随着化肥大量的施用,土壤质量问题如肥力下降、土壤板结和生物活性降低等现象日益凸显,不利于我国农业的可持续发展,也不符合现代生态农业的发展要求。同时农业生产中作物秸秆和畜禽粪便的处置不当不仅造成资源浪费,并且秸秆的焚烧和畜禽粪便的随意排放会导致大气、水源的污染问题。有机培肥作为我国一种传统的培肥方式,很好地将作物秸秆和畜禽粪便充分利用,在提高土壤肥力的同时避免资源利用不当,这样既降低农民因施加化肥增加的生产成本又减少环境污染,同时也达到提升土壤质量和藏粮于地、藏粮于技的战略目标。土壤生物作为土壤食物网中分解者和捕食者,是土壤生态系统中物质循环和能量流动的生物载体。大量研究表明,土壤生物如蚯蚓、线虫能够与其它土壤生物之间相互影响,改善土壤理化性质和生物活性,同时自身的生命活动会影响土壤生物群落组成和促进养分的转化。解磷菌作为一种能将难溶性磷转化为可以被植物根系吸收利用的有效磷的功能微生物,对于解决磷素供给具有重要意义。南方旱地红壤由于生态功能严重退化和土壤质量恶化,使得土壤生境不利于作物生长,造成作物产量下降。本研究针对这一农业生产现状进行野外长期定位试验研究,探索有机肥替代和生物培肥对红壤肥力、生物活性、微生物群落及产量的影响,阐述有机肥和土壤生物对红壤的培肥效果,为改良红壤肥力和恢复红壤生态功能提供科学依据。本试验田布置在中国科学院鹰潭红壤生态试验站,田间设置的处理为:F(无机肥)、O(100%有机肥替代)、FO(60%有机肥替代)、FO+S(60%有机肥替代+原位富集生物)、FO+E(60%有机肥替代+蚯蚓)、FO+P(60%有机肥替代+解磷菌)、FO+EP(60%有机肥替代+蚯蚓+解磷菌),每年种植两季作物(红薯、油菜);在红薯的薯块膨大期和收获期、油菜的开花期和收获期各采一次样,研究有机肥替代与生物培肥对红壤肥力、生物活性、微生物群落功能及产量的影响。研究结果如下:1.有机肥替代和接种蚯蚓能够促进土壤团聚体形成,增强土壤团聚体稳定性。有机肥替代显著提高红壤的全量养分和速效养分,而生物培肥对红壤全量养分影响不大;接种蚯蚓可显著增加速效磷、速效钾和硝态氮含量,而接种解磷菌对速效磷有显著的提升(p<0.05)。2.在不同作物系统下,有机肥替代和生物培肥均能显著增加红壤中线虫总数。而线虫的营养类群比例在生长季不同时期有明显变化,添加有机肥与接种土壤生物能够降低植食性线虫类群比例,接种蚯蚓还会降低食真菌线虫类群比例。有机肥替代条件下单接解磷菌和与蚯蚓复合接种都有利于解无机磷细菌在红壤中很好定殖。有机肥替代和生物培肥都有利于增强红壤生物活性(基础呼吸、微生物生物量、酶活性)。接种蚯蚓能够显著提高C、N转化相关酶活性,而解磷菌有利于增强磷酸酶活性(p<0.05)。3.从微生物群落功能来看,有机肥替代和生物培肥均能提高红壤微生物群落对碳源利用整体活性,接种蚯蚓有利于土壤微生物对氨基酸类、糖类和胺类碳源的利用。有机肥替代能够提高红壤微生物群落丰富度和均匀度,而蚯蚓会降低微生物群落均匀度,增加利用氨基酸类、糖类和胺类碳源的微生物类群,说明蚯蚓可以影响红壤微生物群落组成。4.从作物产量来看,有机肥替代和生物培肥对红薯和油菜产量都有显著增加效果,其中有机肥替代与复合接种土壤生物效果最好;尽管受天气影响,油菜第二年产量相对第一年减产,但有机肥替代与复合接种土壤生物仍然有显著的增产效果(p<0.05)。