复合菌肥替代部分磷肥对苜蓿草地生产力及土壤肥力的影响

祁娟，姚拓，白小明，高梦莹，孟祥君

(1.甘肃农业大学草业学院，草业生态系统教育部重点实验室，甘肃省草业工程实验室，中-美草地畜牧业可持续研究中心，甘肃 兰州730070；2.甘肃省草原总站，甘肃 兰州 730010)

复合菌肥替代部分磷肥对苜蓿草地生产力及土壤肥力的影响

祁娟1，姚拓1，白小明1，高梦莹1，孟祥君2

(1.甘肃农业大学草业学院，草业生态系统教育部重点实验室，甘肃省草业工程实验室，中-美草地畜牧业可持续研究中心，甘肃 兰州730070；2.甘肃省草原总站，甘肃 兰州 730010)

采用大田小区试验，研究了化肥减量同时配施生物菌肥对苜蓿草地生产力、土壤微生物特征及酶活性的影响，探讨生物菌肥的最佳替代量及作用效果，为苜蓿地合理施肥提供科学依据。研究共设7个处理，分别为P100(100%磷肥)、M100(100%菌肥)、P75M25(75%磷肥+25%菌肥)、P50M50(50%磷肥+50%菌肥)、P25M75(25%磷肥+75%菌肥)、R100(100%固氮菌)及CK(不施肥)。结果表明：1)单施磷肥(P100)能明显提高第一次刈割苜蓿产量，磷肥与菌肥3∶1(P75M25)配施对第二次刈割苜蓿产量影响显著(P<0.05)。从总产量来看，磷肥与菌肥1∶1(P50M50)配施效果好，总产量较对照提高了60.45%，其次为处理P100，增产58.40%。2)菌肥与磷肥配施均能显著提高土壤微生物数量，尤其是处理P50M50对第一次刈割0～10 cm土层细菌、放线菌和真菌数量影响均显著(P<0.05)，分别较对照提高了204.6%、174.5%和33.2%。3)处理P50M50和P25M75明显提高了4种土壤酶活性，且对第一次刈割10～20 cm土层影响显著(P<0.05)；除第一次刈割0～10 cm土层外，处理P25M75对微生物量碳、氮及磷影响均较其他处理明显(P<0.05)。4)灰色关联度综合分析表明，蔗糖酶灰色关联度值(0.842)最高，其次为产量(0.814)，而微生物生物量磷灰色关联度值(0.512)最低，其次为微生物生物量碳(0.553)。磷肥减半配施菌肥(P50M50)提高了苜蓿产量、改善了土壤肥力状况，同时亦降低施用化肥对土壤的危害，是一种较为有效的农艺措施。

菌肥；土层；土壤酶活性；产量；灰色关联分析

随着农业的发展，化肥用量逐年增加，大量施用化肥在提高农作物产量的同时，造成土壤环境日益恶化，生态平衡破坏等一系列问题[1]。尤其是化肥的大量施用导致环境污染加剧等负效应已不容忽视，合理施肥对土壤长期有效利用及环境保护具有重要意义[2]。在许多土壤微生物专家看来，牺牲土壤环境质量保障粮食安全是不可持续的，研究并利用微生物提高产量，发展可持续农业是健康生产方式的有效途径。生物肥料的应用在国内外受到越来越多的关注，已成为现代生物科学研究和综合开发的重要领域[3-4]。

生物肥料施入土壤后，可以明显提高土壤微生物数量和土壤转化酶、磷酸酶、过氧化物酶和脲酶等活性[2]，能够改良土壤，提高土壤肥力及肥料利用率[3]，促进作物生长发育，增强植物抗病能力，进而提高产量和品质[4,5]，同时还在降低环境污染等方面有非常重要的作用[6]。由于微生物肥料相比化肥有众多优点，越来越多的科学家重视微生物肥料的研究应用[7]。有研究报道，微生物肥料的增产效果一般在5%～20%[5]，且施用微生物肥料可提高土壤肥力，改善土壤生态环境[6]。但前人的研究亦表明单纯施用微生物肥料不能满足植物生长的需要，且当季产量明显低于化肥处理[7]，微生物肥料与有机肥或化肥混施效果更好[6-7]。从农业可持续发展及生态环境保护的角度来看，化肥和生物肥配施是提高土壤肥力、增加土壤生产力的有效途径。有关微生物肥料与化肥配施在农作物及蔬菜上研究较多[8-10]，关于生物肥与化肥配施对苜蓿(Medicagosativa)生长及苜蓿地土壤肥力的影响研究较少。苜蓿作为固氮植物，对氮肥需求相对较少，但土壤磷缺乏时，根瘤菌虽可浸染根部，但有效根瘤少，影响固氮效果[11]。因此，笔者于2011及2012年在甘肃省甘南藏族自治州高寒区无灌溉条件下就复合菌肥代替部分化肥对苜蓿草地的影响进行了初步研究，取得了较好的效果[12-13]。本试验在暖温带灌溉条件下，进一步研究单施化肥、化肥减量后与菌肥配施、单施菌肥对苜蓿草地生产力及土壤肥力特征的影响，在验证前期研究结果的基础上，了解不同施肥处理的作用效果，以达到减少化肥用量的同时促进植物生长发育及提高土壤肥力特性，为苜蓿高产栽培、水肥管理及土壤的可持续利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1试验地概况

试验于2015年5-10月中旬在甘肃农业大学兰州牧草试验站进行。试验站位于兰州市西北部，地处黄土高原西端(E 105°41′，N 34°05′)，平均海拔1520 m，年降雨量200～327 mm，年均气温9.7 ℃，年蒸发量1664 mm，年均日照2770 h，最热月平均气温29.1 ℃，最冷月平均气温-14.9 ℃，土壤类型为黄绵土，土层较薄，有机质含量0.84%，pH 7.5，速效氮95.05 mg/kg，速效磷7.32 mg/kg，速效钾182.8 mg/kg。全年无霜期180 d以上[14]。试验地为种植第3年长势比较均匀的WL353苜蓿(2013年种植，播种量为22.5 kg/hm2)。

1.2试验设计

试验为完全随机区组设计，设7个处理：分别是单施磷肥(P100)、固氮菌+溶磷菌混合菌肥(M100)、75%磷肥+25%菌肥(P75M25)、50%磷肥+50%菌肥(P50M50)、 25%磷肥+75%菌肥(P25M75)、全部根瘤菌(R100)、不施肥(CK)，每处理重复3次，共21小区。苜蓿返青期施肥，小区面积6 m×6 m=36 m2，磷肥为过磷酸钙(P2O5>12%)，磷肥用量为80 kg/667 m2，所有肥料均匀混合后，于根部开沟条施，深度3～5 cm，先施磷肥，后施菌肥，菌肥施后立即覆土。菌肥是溶磷菌和固氮菌的混合物，溶磷菌分离自禾本科植物根际且经过筛选的高效溶磷菌株，固氮菌分离自苜蓿根部且筛选的优良根瘤菌株。将以上两种菌株分别接种于牛肉膏蛋白胨LB(luria bertani)和酵母菌琼脂YMA(yeast morphology agar)培养基，当OD660≥0.5时，将其菌悬液接种到已灭菌的木炭基质与市售有机肥2∶1混合的载体上，置于28～30 ℃培养箱培养7 d。经实验室初步验证具有明显促生效果的复合肥料。菌株及菌肥均来自本课题组。

LB培养基组成：牛肉膏3 g；蛋白胨5 g；NaCl 5 g；琼脂(agar)18 g；总体积1 L；pH 7.0～7.2(用盐酸和氢氧化钠调)。

YMA培养基组成：CaCO33 g；K2HPO40.5 g；酵母粉1 g；NaCl 0.1 g；MgSO4·7H2O 0.2 g；甘露醇10 g；0.25%刚果红10 mL；琼脂18 g；总体积1 L；pH 7.0～7.2。

1.3研究方法

于2015年5月4日苜蓿返青期施肥，分别于2015年8月15日(第一次刈割后)和10月15日(第二次刈割后)在试验地的每个处理中，采用五点法取样。每个样方内按0～10 cm、10～20 cm分层取样，每点各2份，装入无菌聚乙烯袋中带回实验室，其中一份在室温下风干，另一份立即培养。

1.3.1不同施肥方式对苜蓿产量的影响 分别于2015年8月15日和10月15日刈割各小区所有苜蓿，称其鲜重，然后随机取一部分带回实验室，在105 ℃高温下杀青15 min，在65 ℃ 烘干至恒重，计算水分含量及苜蓿干重。

1.3.2微生物数量的测定 将采取的土样称10.000 g用生理盐水配成溶液，取其上清液，用梯度法稀释，培养在提前做好的培养基上。其中，细菌培养3～5 d，采用牛肉膏蛋白胨培养基；真菌培养5～7 d，采用马丁氏培养基；放线菌培养7～9 d，采用高氏一号培养基。菌数按以下公式计算：cfu/g=菌落平均数×稀释倍数/干土[15]。

马丁氏培养基组成：KH2PO41 g；MgSO4·7H2O 0.5 g；蛋白胨5 g；葡萄糖10 g；琼脂15～20 g；1%孟加拉红溶液3.3 mL；总体积1 L。

高氏一号培养基组成：可溶性淀粉20 g；KNO31 g；NaCl 0.5 g；K2HPO4·3H2O 0.5 g；MgSO4·7H2O 0.5 g；FeSO4·7H2O 0.01 g；琼脂15～20 g；总体积1 L。

1.3.3土壤微生物量(碳、氮、磷) 采用氯仿熏蒸浸提法[16]。微生物量碳和微生物量氮用硫酸钾浸提，微生物量磷用碳酸氢钠浸提。

1.3.4土壤酶活性的测定 过氧化氢酶用高锰酸钾滴定法测定，脲酶用苯酚钠-次氯酸钠显色法测定，磷酸酶用磷酸苯二钠比色法测定，蔗糖酶用3,5-二硝基水杨酸比色法测定[17]。

1.4数据分析

灰色系统理论的计算方法参考邓聚龙[18]。将每一个指标的最大值联合起来设定参考数列(X0)，各处理下的每一个指标作为比较数列Xi(k)(i=1，2，…，11，k=1，2，…，7)。按照Xi(k) =Xi(k1)/X0(k)对原始数据进行无量纲化处理。其中，Xi(k)为数据标准化后的结果，Xi(k1)为原始数据，X0(k)为每一指标参考数值。根据以下公式计算各点的绝对差，Δi(k)=|X0(k)-Xi(k)|，根据以下公式求得各指标的最小绝对差a 和最大绝对差b：

用Excel 2007软件进行数据整理，SPSS 19软件进行统计和显著性分析。

2 结果与分析

2.1不同施肥方式对苜蓿产量的影响

不同施肥处理下，第一次刈割和第二次刈割产量较对照均差异显著(P<0.05)。其中单施磷肥(P100)产量较对照提高了35.93%，其次为磷肥与菌肥1∶1(P50M50)，产量较对照提高了33.36%。第二次刈割苜蓿产量相比对照增幅较第一次刈割明显，其中P100、P50M50、P75M25较对照分别提高了97.43%、107.40%和98.36%。从总产量来看，处理P50M50总产量较对照提高了60.45%，其次为处理P100，提高了58.40%，增幅相对较低的为处理P25M75，较对照提高了37.53%(表1)。

表1 不同施肥处理对苜蓿产量的影响Table 1 Effects of different fertilization treatments on alfalfa yield

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Note：Different lowercase letters within the same column show the significant difference (P<0.05). The same below.

2.2不同施肥方式对土壤微生物数量的影响

2.2.1不同施肥方式对土壤真菌数量的影响 第一次刈割，当土壤土层深度为0～10 cm时，处理P75M25和R100与对照比较真菌数量明显降低(P<0.05)，P50M50真菌数量较对照提高了33.24%，当土层深度为10～20 cm时，处理P100、M100、P50M50、P25M75真菌数量均较对照明显降低；第二次刈割，当土层深度为0～10 cm时，除了处理P100和P75M25外，其他处理较对照差异显著(P<0.05)，尤其是处理P50M50，真菌数量较对照提高了182.8%，土层深度为10～20 cm时，除处理P75M25外，其他均与对照差异显著。综合比较两次刈割的真菌数量变化情况，在任何处理下，第二次刈割真菌数量较第一次刈割都明显降低(图1)。

2.2.2不同施肥方式对土壤细菌数量的影响 第一次刈割，当土层深度为0～10 cm时各处理土壤中细菌数量与CK相比差异显著(P<0.05)(图2)，除处理P25M75外，其他处理细菌数都较对照明显增高，当土层深度为10～20 cm时，0～10 cm土层细菌数含量低的处理在该层都有所升高；第二次刈割，当土层深度为0～10 cm，各处理细菌数量较对照变化差异显著，均较对照高，尤其处理P50M50，较对照细菌数量提高了328%，当土层深度为10～20 cm，各处理细菌数均比0～10 cm低。总体来看，第二次刈割每一层土壤细菌数量均较第一次刈割低。

2.2.3不同施肥方式对土壤放线菌数量的影响 如图3所示，第一次刈割，土层深度为0～10 cm时，各处理放线菌数量均较对照差异显著，较对照增幅明显的是处理P50M50、R100，分别较对照高174.5%、179.8%，10～20 cm，除了处理M100、P50M50、R100，其他处理与对照比较差异不显著；第二次刈割，土层深度为0～10 cm时，处理P100、P50M50、R100与对照比较差异显著，10～20 cm时，除处理P100之外，其他处理与对照比较均不显著。综合比较两次刈割情况来看，不同处理两次刈割苜蓿地土壤放线菌数量变化不是特别明显。

2.3不同施肥方式对土壤酶活性的影响

2.3.1不同施肥方式对土壤脲酶的影响 不同施肥处理下，第一次刈割土层0～10 cm时，除了处理R100，其他处理脲酶活性均较对照高，尤其是处理P100和M100分别较对照提高了51.1%和16.2%，10～20 cm土层，不同处理脲酶活性均较0～10 cm低；第二次刈割土层为0～10 cm时，除了处理P100和P75M25之外，其他处理脲酶活性均较第一次刈割增高，而对于10～20 cm层，其脲酶活性明显降低。总的来看，每个处理每一次刈割其脲酶活性均为0～10 cm土层高于10～20 cm(图4)。

图1 不同施肥处理对土壤真菌数量的影响Fig.1 Effects of different fertilization treatments on No. of fungi

图2 不同施肥处理对土壤细菌数量Fig.2 Effects of different fertilization treatments on No. of bacteria

不同小写字母表示不同处理间在P<0.05水平上差异显著。下同。
Small letters indicate significant difference atP<0.05 level. The same below.

图3 不同施肥处理对土壤放线菌数量Fig.3 Effects of different fertilization treatments on No. of actinomycetes

图4 不同施肥处理对土壤脲酶活性的影响Fig.4 Effects of different fertilization treatments on activities of urease

2.3.2不同施肥对苜蓿地土壤中蔗糖酶活性的影响 各处理在第一次刈割0～10 cm时蔗糖酶活性均高于对照(图5)，除了处理P50M50外，其他处理均与对照之间差异显著(P<0.05)，且处理之间差异也呈显著关系(P<0.05)。在土壤10～20 cm层，处理M100、P75M50、P50M50、R100与对照之间差异均显著(P<0.05)。整体表明P100、M100和R100对土壤蔗糖酶活性具有促进作用。从土层来看，每个处理其土层0～10 cm蔗糖酶活性均高于土层10～20 cm，表明土层越深土壤中蔗糖酶活性越低。

2.3.3不同施肥方式对苜蓿地土壤中过氧化氢酶活性的影响 如图6结果显示，第一次刈割0～10 cm土层，除处理M100与R100之外，其他与对照差异不显著，但是明显可以看出随着施菌肥的比例依次增加，其过氧化氢酶活性依次增加，处理P100酶活性则低于对照，10～20 cm的土层中，各处理变化与0～10 cm土层相似；第二次刈割0～10 cm土层，P25M75较对照增幅明显，提高了51.55%，而单施磷肥过氧化氢酶活性较对照降低了3.73%，10～20 cm土层，处理P50M50较对照提高了23.63%，无论0～10 cm或者10～20 cm土层，磷肥与菌肥配施均不同程度提高过氧化氢酶活性。

2.3.4不同施肥对苜蓿地土壤中纤维素酶活性的影响 第一次刈割0～10 cm土层，处理P75M25、P25M75、R100与对照差异显著(P<0.05)，其中处理R100较对照提高了37.36%，在10～20 cm土层中，处理P100、P25M75纤维素酶活性较高，分别较对照提高了45.78%和45.22%，而处理P50M50较对照降低了17.448%；第二次刈割0～10 cm土层，除单施磷肥外，其他处理与对照之间差异均显著，10～20 cm土层，处理P50M50和M100较对照增幅明显，分别提高了100.8%和79.1%(图7)。

2.4不同施肥方式对苜蓿草地土壤微生物量碳、氮及磷的影响

2.4.1不同施肥方式对苜蓿草地土壤微生物量碳的影响 所有施肥处理与对照相比微生物量碳并没有完全较对照增加(图8)。第一次刈割0～10 cm土层，处理R100微生物量碳较对照提高了6.92%，处理P50M50和P25M75较对照分别降低了41.46%和39.94%，其他处理与对照比较差异不显著(P>0.05)，10～20 cm土层，处理P75M25与R100较对照分别提高了325.7%和520.2%；第二次刈割时，处理R100微生物生物量碳明显降低，尤其是10～20 cm土层所有处理微生物量碳均较0～10 cm低。

图5 不同施肥处理对土壤蔗糖酶活性的影响Fig.5 Effects of different fertilization treatments on activities of sucrase

图6 不同施肥处理对土壤过氧化氢酶活性的影响Fig.6 Effects of different fertilization treatments on activities of catalase

图7 不同施肥处理对土壤纤维素酶活性的影响Fig.7 Effects of different fertilization treatments on activities of cellulase

图8 不同施肥处理对土壤微生物量碳的影响Fig.8 Effects of different fertilization treatments on microbial biomass C

2.4.2不同施肥方式对苜蓿草地土壤微生物量氮的影响 第一次刈割时，处理P75M25微生物量氮较对照差异显著，其他处理差异不显著，10～20 cm，处理P25M75较对照差异显著，较对照提高了72.73%；第二次刈割时，在0～10 cm土层，土壤微生物量氮较对照差异不显著，而10～20 cm时，处理P25M75和R100较对照增幅明显，分别提高了42.86%和64.29%，其他处理与对照之间差异不显著(图9)。

2.4.3不同施肥方式对苜蓿草地土壤微生物量磷的影响 由图10可知，第一次刈割，0～10 cm土层，除了处理P100，其他处理与对照比较差异显著，尤其P75M25、P50M50，较对照增幅明显，分别提高了191.5% 和224.6%，而处理M100微生物量磷较对照降低了33.85%；第二次刈割时，土层0～10 cm时，除了P75M25、P50M50、P25M75较对照增幅明显外，处理P100、M100微生物量磷较对照明显降低，10～20 cm，结果与第一次刈割相同土层变化相似。

图9 不同施肥处理对土壤微生物量氮的影响Fig.9 Effects of different fertilization treatments on microbial biomass N

图10 不同施肥处理对土壤微生物生物量磷的影响Fig.10 Effects of different fertilization treatments on microbial biomass P

2.5不同施肥处理的灰色关联度分析

各处理下测定指标综合关联度值依次为：蔗糖酶(0.842)>产量(0.814)>纤维素酶(0.792)>过氧化氢酶(0.786)>细菌(0.751)>脲酶(0.727)>微生物生物量氮(0.695)>真菌(0.663)=放线菌(0.663)>微生物生物量碳(0.553)>微生物生物量磷(0.512)(表2)。各处理之间灰色关联度值大小为P50M50>P100>R100>P75M25>P25M75>M100>CK。此结果表明，不同施肥处理对蔗糖酶、产量、纤维素酶、过氧化氢酶、细菌、脲酶影响较大，对真菌、放线菌、微生物生物量碳和微生物生物量磷影响较小。不同处理中P50M50、P100对牧草产量及土壤肥力影响较大。

表2 参试处理的关联系数、关联度值及综合评价Table 2 The correlation coefficient, correlation and comprehensive evaluation of experiment treatments

3 讨论

3.1不同施肥处理对土壤微生物数量的影响

土壤细菌、放线菌和真菌是土壤微生物的主要成分，其数量变化不但对土壤特性具有重要影响，而且可以是土壤肥力变化的一个信号[19]。它受外界环境、施肥种类等因素的影响较大[20-21]。本研究发现，不同施肥措施增加了土壤细菌、放线菌数量，而对土壤真菌数量具有明显的抑制作用，这与段淇斌等[22]在玉米(Zeamays)上施用生物菌肥的研究结果一致，而叶荣华等[23]发现施加菌肥后土壤微生物优势菌群的数量大幅度增加。有关施肥对土壤微生物数量影响的研究结论不尽一致，这可能是由于土壤条件、施肥种类、牧草品种等差异造成的。施入的生物菌肥中含有大量的功能菌，抑制真菌生长同时促进了细菌、放线菌繁殖，从而改善了土壤环境质量，使得生长在土壤上的植物产量也得以明显的提高。磷肥与菌肥配施对第一次刈割0～10 cm土层微生物数量影响较大，这说明配施初期具有较好地促进微生物繁殖的功能，因此施肥初期对土壤的管理就显得尤其重要。随着土层加深，土壤肥力、通气性、根系活力等特性发生变化，使得施肥效果逐渐降低，因而三大菌群数量变化较上层低，变化不是特别显著。

3.2不同施肥措施对土壤酶活性的影响

土壤中发生的一切反应，都是在酶的参与下进行的。影响土壤酶活性的因素比较复杂，通过土壤酶活性变化能够迅速地反映管理与施肥措施对土壤肥力的效应[24]。施肥对土壤酶活性具有显著影响[25-26]，但不同施肥方式对其影响不尽相同[27-28]。本研究发现施肥可不同程度提高土壤脲酶、纤维素酶、蔗糖酶和过氧化氢酶的活性，这是由于施肥使得土壤微生物数量及微生物生物量发生变化，从而使得主要由微生物分泌产生的酶含量发生变化，但不同施肥处理对不同酶活性影响差异较大。单施磷肥或菌肥使土壤酶活性提高，但大部分情况下，磷肥与菌肥配施对酶活性影响较单施磷肥或菌肥显著。据和文祥等[29]对化肥与有机肥配施结果表明，施用厩肥酶活性较高，施用化肥酶活性较低，这与本研究磷肥与菌肥配施的结果一致。磷肥与菌肥配施对蔗糖酶和纤维素酶影响较大，尤其是处理P50M50和P25M75效果最显著，蔗糖酶和纤维素酶活性高低与磷含量、微生物数量及土壤呼吸强度具有密切关系，磷肥与菌肥配施既提供了磷又提供了菌剂，因而起到了显著作用，过氧化氢酶活性对微生物肥料的施入变化也很敏感。磷肥与菌肥配施并不能大幅度提高土壤中脲酶活性，有报道指出[30]，脲酶的活性与土壤微生物数量、土壤有机质、全氮和速效氮等因素有关，可用来表征土壤氮素供应的强弱。相比之下，化肥在施肥初期对其促进效果显著，并且随着土层的加深，酶活性逐渐降低，Li等[31]在旱田研究中亦有类似结果，Taylor等[32]也取得了一致的研究结果，这可能是种植第一年苜蓿根系较浅，主要集中在表土层，所以表土层的土壤微生物活动比表下层旺盛，故而表层土壤酶活性高于表下层。

3.3不同培肥措施对土壤微生物生物量碳氮磷的影响

有研究表明，土壤微生物量磷是土壤磷素转化的动力，微生物量氮是反映土壤氮素储备的指示因子，土壤微生物量碳对土壤条件的变化特别敏感，土壤微生物生物量、土壤酶活性等生物特性比土壤有机质、养分含量等其他理化性状对土壤质量的变化做出更敏感地响应[28]。研究认为，单施化肥或化肥与有机肥配合施用都可提高土壤微生物量碳、微生物量氮含量[33-34]。本研究表明，菌肥与化肥配施能明显提高土壤微生物量碳和微生物量磷，这可能是因为配施菌肥的所有处理都增加了系统的固氮菌和溶磷菌，使得各处理微生物数量明显增加，微生物数量增加促进了土壤中有效养分的转化。所有施肥处理都能提高微生物量氮，但单施根瘤菌肥(R100)不能提高微生物量碳，单施磷肥(P100)对微生物量磷含量影响不显著，其他处理都能提高微生物量碳氮磷，而且磷肥与菌肥1∶1(P50M50)对微生物量碳氮磷影响较大，究其原因主要可能是单施根瘤菌肥，根瘤菌会竞争土壤中较多的碳源，从而降低土壤微生物量碳，单纯施用磷肥，有可能抑制了土壤微生物活性，因而影响微生物量磷。这说明合适的菌肥与化肥配比对微生物量碳和微生物量氮具有明显的提升作用。并且研究发现不同施肥处理使得微生物量碳和磷第一次刈割和第二次刈割差异显著，第一次刈割明显高于第二次刈割，对于微生物量氮第一次刈割和第二次刈割影响不大，关于此方面原因尚待深入研究。

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Impactsonalfalfaproductivityandsoilfertilityofpartiallyreplacingphosphatefertilizerswithmicrobialfertilizers

QI Juan1, YAO Tuo1, BAI Xiao-Ming1, GAO Meng-Ying1, MENG Xiang-Jun2

1.CollegeofGrasslandScience,GansuAgriculturalUniversity,KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem,MinistryofEducation,Sino-USCenterforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China； 2.GansuGrasslandTechnicalExtensionStation,Lanzhou730010,China

A field experiment was carried out to study the effects on alfalfa yield, soil microbial characteristics and soil enzyme activities, of partially replacing phosphate fertilizers with microbial fertilizers, and comprehensive evaluation were conducted using grey relational analysis. The aim of the research was to explore the effect of the biological fertilizer and to scientifically determine the optimum optimal application rate for alfalfa. The experiment had seven treatments: P100, 100% phosphate fertilizer (80 kg/667 m2); M100, phosphate solubilizing bacteria+nitrogen-fixing bacteria (0.5 kg/667 m2); P75M25,75% P+25% M; P50M50, 50% P+50% M; P25M75, 25% P+75% M; R100, 100% nitrogen-fixing bacteria; CK (no fertilizer). P100increased the alfalfa yield significantly at the first cut, while the treatment P75M25had produced the highest yield (P<0.05) at the second cut. Comparing the total yield from two cuts with CK, P50M50was highest yielding and increased the alfalfa yield by 60.45%, while P100had the second highest yield, which increased about 58.40% than CK. Partially replacing phosphorus fertilizers with microbial fertilizers increased soil microbial population. P50M50significantly increased the number of bacteria, fungi and actinomyces in the 0-10 cm soil layer at the first cutting by 204.6%, 174.5% and 33.2%, respectively, compared to CK. P50M50and P25M75improved soil enzyme activity significantly in the 10-20 cm soil layer at the first cut. Grey correlation analysis indicated that sucrase had the highest grey correlation value (0.842), followed by yield (0.814), while microbial biomass of phosphorus and carbon had lower grey correlation value (0.512 and 0.513), respectively. The treatment P50M50demonstrated soil fertility improvement while reducing the application rate of chemical fertilizers, and was therefore agronomically beneficial.

bio-fertilize； soil layer； soil enzyme activity； yield； grey correlation analysis

10.11686/cyxb2017016http//cyxb.lzu.edu.cn

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2017-01-18；改回日期：2017-03-15

公益性行业(农业)科研专项(201403048-8)，国家自然科学基金(31660684)和现代农业产业技术体系(CARS-35)资助。

祁娟(1971-)，女，甘肃镇原人，副教授，博士。E-mail:qijuan@gsau.edu.cn