. 就经济价值而言, 硫酸铵经济价值远高于尿素. 并且氮硫肥具有一定的交互效应, 通过优化调控氮硫配施水平可提高粮食作物产量和氮硫吸收利用. 所以硫酸铵替代尿素在一定程度上不仅环保经济还可以实现减肥增产的效果. 硫酸铵属于生理酸性肥料, 在农业上具有广泛的适用前景, 已有研究表明, 工业副产硫酸铵外观、含氮量和水分均符合硫酸铵肥料相关标准. 有研究表明, 两种不同穗型小麦品种“兰考矮早8”和“豫麦49-198”根际微生物总量、细菌、放线菌和真菌数量随着尿素施用量的增加呈先上升后下降的趋势, 但两个品种根际微生物数量最高时的尿素量略有差异, 表明适宜尿素施用量有益于小麦根际微生物数量和酶活性的提高, 过高则使微生物数量和酶活性下降
[8]. 所以通过一定量的硫酸铵替代尿素可能在保持微生物数量和酶活性在较高水平的同时还可以达到经济环保的效果. 硫酸铵施入土壤后, 在土壤溶液中可以电离为NH4+和SO42-[9], 在作物吸收NH4+的同时, 还会释放出H+, 能够降低土壤pH. 土壤养分可以为微生物提供所需的生存条件, 土壤微生物是重要的分解者, 具有多种生态和环境功能[10]. 而且土壤微生物调节着许多对生态系统功能至关重要的生物地球化学过程, 包括养分循环, 其组成和多样性对干扰很敏感[11]. 而盆栽玉米在一定程度上创造了一个微环境, 可以更加明确玉米微环境土壤中养分的变化, 同时玉米在生长过程中根系会盘旋在整个盆栽内, 微环境土壤养分的变化也必定会影响玉米的根系微生物环境, 而根际是植物根系与土壤间物质与能量转换的直接界面[12], 也是植物根系自身生命活动和代谢对土壤影响最直接、最强烈的区域[13]. 目前对于氮肥的研究大部分集中在硫酸铵或尿素等单施对土壤性质、作物的产量和品质方面的影响, 而硫酸铵作为一种环保产业的副产物, 为了提高其利用率, 研究用一定比例硫酸铵替代尿素对土壤养分、玉米根际微生物组成和结构以及对玉米产量方面的效应是必要的. 所以本试验将通过研究硫酸铵肥料代替尿素施入土壤后对土壤pH、碳氮养分、酶活性以及根际微生物群落造成的影响, 以期为硫酸铵肥料在农业生产中的科学施用提供理论支撑.1 材料与方法1.1 试验点概况盆栽试验供试土壤为石灰性褐土, 采自山西农业大学资源环境学院试验站（112°59′E, 37°43′N）. 供试作物为玉米, 品种为先玉335, 一年一熟. 在种植作物前, 随机采集耕层0 ~ 20 cm的土壤样品, 用于基础理化性质的测定. 在玉米各生育期采集0 ~ 20 cm耕层土壤样品风干, 去除杂物和可见的细根后将其研磨过筛并充分混匀, 用于测定基本理化性质, 在玉米成熟期采集根际土壤, 在-80℃储存并送样至上海派森诺生物科技股份有限公司进行微生物测定. 土壤的基础理化性质测定结果如表 1.
6S4（60%尿素+ 40% 硫酸铵）和U0S10（100% 硫酸铵）, 每个处理设4次重复, 共20盆. 除对照处理外, 其余处理的氮、磷和钾含量均相同, 施肥水平为：N 160 kg·hm-2, KH2PO4206 kg·hm-2. 本试验所用尿素含氮量为46%, 所用硫酸铵肥是工业副产物硫酸铵, 来源于山西潞宝集团焦化有限公司, 其检测结果如表 2所示[14]. 所有肥料均作为基肥于播种前施入土壤, 将各肥料与土壤充分混匀后装盆育苗. 各个处理在玉米生长期间适期浇水, 进行常规管理.表 2(Table 2)
0都下降了0.20个pH单位（P 0.05）. 而且所有施肥处理的pH值都随着玉米的生长呈先下降后升高的趋势.图 1Fig. 1
4和U8S2处理碱解氮含量都显著高于U10S0处理, 分别提高了30.72%、34.61%和38.43%（P 0.05）. 在玉米的生长期内, 土壤碱解氮含量在不同的施肥处理中都随着玉米的不断生长先降低后增加, 在大喇叭口期达到最小值.图 2Fig. 2
2 U6S4 U0S10）, 但三者都高于U10S0处理. 在玉米大喇叭口期U8S2和U6S4处理显著高于U10S0处理, 分别提高了43.77%和31.83%；在开花期分别比U10S0处理提高了32.09%和20.86%.在成熟期各施肥处理的有机碳含量均显著高于CK, 但处理间无显著差异.2.2 不同比例硫酸铵替代尿素对土壤蛋白酶和蔗糖酶活性的影响不同施肥处理土壤蛋白酶活性如图 3（a）所示. 在不同的玉米生育期, 所有的施肥处理蛋白酶活性都高于对照, 并且随着玉米的不断生长逐渐增强, 也随着硫酸铵比例的增加而增强. U0S10
0S10处理土壤蔗糖酶活性都显著高于U10S0和CK处理, 分别提高了20.32% ~ 99.16%和24.31% ~ 79.33%. 在玉米成熟期U8S2和U6S4处理相比U10S0处理蔗糖酶活性分别提高了29.75% 和63.87%（P 0.05）.2.3 不同比例硫酸铵替代尿素对玉米成熟期土壤根际微生物的影响2.3.1 对玉米成熟期土壤根际细菌群落的影响Illumina NovaSeq测序结果优化后共获得665 236条有效序列, 通过OTU（operational taxonomic units）聚类分析得到24 085个OTU；同时检测出根际细菌主要分布在25个门, 70个纲, 134个目, 192个科, 287个属和74个种中. 在97%相似水平条件下得到土壤细菌群落物种多样性指数, 如图 4（c）所示. 各处理样本文库覆盖率（Goods_coverage）均大于96.5%, 说明本试验样品取样合理, 置信度高、结果可靠, 测定结果能够真实地反映各处理根际样本的细菌群落组成.
4处理下变形菌门（Proteobacteria）相对丰度最高, 其他几种优势物种都是CK处理下相对丰度最大. U10S0处理比U8S2处理提高了放线菌门（Actinobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、酸杆菌门（Acidobacteria）以及绿弯菌门（Chloroflexi）的相对丰度, 分别提高了3.34%、15.52%、3.61%和3.66%, U0S10处理与U10S0处理相比提高了放线菌门（Actinobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）和绿弯菌门（Chloroflexi）的相对丰度, 分别提高了4.47%、13.65%和3.14%. 不同比例硫酸铵替代尿素对根际细菌群落物种的相对丰度造成了一定影响. 这说明硫酸铵的替代比单施尿素更有利于玉米根际部分细菌物种类群相对丰度的提高.2.3.2 对玉米成熟期土壤根际真菌群落的影响Illumina NovaSeq测序结果优化后共获得1 266 633条有效序列, 通过OTU聚类分析得到1 910个OTU；同时检测出根际线个种中. 在97%相似水平条件下得到土壤线（d）所示. 各处理样本文库覆盖率（Goods_coverage）均大于99.9%. 通过对玉米根际样品中真菌群落的丰富度指数（Chao1）分析发现CK处理的Chao1指数最高, U10S0、U
、U6S4和U0S10比CK分别降低了1.50%、10.14%、7.02%和13.75%. 硫酸铵替代尿素的3个处理Chao1指数为：U6S4 U8S2 U0S10. 分别对根际样品中真菌群落的多样性（Shannon和Simpson）进行分析, 结果表明, U10S0处理的真菌多样性最高, 硫酸铵替代尿素的3个处理真菌群落多样性趋势与Chao1指数趋势一致.为进一步分析不同比例硫酸铵替代尿素对根际真菌群落结构的影响, 从门水平对真菌群落进行了分析[图 4（米乐 登录入口e）]. 根际样品共检测出3个优势门类真菌（相对丰度 1.0%）, 主要由子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和被孢霉门（Mortierellomycota）组成. 分析结果显示, 子囊菌门（Ascomycota）的米乐 登录入口相对丰度最大, 占总序列的84.33% ~ 97.54%. U0S10处理的子囊菌门（Ascomycota）相对丰度为95.49%, 相比于CK提高了3.71%, 并显著高于U10S
]研究发现施用硫酸铵相比尿素更有利于降低土壤pH, 提高土壤养分的有效性, 这与本研究的结果一致.土壤有机质可以反映土壤质量, 外源氮素的添加会间接影响有机质的积累[31]. 当硫酸铵替代部分尿素后, 土壤pH比单施尿素时有所降低, 减少了氨的挥发, 土壤固氮增加, 致使土壤中碱解氮含量高于单施尿素处理；另一方面是因为尿素是一种酰胺态氮, 在脲酶的水解作用下先转化为铵态氮后才可以经过硝化作用形成硝态氮[32], 所以硫酸铵以一定比例替代尿素后在玉米苗期可以更快释放速效氮养分, 并随着硫酸铵比例的增加碱解氮逐渐增加. 而硫酸铵比例的增加使得铵态氮含量增加, 土壤中硝化细菌的活性增强, 大大推进了土壤中的硝化作用, 这需要更多的碳素来提供能量, 因此土壤中有机物质的分解速度加快, 随着硫酸铵比例的逐渐增大, 土壤有机质矿化速率也在不断加大, 含量逐渐降低. 并且施肥影响作物生长, 随着玉米的不断生长导致其消耗大量有机碳, 但土壤中并没有大量的碳源作为补充, 长期的消耗会导致有机碳含量降低[
].3.2 不同比例硫酸铵替代尿素对土壤酶活性的影响土壤酶活性是衡量土壤肥力的重要指标之一[34]. 土壤蛋白酶和蔗糖酶参与了土壤中大量微生物必需反应的催化过程. 并且土壤根际微生物作为陆地生态系统的主要分解者, 是联系植物和土壤的重要因素[35]
]的研究结果一致, 该研究还发现土壤蛋白酶活性与土壤全氮、铵态氮、硝态氮、有机质之间均呈现显著的正相关关系, 本研究中土壤蛋白酶活性与碱解氮含量也呈现显著正相关关系. 在玉米生长前期硫酸铵速效氮养分的快速释放比尿素处理更快一步激活了蛋白酶的活性, 并且随着硫酸铵比例的增加蛋白酶活性逐渐增强, 说明可供微生物利用的有机氮含量更高, 同时土壤蛋白酶活性的提升促进了土壤氮的转化速率[37]. 本研究发现蛋白酶活性在玉米成熟期达到最大值, 但也有研究发现土壤蛋白酶活性随玉米生育期延长先增加后降低[36], 这可能是因为玉米在拔节期和大喇叭口期气温过高且水分蒸发加快在一定程度上抑制了土壤酶活性.本试验结果表明土壤蔗糖酶活性与土壤碱解氮含量呈更明显的正相关关系, 这与其他研究者发现在玉米生长期间, 土壤蔗糖酶活性与有机质含量显著相关[38]不一致. 氮肥的添加有助于蔗糖酶活性的提高, 主要是由于施入氮肥可以改变土壤中碳氮比, 氮素供给可以提升土壤微生物活性, 提高土壤蔗糖酶活性[39]. 并且蔗糖酶活性有随着玉米生长呈先下降后升高的趋势, 可能是随着氮肥释放植株可利用氮增加, 土壤微生物与作物之间竞争减弱；而在玉米生育后期, 由于作物生长继续吸收土壤中的氮素, 使底物浓度减小, 导致作物与土壤微生物形成氮素竞争关系[
], 微生物需要提高自身活力来维持其生长繁殖, 土壤酶活性提升. 随着硫酸铵比例的增加, 在各个生育期土壤蔗糖酶活性都呈逐渐增强的趋势, 这是因为硫酸铵配比的增加, 碱解氮含量升高, 底物充足并且土壤生物活动活跃, 其分泌的催化剂酶类较多, 很多专性水解酶活性也较高[41]. 蔗糖酶活性的提升为土壤微生物提供了更多的营养物质, 促进土壤有机碳积累与分解转化, 从而直接或者间接地影响有机碳矿化过程[42].3.3 不同比例硫酸铵替代尿素对土壤根际微生物群落及玉米干重的影响土壤为微生物群落的生长繁殖提供微环境, 其理化性质又间接地影响土壤微生物群落结构的组成和功能[43]. 玉米根系微生物群落在改善玉米生长和营养方面的潜力越来越受到人们的关注[44]
+聚集, 从而导致根际细菌对碳源底物的利用能力和整体活性降低[45]. pH值关系到微生物的存活、对生物的可利用性以及微生物作用底物的化学形态[46]. 而且玉米根际分泌物、土壤类型、水分和温度等多因子的高阶交互作用也会影响微生物的活性. 不同的施肥处理, 不仅影响了土壤细菌群落的多样性, 也使得土壤细菌群落结构产生了差异, 在本研究中, 4种不同施肥处理的根际土壤细菌主要优势菌门为放线菌门、变形菌门、芽单胞米乐M6 米乐平台菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和拟杆菌门, 这与已有的土壤细菌研究结果相符, 这6种菌门在大多土壤细菌群落中都为主要优势物种[47,48]. 玉米根际细菌的Chao1指数、Shannon指数及Simpson指数随着硫酸铵比例的增加和土壤pH的不断降低呈不断减少的趋势, 但当硫酸铵全部替代尿素后土壤速效氮含量及土壤酶活性比其他施肥处理显著增加, 为细菌提供了更多的养分供应, 一定程度上促进了细菌的生长, 缓解了土壤pH降低带来的影响. 同时U0S10处理下放线菌门相对丰度达到最大值, 放线菌门可以为植物细胞壁降解提供糖苷水解酶[49,50]. 与U10S0处理相比U0S10处理提高了放线菌门、芽单胞菌门和绿弯菌门的相对丰度. 有研究表明芽单胞菌属主要存在于抗病性较强的植株根际土壤中[51], 并且赵娇等[52]研究发现, 黄河三角洲盐生植物根际土壤中芽单胞菌门相对丰度较高, 说明芽单胞菌门具有嗜盐或耐盐的特征. U8S2处理与U10S0处理相比提高了放线菌门、芽单胞菌门、酸杆菌门和绿弯菌门的相对丰度, 酸杆菌门不仅具有嗜酸和寡营养的特点, 而且有研究表明酸杆菌门不仅对植物残体具有降解功能, 还参与土壤铁循环过程[53], 其抗逆性强, 能在生境恶劣的情况下代替部分富营养细菌维持土壤细菌基本生态功能, 酸杆菌门相对丰度提高将一定程度导致纤维素降解速率提升[54]. 这说明硫酸铵的替代比单施尿素在一定程度上有利于玉米根际部分有益细菌类群相对丰度的提高.根际真菌物种的丰富度和多样性指数趋势均为：U10S0 U6S4 U8
2 U0S10, 在不同比例硫酸铵替代尿素的处理中U6S4处理的Chao1、Shannon和Simp米乐M6 米乐平台son指数最大, 并且担子菌门和被孢霉门两种优势菌门的相对丰度也是最高的, 有研究表明担子菌门是普遍存在的外生菌根真菌, 能够降解木质素等难以分解的物质, 促进草原土壤养分循环[55]. 被孢霉门真菌能促进植物产生赤霉素、吲哚乙酸等植物激素及大量多不饱和脂肪酸[56], 并为植物提供氮、磷等营养物质[57]. U0S10处理的子囊菌门相对丰度为95.49%, 并显著高于U10S0处理, 子囊菌门真菌以腐生菌居多, 可分解多种难降解物质, 是土壤中有机物的重要分解者, 对环境胁迫不敏感[58]. 而且本研究发现土壤真菌多样性与有机质、碱解氮等土壤理化性质关系密切, 这与靳海洋等[59]和Mayer等[60]的研究结果一致. 本研究结果表明虽然U10S0处理的根际真菌物种的丰富度和多样性指数高于硫酸铵替代尿素的处理, 但是U6S4处理和U0S10处理可以提高玉米根际真菌某些有益物种的相对丰度, 促进土壤氮养分和有机质的转化及玉米植物的生长.4 结论（1）硫酸铵的替代比单施尿素会降低土壤pH, 增加土壤有效氮养分, 且随着硫酸铵比例的增加, 土壤有效氮养分、土壤蛋白酶和蔗糖酶活性逐渐提高, 并在硫酸铵完全替代时达到最大.（2）单施尿素有利于玉米成熟期根际细菌和真菌群落α多样性的提高, 但硫酸铵不同比例的替代会不同程度地提高有益菌群的相对丰度, 促进土壤养分转化和玉米生长, 而且对玉米根际真菌群落的影响比对细菌群落的影响更显著.（3）从经济效益来看, 虽然尿素含氮量高于硫酸铵, 但硫酸铵比尿素单价低, 而且以不同比例替代尿素后可以不同程度提高玉米产量, 经济效益更高.
