摘要
为了明确高氮有机物料绿狐尾藻在农业生产中的应用潜力，利用绿狐尾藻秸秆部分替代化肥氮进行盆栽试验，研究不同比例绿狐尾藻替氮量处理对土壤肥力提升和作物生长的影响。结果表明：绿狐尾藻秸秆部分替代化肥氮可有效提升土壤养分含量，与常规施肥处理相比，用绿狐尾藻秸秆替代 10% 的无机 N 肥，使土壤有机碳、全氮和可溶性总氮的含量分别显著提高了 1.7%、3.9% 和 76.7%；替代 30% 无机 N 肥使土壤铵态氮含量显著提高了 76.7%，同时显著提高土壤蔗糖酶、酸性磷酸酶的活性和微生物生物量氮含量，分别较单施化肥氮（NPK 处理）提高了 3.5%、7.9% 和 85.7%；而秸秆 20% 替 N 则有效提高了脲酶、微生物生物量碳和微生物熵，分别显著提高了 10.6%、24.6% 和 25.0%。而且绿狐尾藻秸秆 30% 替 N 显著影响水稻的生长，与 NPK 处理相比，水稻植株的总生物量、地上部生物量分别提高了 39.9% 和 41.4%。相关性分析也表明，土壤微生物碳含量、微生物熵和铵态氮含量与作物生物量呈显著正相关（P<0.05），同时，土壤蔗糖酶和微生物量氮与作物生物量呈极显著正相关 （P<0.01）。综上所述，与其他处理相比，采用 30% 的绿狐尾藻秸秆替代无机 N 肥措施在显著提升了土壤肥力的同时也显著增加了作物生物量，从而推动水稻生产的可持续发展。
Abstract
In order to elucidate the application potential of high nitrogen organic material of Myriophyllum aquaticum in agricultural biology，this study conducted a pot experiment using Myriophyllum aquaticum straw as a partial substitute for chemical fertilizer nitrogen，examining the effects of different proportions of Myriophyllum aquaticum on soil fertility improvement and crop growth．The results showed that partially replacing chemical fertilizer nitrogen with Myriophyllum aquaticum straw effectively increased soil nutrient content．Compared with conventional fertilization treatment，replacing 10% inorganic N fertilizer with Myriophyllum aquaticum straw significantly increased the contents of organic carbon，total nitrogen and soluble total nitrogen in soil by 1.7%，3.9% and 76.7%，respectively．Replacing 30% inorganic N fertilizer significantly increased soil ammonium nitrogen content by 76.7%．Concurrently，the activity of soil sucrase，acid phosphatase and microbial biomass nitrogen content were significantly elevated by 3.5%，7.9% and 85.7%，respectively， compared with NPK treatment．However，straw 20% N substitution effectively increased urease，microbial biomass carbon and biomass entropy，with respective increases of 10.6%，24.6% and 25.0%，respectively．Moreover，the replacement of N 30% by Myriophyllum aquaticum straw significantly affected the growth of rice，compared with NPK treatment，the total biomass and aboveground biomass of rice plants increased by 39.9% and 41.4%，respectively．Correlation analysis also showed that soil microbial carbon content，microbial entropy and ammonium nitrogen content were significantly positively correlated with crop biomass（P<0.05），while soil sucrase and microbial biomass carbon were significantly positively correlated with crop biomass（P<0.01）．In summary，the application of 30% Myriophyllum aquaticum straw instead of inorganic fertilizer measures，compared with other treatments，significantly improved soil fertility while also significantly increased crop biomass，thereby promoting the sustainable development of rice production.
氮素（N）是水稻生长必需的大量营养元素之一，是影响水稻生长发育及产量形成的关键因子[1]，其合理施用在促进土壤养分循环和提高土壤固碳能力的同时，保证了水稻的正常生长和可持续的农业生产[2-3]。然而，在追求更高的水稻产量时，通常会过度施氮[4-5]。有机物料添加是一种经济且有效的方法，可以降低氮肥施用率，提高土壤质量。这种做法不仅直接向土壤提供外源氮[6]，还可以改变土壤 N 组分[7]。有研究表明，化肥配施有机物料可以增加土壤碳、氮含量[8]，同时也能提高铵态氮等速效养分含量[9]。化肥配施有机物料对土壤酶活性也有显著影响，秦广利等[10]和 Cui 等[11]的研究表明，化肥添加有机物料可以有效提高土壤养分含量和酶活性，从而提高作物产量。土壤微生物生物量碳、氮也是衡量土壤肥力的关键指标，众多研究表明，有机物料添加可以对土壤微生物生物量碳、氮具有显著影响[12]。张丹等[13]研究发现，有机物料添加能够提高土壤微生物熵，并降低微生物生物量碳氮比，这一变化有助于增强土壤微生物的固氮能力。同时研究表明，有机物料可提高土壤肥力，缓解土壤酸化现象[14]。目前主要还是用作物秸秆和动物粪便作为物料还田，但是作物秸秆碳氮比过高，在水稻生长前期，微生物会和水稻幼苗抢夺氮肥，在水稻生长后期导致土壤中的有机质分解缓慢，减缓土壤养分的有效性，降低土壤肥力[15]。同时动物粪便中含有各种病原微生物和重金属，还田之后前者抑制甚至杀死土壤微生物[16]，而后者则加重土壤中重金属的积累[17]，对水稻生长产生毒害作用，从而危害食品安全。因此，寻求一种高氮低碳的新型有机物料是很有必要的。
有研究发现，绿狐尾藻是构建人工湿地的先锋植物，其具有很强的 NH4 + 耐受能力（>70 mg·L-1 NH4+）和氮储存能力（31～53 mg·kg-1）[18-21]，且收获的绿狐尾藻可以作为一种高氮有机物料直接还田或制成优质的有机肥，其与无机肥相结合的方式施入土壤不仅可以发挥化肥速效性和有机肥持久性的优点，提高氮肥利用率，而且可以提高土壤生产力及水稻产量[22-23]，对于促进农田-水体生态系统养分高效循环有重要的意义。
然而，有关绿狐尾藻作为高氮有机物料提升土壤肥力的研究尚显不足，因此，本文通过盆栽试验，选取 3 种不同比例绿狐尾藻等氮替代无机氮，探究绿狐尾藻作为高氮有机物料对土壤碳氮养分、酶活性及水稻生物量积累的影响，为人工湿地废弃物—绿狐尾藻高效循环利用提供必要的理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验地点与供试材料
盆栽试验于中国科学院亚热带生态农业研究所玻璃室内进行，水稻生育期内的日平均气温、日最高气温和日最低气温分别为 29、40 和 18℃（图1）。供试土壤采自湖南省长沙市长沙县金井镇西山村试验田，绿狐尾藻采自长沙县长沙站，其基本理化性质如表1所示。2024 年 5 月下旬分别采集绿狐尾藻（用以替代部分化肥）与稻田表层 0～20 cm 的耕层土壤，绿狐尾藻全氮含量为 33.71 g·kg-1，水稻品种为早稻‘节优 804’，苗龄为 7 d的水稻幼苗于 2024 年 5 月 20 日取自湖南省长沙市长沙县金井镇上华山村。盆栽试验用底径 21 cm、口径 26.5 cm、高 21 cm 的无孔水培盆。试验期间盆栽每盆装风干土 2.5 kg，化肥用量分别按尿素（H2NCONH2） 1.163 g·盆 -1、磷酸二氢钠（NaH2PO4）0.70 g·盆 -1 和氯化钾（KCl）0.863 g·盆 -1 来计算。氮肥按基肥∶分蘖肥 =1∶1 施用。磷肥和钾肥全部作基肥，一次性施入，氮肥基肥在水稻移栽前施入，氮肥分蘖肥在水稻移栽后 15 d 施入。
图1水稻生育期内的温度情况
表1土壤基本理化性质
1.2 试验设计
选用西山村水稻土作为供试土壤。处理设置： （1）单施化肥氮（NPK，CK）；（2）10% 秸秆 +90% 化肥氮（N-10）；（3）20% 秸秆 +80% 化肥氮（N20）；（4）30% 秸秆 +70% 化肥氮（N-30）。每个处理设置 4 个重复，共 16 盆。水稻生长试验所用化肥具体分配方案如表2所示。去除石块和根叶后每盆加入称取以风干土计重的土壤 2.5 kg，及其相应的有机物料和基肥，充分拌匀后淹水 1～2 cm，放置 2 d。随后种下长势均一的水稻幼苗，一盆 5 穴，一穴一株，均匀分布，保持淹水状态直至水稻成熟期前 1 周，生长周期 120 d。
表2试验处理设置及施肥量
1.3 样品采集与测定
水稻苗期（0 d）、分蘖期（30 d）、抽穗期 （60 d）、灌浆期（90 d）、成熟期（120 d）分别采集各处理土样。剔除石粒和植物残根后进行分装，一部分以鲜土立即进行土壤速效碳、氮和微生物碳、氮的测定，另一部分土壤取出置于室外避光后自然阴干，然后分别过 0.9 和 0.154 mm 筛，进行全氮和有机碳的测定。且在水稻成熟期剪下水稻，清洗后于 105℃杀青 30 min 并在 60℃下烘干至恒重，测各部分生物量指标。
土壤有机碳和全氮采用元素分析仪（Various MAX cube 德国）测定；铵态氮、硝态氮和可溶性总氮用 0.5 mol·L-1 K2SO4 浸提，采用有机碳分析仪（TOC-vwp 日本）测定；土壤微生物量碳、氮用氯仿熏蒸法，采用有机碳分析仪（TOC-vwp 日本）测定；土壤蔗糖酶、酸性磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶活性均用试剂盒提取后，采用可见分光光度计（UV2600 岛津）测定。水稻植株生物量用称重法测定。
1.4 数据处理
采用 Excel2021 进行数据统计，采用 Origin 2021 进行数据分析以及图形绘制。
2 结果与分析
2.1 绿狐尾藻添加对土壤有机碳、氮的影响
与 NPK 处理相比，等氮量替代无机肥提高了土壤的全氮和有机碳含量（图2）。其中，N-10 处理的土壤全氮含量最高，为 3.10 g·kg-1，与 NPK、N-20 和 N-30 处理之间均不存在显著性差异，相对于 NPK 处理来说，N-10、N-20 和 N-30 处理的全氮含量分别提高了 3.9%、0.1% 和 0.7%。同时 N-10 处理的土壤有机碳含量也最高，为 27.66 g·kg-1，与 NPK、 N-20 和 N-30 处理之间均存在显著性差异，相对于 NPK 处理，N-10 处理的有机碳含量显著提高了 1.7%，而 N-20 和 N-30 处理与 NPK 处理之间无显著性差异，分别较 NPK 处理减少了 0.3% 和增加了 0.7%。
图2绿狐尾藻等氮量替代对土壤全氮和土壤有机碳含量的影响
注：不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。图5、6 同。
2.2 绿狐尾藻添加对土壤可溶性氮的影响
苗期时，NPK 处理对土壤铵态氮提升最显著。分蘖期后，等氮量替代处理对土壤铵态氮提升开始逐渐增加。与苗期相比，成熟期 N-10、N-20 和 N-30 处理的铵态氮含量显著增加；且与 NPK 处理相比分别提高了 68.4%、53.6% 和 76.7%（图3A）。 NPK 处理的硝态氮含量在各个生育期均显著高于其他等氮量替代处理，但相比于苗期，培养结束时所有处理的硝态氮含量均显著提升；成熟期，3 个等氮量替代的硝态氮含量则是较 NPK 处理分别显著降低了 36.0%、34.8% 和 30.3%（图3B）。
有机物料添加对土壤可溶性总氮含量的影响见图3C，有机物料显著影响了土壤可溶性总氮含量。从苗期到分蘖期，可溶性总氮含量均大幅度提高，在分蘖期之后，可溶性总氮含量整体呈缓慢下降变化，可溶性总氮含量在分蘖期含量最高，且除 NPK 处理外的各等氮量替代处理均显著提高了土壤可溶性总氮含量。与苗期相比，培养结束时等氮量替代处理均显著提高，而 NPK 处理则显著下降。在成熟期时，NPK 处理的可溶性总氮含量最低，为6 3.94 mg·kg-1，与 NPK 处理相比，N-10、N-20 和 N-30 处理分别显著提高了 225.3%、168.9% 和 164.4%。
图3绿狐尾藻等氮量替代对土壤可溶性氮的影响
注：不同大写字母表示各土壤理化性质指标在同一时期下不同处理间差异达显著水平（P<0.05）；不同小写字母表示各土壤理化性质指标在同一处理不同时期的差异达显著水平（P<0.05）。图4 同。
2.3 绿狐尾藻添加对微生物生物量指标的影响
土壤各处理的微生物生物量碳含量随着水稻生长时期呈缓慢波动下降趋势，且最终与苗期相比，培养结束时各处理的微生物生物量氮含量均显著下降（图4A）。NPK 处理的土壤微生物生物量氮含量在苗期至抽穗期呈显著下降趋势，抽穗期至成熟期先显著提升再显著下降，其他绿狐尾藻等氮替代处理则是在苗期至分蘖期下降，分蘖期至灌浆期显著提升，随后又在成熟期显著下降 （图4B）。在成熟期，N-10、N-20 和 N-30 处理的微生物生物量氮含量均显著高于 NPK 处理，分别增加了 16.9%、24.6% 和 14.5%。在成熟期，N-10 和 N-20 处理的微生物生物量氮含量显著高于 NPK 处理，但显著低于 N-30 处理，相对于 NPK 处理， N-10、N-20 和 N-30 处理分别显著提高了 24.8%、 30.3% 和 85.7%。
图4绿狐尾藻等氮量替代对土壤微生物生物量碳、氮含量的影响
如图5所示，各绿狐尾藻等氮替代处理之间土壤微生物熵不存在显著性差异，但是均显著高于 NPK 处理，相对于 NPK 处理，其他 3 个处理的微生物熵分别提高了 14.8%、25.0% 和 13.7%。
图5绿狐尾藻等氮替代对微生物熵的影响
2.4 绿狐尾藻添加对土壤酶活性的影响
如图6A 所示，与常规施肥处理相比，各绿狐尾藻秸秆等氮量替代显著提升土壤蔗糖酶活性，分别显著提升了 3.1%、2.8% 和 3.5%，但是各绿狐尾藻秸秆等氮量替代处理之间无显著性差异。从图6B 可以看出，N-10 处理的土壤过氧化氢酶活性最高，为 16.10 U·g -1，与 NPK 处理间无显著差异，而 N-20 和 N-30 处理则显著低于 NPK 处理，相对于 NPK 处理，N-10 处理提高了 8.7%，N-20 和 N-30 处理则显著降低了 12.7% 和 32.5%。
如图6C 所示，N-10、N-20 和 N-30 处理之间均存在显著性差异，其中 N-20 处理的土壤脲酶活性最高，为 224.41 U·g -1，N-10 和 N-20 处理与 NPK 处理土壤脲酶活性均存在显著性差异，而 N-30 处理与 NPK 处理间无显著性差异。相对于 NPK 处理，N-10 处理土壤脲酶活性降低了 13.4%，而 N-20 和 N-30 处理则分别增加了 10.6% 和 2.4%。
如图6D 所示，N-10 和 N-30 处理的土壤酸性磷酸酶活性都显著高于 NPK 和 N-20 处理，N-20 处理显著低于 NPK 处理，与 NPK 处理相比，N-10 和 N-30 处理的土壤酸性磷酸酶活性分别显著提高了 8.2% 和 7.9%，而 N-20 处理显著降低了 2.1%。
图6绿狐尾藻等氮量替代对土壤 4 种酶活性的影响
2.5 绿狐尾藻添加对水稻生物量的影响
由表3可见，绿狐尾藻等氮量替代可以提升成熟期水稻的地上部生物量和总生物量。各施肥处理对水稻总生物量和地上部生物量的影响顺序都是 N-30>N-20>N-10>NPK，与 NPK 处理相比，N-20 和 N-30 处理分别显著增加了 30.0% 和 39.9% 的水稻总生物量，N-10 处理则增加了 9.8%；N-10、 N-20 和 N-30 处理的地上部生物量分别增加了 17.1%、33.8% 和 41.4%；而 N-10 处理地下部生物量则显著下降。
表3不同绿狐尾藻替氮处理各部分生物量
注：同列不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。
2.6 土壤各养分与水稻生物量的相关性分析
以 12 个土壤养分和水稻总生物量性状共 78 组综合指标组合为研究对象，对其进行相关性分析。如图7所示，共有 10 对指标之间达到极显著正相关 （P<0.01），11 对指标之间达到显著正相关（P<0.05）， 7 对指标之间达到极显著负相关（P<0.01），3 对指标之间达到显著负相关（P<0.05）。对水稻生物量来说，土壤土壤蔗糖酶活性和土壤微生物生物量氮与水稻生物量呈极显著的正相关关系（P<0.01），土壤微生物碳含量、微生物熵和铵态氮含量与水稻生物量呈显著的正相关关系（P<0.05），而土壤过氧化氢酶活性与水稻生物量呈极显著的负相关关系（P<0.01）。其中土壤蔗糖酶活性和 NH4+ 与土壤酸性磷酸酶活性、土壤微生物生物量碳、土壤微生物生物量氮和土壤可溶性总氮之间呈显著的正相关关系（P<0.05），与 NO3- 之间呈显著的负相关关系（P<0.05）。此外，土壤蔗糖酶活性与土壤微生物熵之间呈显著的正相关关系（P<0.05），而土壤过氧化氢酶活性与土壤脲酶活性和土壤微生物生物量氮之间均呈极显著负相关关系（P<0.01）。
图7添加有机物料后水稻生物量与土壤各形态养分的相关性分析
注：TB 为总生物量，S-CAT 为土壤过氧化氢酶，S-ACP 为土壤酸性磷酸酶，S-SC 为土壤蔗糖酶，S-UE 为土壤脲酶，MBC 为微生物生物量碳，MBN 为微生物生物量氮，MBQ 为微生物熵，TDN 为可溶性总氮， NH4+ 为铵态氮，NO3- 为硝态氮，SOC 为有机碳，TN 为全氮；* 表示各项指标的相关系数在 P<0.05 水平上显著，***、** 分别表示各项指标的相关系数在 P<0.001、P<0.01 水平上极显著。
3 讨论
3.1 绿狐尾藻添加对土壤有机碳、氮的影响
与常规施肥相比，有机物料添加效果更好，这与本试验的结果相符。相较于常规措施，绿狐尾藻秸秆等氮量替代在一定程度上提高土壤全氮含量。这是由于秸秆中含有丰富的氮元素，有机物料添加并配合施用氮肥不仅能有效增强土壤的肥力，还能显著降低氮素的损失，土壤固氮能力明显增强，从而显著提高了土壤全氮的含量[24]。但研究同样显示，过高的等氮量替代效果下降则是因为无机氮在土壤中快速转化并少量存留，而秸秆中的氮属于缓效氮，缓慢发挥作用，无法被水稻在发育期间完全吸收。这与黄晶等[25]的研究结果一致，有机物料添加是提高土壤质量的有效措施，施肥通过增加水稻植株的根系分泌，增加残留，从而促进有机碳的合成。同样在本试验中，10% 和 30% 的绿狐尾藻秸秆等氮替代都有效增加了土壤有机碳的含量，其中 10% 的替代效果最显著，这表明较低的绿狐尾藻秸秆添加对土壤有机碳的活性有一定提升作用[26]，这可能是因为过量秸秆让微生物消耗的碳源增多，有机碳矿化速率增加，抵消了秸秆碳源的输入[27]。同时本研究土壤初始有机碳含量较高[26]，初始有机碳含量较高的土壤一般具有更低的固碳速率[28]，而更多比例的绿狐尾藻秸秆投入，大大降低土壤的固碳速率[29]，而当碳投入达到新的饱和点时，继续外源碳投入，有机碳持续增加，直至到达新的平衡或饱和点，这与张佳麒等[30]的研究结果一致，表明有机物料添加在优化土壤碳、氮方面具有重要作用。
3.2 绿狐尾藻添加对土壤可溶性氮的影响
有机物料的添加不仅影响有机碳氮的积累，还对可溶性氮的动态产生重要影响。氮肥施用量决定铵态氮与硝态氮之间的积累与转化[31]。等氮量情况下，当无机氮肥施用量增加时，初始时期土壤中铵态氮与硝态氮含量均显著增加[32]，这与本试验结果一致；而中间发育时期，铵态氮整体含量下降，硝态氮整体含量上升，这是因为水稻生长发育对硝态氮的吸收能力逐渐增强，从而加快铵态氮向硝态氮的转化[33]；在成熟时期，等氮量替代处理的铵态氮含量显著高于常规施肥，而硝态氮含量却显著降低了[34]，这可能是到了成熟期，植株以自身的营养转移为主，对绿狐尾藻秸秆缓慢释放的氮素的吸收能力减弱[35]，而秸秆释放的有机氮持续矿化释放铵态氮，导致铵态氮在土壤中积累，同时土壤添加有机物料可以减少硝态氮的累积[36]，使得等氮量替代处理的硝态氮含量下降。
可溶性总氮是土壤无机氮的重要组成部分[37]，一般来说，相较于常规施肥，有机物料等氮量替代添加可以显著提高土壤可溶性总氮含量[38-39]，这与本研究结果一致。这是因为有机物料的加入促进原生土壤有机质矿化分解[40]，同时秸秆含有某些有机化合物在矿化和分解过程中可以转化为可溶性总氮的小分子[41]。同时从图3C 中可以看出，绿狐尾藻秸秆等氮量替代添加处理的可溶性总氮含量在抽穗期是开始全面增加。这可能是因为抽穗期是水稻氮需求的高峰期，根系会分泌大量物质，刺激微生物活性，加速秸秆分解[42]。这种动态变化表明，有机物料添加能够调节土壤氮素的供应与作物需求之间的平衡。
3.3 绿狐尾藻添加对土壤酶活和微生物生物量指标的影响
土壤酶活性是土壤健康的重要指标，在土壤养分循环中发挥着重要作用[43-44]。在本研究中，减氮配施绿狐尾藻秸秆（N-10 和 N-30 处理）都显著增加了土壤蔗糖酶和酸性磷酸酶的活性，N-20 处理则显著增加了蔗糖酶和脲酶的活性，其中 N-10 处理的过氧化氢酶和脲酶活性最高，N-30 处理的蔗糖酶活性最高，N-20 处理的酸性磷酸酶活性最高，说明减氮配施绿狐尾藻秸秆可以减少化学氮肥用量，或其与有机肥配施能够显著改变土壤碳氮循环相关酶的活性，这与由晓璇等[45]研究结论一致，但这些变化就处理来看并无一致规律[46]。主要原因可能是配施的绿狐尾藻秸秆提高了微生物的运动活性，从而促进了微生物的生长，而土壤酶是土壤微生物生长代谢的产物[47]，所以减氮配施绿狐尾藻秸秆有提高土壤酶活性的效果[48]，同时土壤酶活性为土壤微生物对有机碳、氮代谢敏感的响应机制提供了依据[49]。
土壤微生物量碳、氮是影响土壤质量的关键因子，养分转化和循环离不开土壤微生物[50]。而微生物熵是土壤微生物量碳占有机碳的比值，表明土壤中有机碳向微生物量碳的转化效率[51]。微生物氮含量在整个生长时期呈现先降低后提升再降低的趋势，这是因为绿狐尾藻秸秆添加后，刺激了微生物的生长，提高了微生物的活性，加强土壤微生物的呼吸作用，诱发了微生物的繁殖，从而提高了土壤微生物生物量。分蘖期后有机物料中易分解组分消耗完毕，微生物量逐渐下降，而灌浆期水稻加快了生长，分泌带动根系分泌物，刺激微生物的生长，在水稻成熟期作物对氮素的吸收增加，减少了微生物对氮素的竞争，使得微生物氮降低[9-10]。如图4、图5所示，水稻生长中期之后，各处理的土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵均表现为秸秆替代处理 >NPK 处理的规律，这可以表明，等氮量的绿狐尾藻秸秆替代添加可以提高土壤的微生物生物量碳、氮和微生物熵，且显著高于常规施肥，这与宋鉴恒等[52]、郭乾坤[53]的研究结果一致。较高的土壤微生物量碳、氮意味着土壤微生物维持生态系统平衡的能力愈强，而微生物熵越高，表明土壤有机碳的活性越强[54]，有机物料添加后土壤微生物熵有了显著提高，说明有机物料添加可以将有机碳转化的更有利于微生物吸收，从而提高土壤养分可利用性，这与马想等[55]的研究结果一致。
3.4 绿狐尾藻添加对水稻生物量的影响
土壤健康的改善最终体现在水稻的生长表现上。郭海斌[56]发现，秸秆还田有利于提高土壤微生物数量和土壤酶活性，进而增加水稻产量；吴传发等[57]发现，秸秆还田与化肥配施这一举措对促进土壤肥力的持续提升及充分发挥其增产效能具有显著的推动作用。本研究结果表明，绿狐尾藻等氮替代使总生物量和地上部生物量都有所增加，而地下部生物量则减少，一方面是绿狐尾藻秸秆等氮替代为微生物提供了丰富的碳、氮源，促进了微生物的生长和活动，提高了土壤酶活性，进而促进碳、氮的转化供水稻吸收利用，致使水稻植株茎叶生物量增加[58]；另一方面是有效养分增加，使根部可以轻松地吸收养分[59]，从而避免了根系需要通过生长才能更好吸收养分的情况[60]，导致根冠比降低。
相关性分析表明，土壤铵态氮含量和微生物生物量碳、氮与水稻生物量呈显著的正相关关系 （P<0.05），这种正相关关系表明，土壤铵态氮含量和微生物生物量碳、氮可能是影响水稻生物量的关键因素，在一定程度上能够为水稻的生长提供必要的养分支持，进而促进水稻生物量的积累[61]。这是因为有机物料添加显著提高了土壤铵态氮含量，充足的铵态氮供应能有效满足水稻成熟时期对氮素的需求，从而推动水稻植株生物量的积累[62]；而土壤微生物生物量碳、氮水平高，意味着土壤微生物活性强，能够高效分解土壤有机质，释放多种营养元素，这些养分可供水稻吸收利用，从而促进其生物量的提升[63]。
4 结论
与常规施肥相比，10% 的高氮有机物料添加可以有效提高土壤全氮、有机碳和可溶性总氮的含量；30% 的高氮有机物料添加有效提升了土壤铵态氮含量；在提高水稻生物量方面，30% 有机物料添加有效提高水稻植株的总生物量、地上部生物量、根部含氮量和穗部含氮量，表明 30% 绿狐尾藻替代更有助于提高植株的生物量。在提高土壤微生物量及酶活性方面，30% 秸秆替代则有效提高土壤蔗糖酶、酸性磷酸酶活性和微生物生物量氮含量，而 20% 秸秆替代则有效提高了脲酶、微生物生物量碳和微生物熵。综上所述，30% 的绿狐尾藻秸秆替代无机肥在提升土壤肥力和水稻生长方面表现出最显著的效果。