不同施肥模式下褐土的有機(jī)碳組分及碳固存效應(yīng)變化

摘要： 【目的】基于長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，研究長(zhǎng)期有機(jī)無機(jī)肥配施下褐土有機(jī)碳含量及其組分構(gòu)成的演變特征，以深入了解有機(jī)肥對(duì)土壤碳固存能力的影響機(jī)制，為通過科學(xué)養(yǎng)分管理實(shí)現(xiàn)褐土生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定和提高生產(chǎn)力提供理論依據(jù)。【方法】有機(jī)無機(jī)肥配施試驗(yàn)于1992 年在山西壽陽旱地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站進(jìn)行，種植制度為一年一季玉米。試驗(yàn)采用氮、磷、有機(jī)肥三因素四水平正交設(shè)計(jì)，共18 個(gè)處理，本研究選擇其中的9 個(gè)處理：N0P0M0、N1P1M0、N2P2M0、N3P3M0、N4P4M0、N2P1M1、N3P2M3、N4P2M2、N0P0M6。N0、N1、N2、N3、N4 的施N 量分別為0、60、120、180、240 kg/hm2，P0、P1、P2、P3、P4 的施P2O5 量分別為0、37.5、75、112.5、150 kg/hm2，M0、M1、M2、M3、M6 的有機(jī)肥用量分別為0、22.5、45、67.5、135 t/hm2。以5 年為1 個(gè)周期，分別在1996、2001、2006、2011、2016、2020 年玉米收獲后，采集 0—20 cm 土層土壤樣品，測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)含量，以及有機(jī)碳各組分含量，分析碳投入與土壤有機(jī)碳及其各碳組分含量之間的關(guān)系，探討固碳速率和固碳效率在不同碳投入下的響應(yīng)。【結(jié)果】連續(xù)試驗(yàn) 29 年后，與不施肥處理N0P0M0 相比，化肥有機(jī)肥配合處理N2P1M1、N3P2M3、N4P2M2 和N0P0M6 的土壤有機(jī)碳含量分別提高了25.7%、72.4%、30.3% 和220%，各項(xiàng)碳組分含量均顯著增加。與初始值相比，化肥處理N1P1M0、N3P3M0、N4P4M0 的土壤顆粒有機(jī)碳含量分別降低了0.41、0.89 和0.41 g/kg，易氧化有機(jī)碳含量分別大幅降低了40.3%、26.4% 和9.6%。各處理土壤碳庫管理指數(shù)的年際變化總體表現(xiàn)為先大幅降低再逐漸上升的趨勢(shì)，其中N0P0M6 處理碳庫管理指數(shù)最高，較N0P0M0 處理提高了6.6 倍。長(zhǎng)期施肥定位試驗(yàn)中，化肥配施有機(jī)肥處理N2P1M1、N3P2M3、N4P2M2 的土壤總有機(jī)碳固定速率在0.22～0.58 t/（hm2?a），遠(yuǎn)高于化肥處理N1P1M0、N2P2M0、N3P3M0、N4P4M0，土壤有機(jī)碳各組分的固持速率變化趨勢(shì)與總有機(jī)碳基本一致?，F(xiàn)階段土壤各組分有機(jī)碳儲(chǔ)量和增加量與累積碳投入間呈顯著正線性相關(guān)關(guān)系（Plt;0.01），且仍未出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。【結(jié)論】長(zhǎng)期有機(jī)無機(jī)肥配合施用顯著增加了褐土有機(jī)碳及其組分含量，提高了土壤固碳速率和固碳潛力，且施用高量有機(jī)肥最有利于農(nóng)田土壤碳固持和維持土壤肥力。因此，長(zhǎng)期有機(jī)培肥是有效提高褐土土壤質(zhì)量和增強(qiáng)土壤碳“匯”功能的農(nóng)田施肥措施。

關(guān)鍵詞： 長(zhǎng)期施肥； 褐土； 有機(jī)碳組分； 固碳效率