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菇渣是一种常见的有机废弃物，质地疏松，含有丰富的有机质和养分，作为微生物“过腹”的有机物料，具备了生物有机肥的优点。潮土主要分布于黄淮海平原，是我国北方主要的农业土壤，但腐殖质积累过程较弱，土壤有机碳含量偏低，保水保肥能力较差。因此，研究施用菇渣对潮土农田生态系统产量、土壤化学性质、土壤物理结构和土壤微生物学特性等的影响，对于维持和提升潮土地力、促进农田生态系统可持续发展具有重要意义。本研究利用中国科学院封丘农业生态国家实验站的有机物料提升潮土地力长期试验，选取不施肥的对照(Control)、常规施用化肥(F)和菇渣化肥配施(MRF)三种处理，采用测产、基本土壤农化分析方法结合图谱学方法、显微CT技术以及高通量测序等技术分析了菇渣化肥配施对潮土地区作物产量、土壤有机碳(SOC)含量与组成、土壤物理结构和微生物群落的影响;并通过计算农田生态系统的多功能性指数(Multifunctionality)、结构方程模型等初步探究了作物产量、土壤化学性质、物理性质和微生物特性之间的协同关系。主要研究结果如下:
比较不同施肥处理作物产量的差异，结果显示:与常规施化肥相比，菇渣化肥配施显著提高了玉米和小麦的产量，平均增产10.41％和32.73％，同时增强了作物尤其是小麦的产量稳定性。作物产量与SOC含量密切相关，当SOC含量在4.6-8 g kg-1时，SOC每提升一个单位，玉米增产3750 kg hm-2，小麦增产1410kg hm-2;当SOC含量大于8 g kg-1时，继续增加SOC含量产量不再显著增加。说明当潮土SOC含量小于8 gkg-1时，应注意施用有机肥，增加产量、培肥地力;而大于8 g kg-1时，可以考虑减施或不施有机肥。
比较不同施肥处理SOC含量和组成的差异，结果显示:与常规施化肥相比，菇渣化肥配施显著提高了SOC、富里酸、胡敏酸、胡敏素的绝对含量和富里酸的相对含量，降低了胡敏素的相对含量。说明施用菇渣有助于增加土壤碳库以及土壤碳库的各组分含量，并能活化土壤惰性碳库，提高土壤活性碳库的相对含量。
比较不同施肥处理土壤物理结构的差异，结果表明:菇渣化肥配施通过降低土壤容重，提高田间最大持水量、孔隙度、连通密度和分形维数，明显改良土壤物理性质，为土壤微生物代谢和物质运移提供了良好的物理结构;而施用化肥土壤孔隙的连通密度和分形维数略有降低，土壤物理结构有恶化的趋势。
比较不同施肥处理土壤微生物群落组成的差异，结果显示:菇渣化肥配施处理，微生物群落在门、属和OTU水平的变度均显著高于常规化肥处理，而平均变幅显著低于化肥处理。说明菇渣化肥配施处理下微生物群落呈现响应物种多、平均变幅小的“共同富裕”模式，而常规化肥处理下微生物群落呈现响应物种少、平均变幅大的“贫富分化”模式。微生物群落对菇渣化肥配施的这种响应模式有助于提高微生物潜在物种多样性和功能多样性，维持生态系统功能稳定性。
联系土壤化学、物理和微生物学性质发现，菇渣化肥配施显著增加多功能性指数，反映出潮土综合性能得到全面提升。而常规施化肥可维持作物产量和SOC含量的稳定。多元数据分析结果表明，SOC是影响潮土农田化学、物理、微生物性质及产量的关键因素，而土壤微生物群落是关联众多性质的枢纽。
综上所述，菇渣化肥配施可有效地提高作物产量和产量稳定性、增加SOC含量、活化土壤碳库、改良土壤物理结构，有助于维持微生物多样性，构建稳定、高效的微生物群落，全面提升农田生态系统功能。菇渣化肥配施能够通过提高潮土有机质含量，迅速提升土壤地力，实现“化肥减施同时增产增效”的目标，是促进潮土农田可持续发展的优良施肥模式。研究结果为菇渣的资源化利用，以及有机无机配施在潮土地区的应用提供了科学依据，有利于指导构建健康、可持续的农田生态系统。
比较不同施肥处理作物产量的差异，结果显示:与常规施化肥相比，菇渣化肥配施显著提高了玉米和小麦的产量，平均增产10.41％和32.73％，同时增强了作物尤其是小麦的产量稳定性。作物产量与SOC含量密切相关，当SOC含量在4.6-8 g kg-1时，SOC每提升一个单位，玉米增产3750 kg hm-2，小麦增产1410kg hm-2;当SOC含量大于8 g kg-1时，继续增加SOC含量产量不再显著增加。说明当潮土SOC含量小于8 gkg-1时，应注意施用有机肥，增加产量、培肥地力;而大于8 g kg-1时，可以考虑减施或不施有机肥。
比较不同施肥处理SOC含量和组成的差异，结果显示:与常规施化肥相比，菇渣化肥配施显著提高了SOC、富里酸、胡敏酸、胡敏素的绝对含量和富里酸的相对含量，降低了胡敏素的相对含量。说明施用菇渣有助于增加土壤碳库以及土壤碳库的各组分含量，并能活化土壤惰性碳库，提高土壤活性碳库的相对含量。
比较不同施肥处理土壤物理结构的差异，结果表明:菇渣化肥配施通过降低土壤容重，提高田间最大持水量、孔隙度、连通密度和分形维数，明显改良土壤物理性质，为土壤微生物代谢和物质运移提供了良好的物理结构;而施用化肥土壤孔隙的连通密度和分形维数略有降低，土壤物理结构有恶化的趋势。
比较不同施肥处理土壤微生物群落组成的差异，结果显示:菇渣化肥配施处理，微生物群落在门、属和OTU水平的变度均显著高于常规化肥处理，而平均变幅显著低于化肥处理。说明菇渣化肥配施处理下微生物群落呈现响应物种多、平均变幅小的“共同富裕”模式，而常规化肥处理下微生物群落呈现响应物种少、平均变幅大的“贫富分化”模式。微生物群落对菇渣化肥配施的这种响应模式有助于提高微生物潜在物种多样性和功能多样性，维持生态系统功能稳定性。
联系土壤化学、物理和微生物学性质发现，菇渣化肥配施显著增加多功能性指数，反映出潮土综合性能得到全面提升。而常规施化肥可维持作物产量和SOC含量的稳定。多元数据分析结果表明，SOC是影响潮土农田化学、物理、微生物性质及产量的关键因素，而土壤微生物群落是关联众多性质的枢纽。
综上所述，菇渣化肥配施可有效地提高作物产量和产量稳定性、增加SOC含量、活化土壤碳库、改良土壤物理结构，有助于维持微生物多样性，构建稳定、高效的微生物群落，全面提升农田生态系统功能。菇渣化肥配施能够通过提高潮土有机质含量，迅速提升土壤地力，实现“化肥减施同时增产增效”的目标，是促进潮土农田可持续发展的优良施肥模式。研究结果为菇渣的资源化利用，以及有机无机配施在潮土地区的应用提供了科学依据，有利于指导构建健康、可持续的农田生态系统。