土壤酶活性的影響

不同施肥制度均能提高土壤蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和過(guò)氧化氫酶活性，但增幅有所不同，蔗糖酶和脲酶活性增幅最大(圖5)。與施用單一化肥相比，化肥配施有機(jī)肥顯著提高土壤中蔗糖酶、磷酸酶和過(guò)氧化氫酶活性，其中蔗糖酶活性增幅可高達(dá)100%。磷酸酶活性在單一化肥土壤中增幅為0.23 mg/(g·d)，在化肥有機(jī)肥配施土壤中增幅為0.65 mg/(g·d)。過(guò)氧化氫酶在不同施肥制度中活性穩(wěn)定，增幅不超過(guò)0.28 mg/(g·d)。

不同小寫(xiě)字母代表不同施肥處理蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和過(guò)氧化氫酶增量的差異顯著性(P<0.05)。Different letters indicate significant difference(P<0.05)of the increment of theactivities of sucrase，phosphatase，urease and catalase with different fertilization.

與不施肥相比，土地利用類型、土壤酸堿度和輪作制度均顯著提高土壤酶活性。除了 pH>8和一年兩熟條件下，施肥對(duì)過(guò)氧化氫酶活性無(wú)顯著影響(圖6)。

圖6 不同施肥制度利用類型土壤酸堿度和輪作制度下土壤蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和過(guò)氧化氫酶活性的權(quán)重響應(yīng)比Fig.6 Weight response ration(RR++)of sucrase，phosphatase，urease and catalase activities with different fertilization，land use types，soil pH and rotation systems

2.4 農(nóng)田土壤養(yǎng)分化學(xué)計(jì)量-微生物量化學(xué)計(jì)量-土壤酶活性相關(guān)性分析

表1顯示了土壤養(yǎng)分、微生物量和土壤酶活性的相關(guān)性。其中，有機(jī)碳(SOC)與微生物量碳氮磷均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與磷酸酶呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與過(guò)氧化氫酶呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。全氮(TN)與微生物量碳氮磷和脲酶活性也呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，其中與MBP的相關(guān)系數(shù)為0.85。全磷(TP)與MBN、MBP和脲酶活性呈極顯著正相關(guān)，其中與MBP的相關(guān)系數(shù)為0.72。微生物量碳氮磷與土壤酶活性也具有一定的相關(guān)相關(guān)性。MBC與磷酸酶活性極顯著正相關(guān)(P<0.05)；MBN與過(guò)氧化氫酶活性呈極顯著正相關(guān)，與蔗糖酶、脲酶活性呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；MBP與過(guò)氧化氫酶活性呈極顯著正相關(guān)，與脲酶活性呈顯著正相關(guān)，與蔗糖酶活性呈極顯著負(fù)相關(guān)。

表1 土壤養(yǎng)分、微生物量化學(xué)計(jì)量比和酶活性相關(guān)性Tab.1 Correlation between soil nutrients, stoichiometry ratio of microbial biomass, and enzyme activity

3 討論與結(jié)論

3.1 不同施肥下土壤和微生物養(yǎng)分化學(xué)計(jì)量特征

不同施肥條件對(duì)土壤C/N、C/P、N/P均有影響，這與許多研究結(jié)果[3，9]一致。單一化肥和化肥有機(jī)肥配施分別對(duì)土壤C/N、C/P影響最大。單施氮肥可以向土壤提供大量的氮素，且外源氮磷肥的施用加速了土壤中穩(wěn)定有機(jī)碳組分的分解，導(dǎo)致穩(wěn)定碳庫(kù)向活性碳庫(kù)的轉(zhuǎn)變[19]，更快地被作物利用，使得土壤中總有機(jī)碳減少。另一方面，化肥有機(jī)肥配施會(huì)改變土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，為土壤中的微生物提供充足的碳源和能源，微生物數(shù)量和活性增強(qiáng)會(huì)加速土壤中有機(jī)碳的礦化分解。與化肥和不施肥處理相比，長(zhǎng)期化肥有機(jī)肥配施C、N的積累速率比P的積累速率慢[4]，導(dǎo)致土壤磷積累過(guò)剩，降低了土壤C/N、C/P和N/P[3]。施加單一化肥提高土壤中N/P，N/P作為反映土壤磷素礦化能力的指標(biāo)，其比值越高，說(shuō)明磷的礦化能力越強(qiáng)。磷作為作物生長(zhǎng)和微生物活動(dòng)不可缺少的元素，其活性的提高有利于作物生長(zhǎng)，且會(huì)提高微生物活性從而起到改良土壤的作用。

長(zhǎng)期不同施肥處理下養(yǎng)分投入狀況的差異，會(huì)對(duì)土壤微生物的養(yǎng)分供應(yīng)造成不同程度的影響，從而影響微生物生物量碳氮磷的化學(xué)計(jì)量比[9]。王傳杰等[9]研究結(jié)果表明，不同施肥制度下土壤MBC/MBP均顯著低于撂荒處理，李春越等[10]研究也發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期施肥處理的MBC/MBP顯著低于不施肥處理，這與薈萃分析結(jié)果一致。一方面，長(zhǎng)期施肥使土壤酸化板結(jié)，通氣性差，土壤C/N降低，土壤有機(jī)碳礦化加速而使得土壤中積累的有機(jī)碳量減少，而作物生長(zhǎng)過(guò)程中消耗大量碳源卻沒(méi)有及時(shí)得到補(bǔ)充，微生物只能釋放體內(nèi)固持的碳素以供作物生長(zhǎng)，導(dǎo)致MBC含量降低。但合理的化肥有機(jī)肥配施可以提高土壤養(yǎng)分的有效性和保水能力，為微生物提供豐富的碳源，從而提高M(jìn)BC。Guo等[20]發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥處理下二氧化碳排放量、潛在礦化碳和周轉(zhuǎn)速率常數(shù)顯著增加。另一方面，因?yàn)榱追实氖┯锰峁┝艘粋€(gè)富磷環(huán)境，這時(shí)微生物生長(zhǎng)速率高。根據(jù)生長(zhǎng)速率理論，微生物會(huì)促進(jìn)富含磷元素的核糖體RNA運(yùn)作。因此，不同施肥方式下MBC/MBP均降低。在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，長(zhǎng)期單施有機(jī)肥(糞肥)和長(zhǎng)期單施化肥時(shí)MBC、MBN與不施肥處理相比均略有增加，而在施用化肥基礎(chǔ)上配合養(yǎng)分循環(huán)再利用，MBC、MBN均顯著提高[21]。薈萃分析顯示，施用單一化肥和化肥有機(jī)肥配施時(shí)MBC/MBN降低，而施用復(fù)合肥時(shí)MBC/MBN升高。這是因?yàn)闊o(wú)機(jī)氮肥和有機(jī)肥向土壤提供了大量的氮能夠調(diào)節(jié)土壤氮素的供應(yīng)能力，加強(qiáng)微生物對(duì)氮素的固持作用，而復(fù)合肥提供的營(yíng)養(yǎng)較為均衡，這種優(yōu)勢(shì)作用則不明顯。但是施肥對(duì)微生物量的影響還與肥料種類、施肥數(shù)量、施肥處理時(shí)間等有關(guān)[22]。長(zhǎng)期施肥顯著改變了微生物的整體功能結(jié)構(gòu)。施用化肥顯著增加了參與碳、氮、磷和硫循環(huán)的大多數(shù)基因的多樣性和豐度[23]，這也是微生物量化學(xué)計(jì)量變化的原因之一。

水田和旱地是中國(guó)主要產(chǎn)糧區(qū)的2種主要農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。與自然生態(tài)系統(tǒng)相比，旱地通常會(huì)導(dǎo)致土壤碳和氮的流失，而水田由于長(zhǎng)期處于淹水條件，限制了與有機(jī)物分解和C礦化相關(guān)的微生物活動(dòng)，使其土壤碳積累量較高。密集的氮肥施用和緩慢的N礦化和微生物生物量周轉(zhuǎn)是水田含N較高的原因。本研究中，水田和旱地這2種常見(jiàn)的利用方式對(duì)土壤養(yǎng)分化學(xué)計(jì)量比的影響模式相似，均降低了土壤C/N、C/P和N/P，這與Zheng等[24]的部分研究結(jié)果類似。在旱地，耕作會(huì)提高土壤孔隙度，增加通氣和碳礦化造成高碳損失，而作物收獲后殘?bào)w不能就地返回也造成了低碳輸入和高碳輸出。同時(shí)，旱地土壤中密集的磷肥施用和較低的生物有效性使得大量磷素殘留在土壤中。旱地土壤中的低碳和高磷含量是降低C/N、C/P和N/P的主要原因。淹水條件限制了水田中與較慢的有機(jī)質(zhì)分解和秸稈碳礦化相關(guān)的微生物活動(dòng)，促進(jìn)了碳積累。但是集約化管理措施(氮和磷施肥、耕作、灌溉等)以及作物殘留體的清除會(huì)干擾碳、氮的耦合，導(dǎo)致水稻土中氮和磷的積累高于碳，C/N和C/P相對(duì)較低。耕作制度與氣候條件息息相關(guān)。熱帶和亞熱帶等較溫暖和較濕潤(rùn)的地區(qū)通常為一年兩熟，而一年一熟在暖溫帶和中溫帶地區(qū)(特點(diǎn)是溫度和降雨量較低)更為常見(jiàn)。本研究中除了一年兩熟會(huì)提高M(jìn)BC/MBP外，不同輪作制度均會(huì)降低土壤養(yǎng)分和微生物量化學(xué)計(jì)量比，但一年兩熟的土壤變化更加強(qiáng)烈。這是因?yàn)闇嘏睗竦貐^(qū)初級(jí)生產(chǎn)力較高，母質(zhì)高度風(fēng)化，再加上磷淋失量較高，導(dǎo)致養(yǎng)分變化趨勢(shì)大。不同pH值環(huán)境下土壤養(yǎng)分和微生物量化學(xué)計(jì)量比具有相同的變化趨勢(shì)，說(shuō)明pH值可能會(huì)通過(guò)調(diào)控土壤中的養(yǎng)分循環(huán)而影響微生物活動(dòng)。尤其是長(zhǎng)期施肥處理后土壤酸堿度發(fā)生變化，會(huì)對(duì)微生物的生命活動(dòng)產(chǎn)生抑制作用[10]。

3.2 不同施肥下土壤酶活性變化及相關(guān)性分析

土壤酶主要來(lái)源于土壤微生物代謝和動(dòng)植物的分解，土壤中的所有生化反應(yīng)都是在土壤酶的參與下完成的，所以土壤酶活性水平可以反映土壤生物活性和土壤生化反應(yīng)強(qiáng)度[25]。不同的施肥處理措施均提高了土壤中蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和過(guò)氧化氫酶活性，這與陳桂芬等[18]的研究結(jié)果一致。因?yàn)槭┓?，尤其是化肥配施有機(jī)肥可以改善土壤物理結(jié)構(gòu)和通氣性，為微生物提供一個(gè)適宜的生長(zhǎng)繁殖條件，另外有機(jī)肥中的微生物釋放的酶隨著肥料一同進(jìn)入耕地中，增加了土壤酶的數(shù)量，從而提高了土壤酶活性。柳開(kāi)樓等[26]研究表明，化肥有機(jī)肥配施比化肥單施更有利于提高土壤酶活性，這與本研究中有機(jī)無(wú)機(jī)配施顯著提高土壤蔗糖酶、脲酶和過(guò)氧化氫酶活性結(jié)果一致。

脲酶是表征土壤速效養(yǎng)分和作物養(yǎng)分吸收的關(guān)鍵酶活性因子[27-28]，不同施肥下脲酶活性的增量無(wú)顯著差異，是因?yàn)樵诜柿贤度氲倪^(guò)程中首先要保證作物對(duì)N的需求，豐富的氮源使脲酶活性一直保持在較高水平。脲酶活性還與溶磷細(xì)菌數(shù)量密切相關(guān)[18]，本研究中，脲酶活性與TP和MBP呈顯著正相關(guān)也間接證實(shí)了這一點(diǎn)。磷酸酶活性是反映土壤有機(jī)磷轉(zhuǎn)化能力的指標(biāo)，與土壤pH值關(guān)系密切，有機(jī)無(wú)機(jī)配施可通過(guò)調(diào)節(jié)土壤pH值來(lái)增加其活性。磷酸酶活性與土壤OC和MBC呈極顯著相關(guān)性，說(shuō)明土壤中C轉(zhuǎn)化過(guò)程也影響其活性高低。蔗糖酶是水解酶，其活性高低反映土壤有機(jī)碳分解與轉(zhuǎn)化的規(guī)律。因此，磷酸酶活性與蔗糖酶活性呈極顯著正相關(guān)。過(guò)氧化氫廣泛存在于土壤中對(duì)土壤具有一定的毒害作用，而土壤中的微生物和作物根系分泌的過(guò)氧化氫酶可以將其分解為水和氧氣等無(wú)毒物質(zhì)。本研究發(fā)現(xiàn)，施肥提高了過(guò)氧化氫酶活性，這與曲杰等[29]的結(jié)果不一致，這可能是由于土地利用類型、土壤酸堿度、輪作制度以及肥料用量和施肥時(shí)間不同造成的差異。但與其他酶活性相比，過(guò)氧化氫酶活性在不同施肥土壤中趨于穩(wěn)定。過(guò)氧化氫酶活性與土壤磷素的轉(zhuǎn)化關(guān)系密切，對(duì)土壤中氮素的轉(zhuǎn)化也具有重要作用[30]，但過(guò)氧化氫酶活性與土壤TN和TP無(wú)顯著相關(guān)性而與MBN、MBP呈極顯著正相關(guān)，這說(shuō)明影響過(guò)氧化氫酶活性的主要是土壤中的生物過(guò)程。

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)具有較大的空間異質(zhì)性，土壤養(yǎng)分狀況、微生物活動(dòng)或酶活變化單一過(guò)程很難反映土壤質(zhì)量狀況、評(píng)估某一田間管理方式的科學(xué)性。土壤養(yǎng)分-微生物-酶活性體系搭建有助于理解土壤CNP大量元素的周轉(zhuǎn)和循環(huán)，從而改善農(nóng)業(yè)措施。

本研究通過(guò)數(shù)據(jù)整合分析，明確土壤和微生物量CNP化學(xué)計(jì)量特征及土壤酶活變化對(duì)不同施肥方式的響應(yīng)。結(jié)果表明：①化肥有機(jī)肥配施能夠顯著影響土壤中CNP化學(xué)計(jì)量比，使其處于適合微生物活動(dòng)的范圍，促使微生物釋放更多有利于土壤養(yǎng)分礦化的酶。因此，化肥有機(jī)肥配施可作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高作物產(chǎn)量并保證土壤健康的有效途徑。②土壤酶活性受到土壤養(yǎng)分狀況和微生物生物量周轉(zhuǎn)過(guò)程的共同影響。③CNP化學(xué)計(jì)量比還受到土地利用類型、土壤酸堿度和輪作制度等因素的影響。肥料類型及施用量、土壤耕種年限等也是影響研究結(jié)果的重要因素，如果要得出更加精確的結(jié)論，還需結(jié)合各地實(shí)際情況。因此，本研究旨在從土壤-微生物-酶活性體系和化學(xué)計(jì)量比的角度為科學(xué)施用肥料提供一條新思路。