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土壤活性有机碳是指在土壤中移动较快、易氧化分解和矿化的那部分碳，是土壤有机碳的重要组成部分。由于周转速率快，它较土壤有机碳能更快速和准确的响应土壤改良措施和环境条件的变化，因此被广泛用来表征土壤有机碳的早期变化并作为衡量土壤质量和可持续性的重要指标。
黄淮海平原是中国典型粮食产区，广泛分布有潮土和砂姜黑土等中低产土壤，其主要障碍因子为土壤有机质低下。秸秆还田为提升土壤有机质的常用措施，但不同土壤类型之间的效应往往并不相同;另外，从土壤肥力提升角度往往需要与其它有机物料联合施用来解决:(1)常规秸秆还田培肥时间冗长的问题，直接添加与土壤有机质的主要组成部分（即腐殖物质）性质类似的稳定性碳源成为快速提升土壤有机质的重要措施，(2)短期内秸秆还田可能由于秸秆分解释放养分与作物养分需求不能相匹配的矛盾，从而有可能导致短期内作物减产的问题，“激发式秸秆还田技术”已成为解决该矛盾的重要措施。其原理为通过添加外源激发剂（有机、无机物或生物菌剂等）刺激土壤中腐解微生物大量繁殖，促进秸秆快速分解和养分转化，从而达到快速增产和培育土壤地力的目的。然而上述措施均没有考虑对土壤活性有机碳的影响效应及其微生物机制。
针对上述问题，本论文以黄淮海平原典型潮土和砂姜黑土为研究对象，以木本泥炭和商用有机激发剂分别为稳定性碳源和激发剂代表，通过系列田间试验，监测了不同处理下土壤活性有机碳含量及酶活性变化、及基于高通量测序技术的土壤细菌和真菌群落组成变化。主要从以下三方面开展相关的研究工作:首先通过三年的小麦盆栽试验，研究了常规秸秆施用方式对砂质潮土、壤质潮土、砂姜黑土0-20cm土层土壤活性有机碳和作物产量的影响，其主要处理包括(1)秸秆移除，不施肥，常规种植(P);(2)秸秆还田，不施肥，常规种植(RP);(3)秸秆移除，常规施肥，常规种植(FP）;(4)秸秆还田，常规施肥，常规种植(FRP);(5)秸秆移除，不施肥，不种植(Nil);其次在两年的小麦-玉米轮作的大田试验中，研究了秸秆配施木本泥炭对壤质潮土0-20cm土层土壤活性有机碳含量的影响，其主要处理包括(1)对照(CK);(2)秸秆还田(R);(3)秸秆移除，施用木本泥炭(MT);(4)秸秆还田配施木本泥炭(RMT);第三研究了两年的小麦-玉米轮作的大田试验中，秸秆配施不同类型有机激发剂对壤质潮土0-20cm土层的土壤活性有机碳含量的影响，其主要处理包括(1)对照(CK);(2)秸秆还田，不施肥(R);(3)秸秆移除，常规施肥(N);(4)秸秆还田，常规施肥(NR);(5)秸秆还田配施激发剂1，常规施肥(NR-ST1);(6)秸秆还田配施激发剂2，常规施肥(NR-ST2);(7)秸秆还田配施激发剂3，常规施肥(NR-ST3)。主要结果如下:
(1)砂姜黑土较砂质潮土和壤质潮土增加了小麦产量、土壤速效养分含量、土壤总有机碳(SOC)、微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)、潜在可矿化有机碳(PCM)、β-D-葡萄糖苷酶和乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶活性，降低了土壤pH和颗粒有机碳(POC)含量。在砂质潮土和壤质潮土中，FP和FRP处理较P处理显著提高了籽粒和秸秆产量。在三种土壤中，FP和FRP处理较P处理显著增加了铵态氮(NO3--N)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量。在三种土壤中，P处理的SOC和DOC含量均显著低于RP和FRP处理。与P处理相比，砂质潮土的FRP处理和壤质潮土的RP处理均显著增加了PCM含量。在砂姜黑土中，P处理的MBC含量显著低于RP处理。在砂质潮土和砂姜黑土中，RP和FRP处理的转化酶活性显著高于P处理;在壤质潮土中，RP处理的转化酶活性显著高于P处理;在壤质潮土和砂姜黑土中，FRP处理的碱性磷酸酶活性显著高于P处理;在三种土壤中，RP和FRP处理的β-D-葡萄糖苷酶和乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶活性均显著高于P处理。相关分析表明籽粒和秸秆产量在砂质潮土和壤质潮土中均与NO3--N含量呈极显著正相关，而在砂姜黑土中为显著负相关;NO3--N在砂质潮土中与转化酶和β-乙酰氨基葡萄糖苷酶显著正相关，而在壤质潮土和砂姜黑土中与碱性磷酸酶显著正相关。另外，砂质潮土和砂姜黑土中SOC、MBC、DOC含量均与转化酶、β-D-葡萄糖苷酶、乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶活性显著正相关，壤质潮土中SOC和DOC含量均与β-D-葡萄糖苷酶和乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶活性显著正相关;在砂质潮土和壤质潮土中，PCM含量与转化酶和乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶活性显著正相关。
(2)施用秸秆或木本泥炭分别改变了黄淮海平原壤质潮土中不同活性有机碳的含量，可能是因为两种有机物料施用分别产生了不同的真菌群落组成，进而改变了功能微生物丰度及相关酶活性。与CK处理相比，R处理及RMT处理的DOC含量分别显著增加30.33％和31.46％;MT和RMT处理的POC含量分别显著增加104.86％和64.78％;而PCM、MBC、ROC、SOC在四个处理之间无显著变化。R和RMT处理较CK处理显著增加了转化酶活性，而MT处理则较CK处理显著降低了碱性磷酸酶活性，β-D-葡萄糖苷酶和乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶活性则在四个处理间无显著差异。高通量测序发现，4个处理之间的细菌群落组成无显著变化，而真菌发生显著变化，真菌群落组成受POC、DOC、NH4+-N含量显著影响。与CK处理相比，R处理显著增加了Trichoderma peltatum和Trichoderma aerugineum相对丰度;MT处理显著增加了Basidiobolus ranarum和Cladorrhinum flexuosum相对丰度;RMT处理显著增加了Chaetothyriales unidentified和Pyrenochaeta unidentified相对丰度，降低了Cladorrhinum flexuosum相对丰度。相关性分析发现，DOC和POC均与转化酶活性显著正相关。此外，DOC和转化酶活性均与Trichoderma peltatum、Trichoderma aerugineum和Pyrenochaeta unidentified相对丰度呈正相关关系，而POC和转化酶活性与Chaetothyriales unidentified相对丰度呈显著正相关关系而与Cladorrhinum flexuosum和Basidiobolus ranarum显著负相关。
(3)施用三种不同的激发剂对黄淮海平原壤质潮土土壤养分、活性有机碳及微生物产生了不同的影响，三者间关系密切，土壤养分差异导致功能微生物的改变，从而引起土壤中活性有机碳和酶含量的变化，而这种变化反过来又可能影响土壤性质。较NR处理相比，NR-ST1处理NH4+-N和AP含量分别升高了254.59％和202.45％，但AK含量降低了24.65％(P＜0.05);NR-ST2和NR-ST3处理土壤AP含量分别升高了199.62％和360.64％，NR-ST2处理pH显著降低（P＜0.05）。三种激发剂处理中土壤SOC、ROC和POC含量较NR处理均无显著性差异，但NR-ST1处理MBC、DOC和PCM含量分别降低了22.55％、25.54％和27.09％，NR-ST2处理土壤DOC含量降低了22.64％，NR-ST3处理DOC和PCM含量分别降低了16.23％和25.78％(P＜0.05)。NR-ST1、NR-ST2、NR-S％转化酶活性较NR处理分别降低了70.2％、71.6％和43.68％;且NR-ST2和NR-ST3处理β-D-葡萄糖苷酶活性分别升高了29％和17.96％(P＜0.05)。与NR处理相比，NR-ST3处理显著提高了真菌Pyronemataceae unidentified的相对丰度;NR-ST1和NR-ST3处理显著降低了细菌嗜酸杆菌门和WS3门的相对丰度，三种激发剂处理均显著升高了细菌芽单胞菌门的相对丰度。相关性分析发现，土壤AP含量与嗜酸杆菌门显著负相关，与芽单胞菌门显著正相关;DOC与转化酶活性显著正相关，与芽单胞菌门显著负相关;MBC与WS3门显著正相关;PCM与嗜酸杆菌门和WS3门显著正相关，与Pyronemataceae unidentified显著负相关。
黄淮海平原不同类型土壤间土壤速效养分、活性有机碳含量以及作物产量有显著性差异，秸秆还田对不同类型土壤的影响效应也不相同。秸秆和木本泥炭以及激发剂施用显著改变了土壤微生物群落组成，从而调节土壤酶活的作用，导致土壤活性有机碳含量的变化，且真菌在该过程中可能发挥了更为重要的作用。
黄淮海平原是中国典型粮食产区，广泛分布有潮土和砂姜黑土等中低产土壤，其主要障碍因子为土壤有机质低下。秸秆还田为提升土壤有机质的常用措施，但不同土壤类型之间的效应往往并不相同;另外，从土壤肥力提升角度往往需要与其它有机物料联合施用来解决:(1)常规秸秆还田培肥时间冗长的问题，直接添加与土壤有机质的主要组成部分（即腐殖物质）性质类似的稳定性碳源成为快速提升土壤有机质的重要措施，(2)短期内秸秆还田可能由于秸秆分解释放养分与作物养分需求不能相匹配的矛盾，从而有可能导致短期内作物减产的问题，“激发式秸秆还田技术”已成为解决该矛盾的重要措施。其原理为通过添加外源激发剂（有机、无机物或生物菌剂等）刺激土壤中腐解微生物大量繁殖，促进秸秆快速分解和养分转化，从而达到快速增产和培育土壤地力的目的。然而上述措施均没有考虑对土壤活性有机碳的影响效应及其微生物机制。
针对上述问题，本论文以黄淮海平原典型潮土和砂姜黑土为研究对象，以木本泥炭和商用有机激发剂分别为稳定性碳源和激发剂代表，通过系列田间试验，监测了不同处理下土壤活性有机碳含量及酶活性变化、及基于高通量测序技术的土壤细菌和真菌群落组成变化。主要从以下三方面开展相关的研究工作:首先通过三年的小麦盆栽试验，研究了常规秸秆施用方式对砂质潮土、壤质潮土、砂姜黑土0-20cm土层土壤活性有机碳和作物产量的影响，其主要处理包括(1)秸秆移除，不施肥，常规种植(P);(2)秸秆还田，不施肥，常规种植(RP);(3)秸秆移除，常规施肥，常规种植(FP）;(4)秸秆还田，常规施肥，常规种植(FRP);(5)秸秆移除，不施肥，不种植(Nil);其次在两年的小麦-玉米轮作的大田试验中，研究了秸秆配施木本泥炭对壤质潮土0-20cm土层土壤活性有机碳含量的影响，其主要处理包括(1)对照(CK);(2)秸秆还田(R);(3)秸秆移除，施用木本泥炭(MT);(4)秸秆还田配施木本泥炭(RMT);第三研究了两年的小麦-玉米轮作的大田试验中，秸秆配施不同类型有机激发剂对壤质潮土0-20cm土层的土壤活性有机碳含量的影响，其主要处理包括(1)对照(CK);(2)秸秆还田，不施肥(R);(3)秸秆移除，常规施肥(N);(4)秸秆还田，常规施肥(NR);(5)秸秆还田配施激发剂1，常规施肥(NR-ST1);(6)秸秆还田配施激发剂2，常规施肥(NR-ST2);(7)秸秆还田配施激发剂3，常规施肥(NR-ST3)。主要结果如下:
(1)砂姜黑土较砂质潮土和壤质潮土增加了小麦产量、土壤速效养分含量、土壤总有机碳(SOC)、微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)、潜在可矿化有机碳(PCM)、β-D-葡萄糖苷酶和乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶活性，降低了土壤pH和颗粒有机碳(POC)含量。在砂质潮土和壤质潮土中，FP和FRP处理较P处理显著提高了籽粒和秸秆产量。在三种土壤中，FP和FRP处理较P处理显著增加了铵态氮(NO3--N)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量。在三种土壤中，P处理的SOC和DOC含量均显著低于RP和FRP处理。与P处理相比，砂质潮土的FRP处理和壤质潮土的RP处理均显著增加了PCM含量。在砂姜黑土中，P处理的MBC含量显著低于RP处理。在砂质潮土和砂姜黑土中，RP和FRP处理的转化酶活性显著高于P处理;在壤质潮土中，RP处理的转化酶活性显著高于P处理;在壤质潮土和砂姜黑土中，FRP处理的碱性磷酸酶活性显著高于P处理;在三种土壤中，RP和FRP处理的β-D-葡萄糖苷酶和乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶活性均显著高于P处理。相关分析表明籽粒和秸秆产量在砂质潮土和壤质潮土中均与NO3--N含量呈极显著正相关，而在砂姜黑土中为显著负相关;NO3--N在砂质潮土中与转化酶和β-乙酰氨基葡萄糖苷酶显著正相关，而在壤质潮土和砂姜黑土中与碱性磷酸酶显著正相关。另外，砂质潮土和砂姜黑土中SOC、MBC、DOC含量均与转化酶、β-D-葡萄糖苷酶、乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶活性显著正相关，壤质潮土中SOC和DOC含量均与β-D-葡萄糖苷酶和乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶活性显著正相关;在砂质潮土和壤质潮土中，PCM含量与转化酶和乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶活性显著正相关。
(2)施用秸秆或木本泥炭分别改变了黄淮海平原壤质潮土中不同活性有机碳的含量，可能是因为两种有机物料施用分别产生了不同的真菌群落组成，进而改变了功能微生物丰度及相关酶活性。与CK处理相比，R处理及RMT处理的DOC含量分别显著增加30.33％和31.46％;MT和RMT处理的POC含量分别显著增加104.86％和64.78％;而PCM、MBC、ROC、SOC在四个处理之间无显著变化。R和RMT处理较CK处理显著增加了转化酶活性，而MT处理则较CK处理显著降低了碱性磷酸酶活性，β-D-葡萄糖苷酶和乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶活性则在四个处理间无显著差异。高通量测序发现，4个处理之间的细菌群落组成无显著变化，而真菌发生显著变化，真菌群落组成受POC、DOC、NH4+-N含量显著影响。与CK处理相比，R处理显著增加了Trichoderma peltatum和Trichoderma aerugineum相对丰度;MT处理显著增加了Basidiobolus ranarum和Cladorrhinum flexuosum相对丰度;RMT处理显著增加了Chaetothyriales unidentified和Pyrenochaeta unidentified相对丰度，降低了Cladorrhinum flexuosum相对丰度。相关性分析发现，DOC和POC均与转化酶活性显著正相关。此外，DOC和转化酶活性均与Trichoderma peltatum、Trichoderma aerugineum和Pyrenochaeta unidentified相对丰度呈正相关关系，而POC和转化酶活性与Chaetothyriales unidentified相对丰度呈显著正相关关系而与Cladorrhinum flexuosum和Basidiobolus ranarum显著负相关。
(3)施用三种不同的激发剂对黄淮海平原壤质潮土土壤养分、活性有机碳及微生物产生了不同的影响，三者间关系密切，土壤养分差异导致功能微生物的改变，从而引起土壤中活性有机碳和酶含量的变化，而这种变化反过来又可能影响土壤性质。较NR处理相比，NR-ST1处理NH4+-N和AP含量分别升高了254.59％和202.45％，但AK含量降低了24.65％(P＜0.05);NR-ST2和NR-ST3处理土壤AP含量分别升高了199.62％和360.64％，NR-ST2处理pH显著降低（P＜0.05）。三种激发剂处理中土壤SOC、ROC和POC含量较NR处理均无显著性差异，但NR-ST1处理MBC、DOC和PCM含量分别降低了22.55％、25.54％和27.09％，NR-ST2处理土壤DOC含量降低了22.64％，NR-ST3处理DOC和PCM含量分别降低了16.23％和25.78％(P＜0.05)。NR-ST1、NR-ST2、NR-S％转化酶活性较NR处理分别降低了70.2％、71.6％和43.68％;且NR-ST2和NR-ST3处理β-D-葡萄糖苷酶活性分别升高了29％和17.96％(P＜0.05)。与NR处理相比，NR-ST3处理显著提高了真菌Pyronemataceae unidentified的相对丰度;NR-ST1和NR-ST3处理显著降低了细菌嗜酸杆菌门和WS3门的相对丰度，三种激发剂处理均显著升高了细菌芽单胞菌门的相对丰度。相关性分析发现，土壤AP含量与嗜酸杆菌门显著负相关，与芽单胞菌门显著正相关;DOC与转化酶活性显著正相关，与芽单胞菌门显著负相关;MBC与WS3门显著正相关;PCM与嗜酸杆菌门和WS3门显著正相关，与Pyronemataceae unidentified显著负相关。
黄淮海平原不同类型土壤间土壤速效养分、活性有机碳含量以及作物产量有显著性差异，秸秆还田对不同类型土壤的影响效应也不相同。秸秆和木本泥炭以及激发剂施用显著改变了土壤微生物群落组成，从而调节土壤酶活的作用，导致土壤活性有机碳含量的变化，且真菌在该过程中可能发挥了更为重要的作用。