【摘要】：本研究探討了24年長期施肥對褐土土壤有機(jī)碳(TOC)、有機(jī)碳儲量(TOCs)、凈固碳效率(NCSE)和碳庫管理指數(shù)(CPMI)的影響,為評價(jià)褐土土壤碳庫變化與質(zhì)量及科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。研究以褐土肥力與肥料長期定位試驗(yàn)為平臺,通過9個(gè)處理[A組:不施肥處理(N_0P_0、CK);B組:單施無機(jī)肥處理(N_1P_1、N_2P_2、N_3P_3和N_4P_4);C組:有機(jī)肥與無機(jī)肥配施處理(N_2P_1M_1、N_3P_2M_3和N_4P_2M_2);D組:單施高量有機(jī)肥處理(M_6)]測定土壤TOC與易氧化有機(jī)碳(ROOC)含量,并計(jì)算TOCs、NCSE及CPMI等相關(guān)指標(biāo)。結(jié)果表明,在不同土層不同時(shí)期施用較高量有機(jī)肥配施無機(jī)肥及施用高量有機(jī)肥(N_3P_2M_3、N_4P_2M_2和M_6)均可提高TOC和ROOC含量,且隨土層深度加深提升作用減弱。TOCs、NCSE與0~20 cm土層TOC含量在時(shí)間和空間上的變化規(guī)律基本一致。施用高量有機(jī)肥(C組、D組)可有效提高TOCs,A組、B組的TOCs均值分別比C組、D組低76.77%與17.36%。長期施肥處理可提高NCSE,尤其是施用有機(jī)肥處理可顯著提高NCSE。NCSE為D組C組A組=B組;D組NCSE為1 152.27 kg·hm~(-2)·a~(-1),是C組的2.51倍,B組的16.20倍。與試驗(yàn)前相比,C組和D組的CPMI無顯著變化,且C組與D組間差異不顯著,但A組與B組比試驗(yàn)前降低16.38~40.02。與A組(CK)相比,B組中N1P1處理與C、D組處理顯著影響CPMI,提高了23.30~45.67。在0~40 cm土層CPMI與ROOC含量呈顯著正相關(guān),CPMI可以很好地指示有機(jī)碳的變化�？梢�,施用高量有機(jī)肥或者較高量有機(jī)肥與無機(jī)肥配施可極顯著提高褐土土壤TOCs、NCSE和CPMI,即施用高量有機(jī)肥或者較高量有機(jī)肥與無機(jī)肥配施(N_3P_2M_3和N_4P_2M_2)有利于褐土有機(jī)碳的固存,可減少無機(jī)肥的施用量,使土壤性質(zhì)向良性方向發(fā)展,培肥土壤。
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圖片說明： 撓跋?不同施肥處理對耕層(0~20cm)TOC含量年際變化特征的影響主要表現(xiàn)為施用有機(jī)肥的提升作用,與試驗(yàn)前相比,經(jīng)過24年處理后M6和N3P2M3、N4P2M2,TOC含量明顯高于初始狀態(tài),為14.67~23.15g·kg1,提高11.56%~67.63%,N2P1M1處理在2015年TOC含量比初始值降低了8.83%。N3P2M3、N4P2M2處理TOC含量整體上呈現(xiàn)逐年上升的趨勢,N2P1M1基本保持平穩(wěn)變化趨勢;而對照組(N0P0)與單施無機(jī)肥區(qū)組TOC含量則逐年降低,比試驗(yàn)前降低23.82%~29.04%(圖1)。通過C組、D組、B組分別與A組的對比可知,C、D組TOC含量顯著高于A、B組。從圖1可看出,C、D組,除N2P1M1處理在2001年比A組低外,TOC含量都高于A組且有繼續(xù)提升的趨勢;A、B組中,隨著施肥年限的增加,TOC含量逐漸與A組接近且有低于A組繼續(xù)下降的趨勢。圖1不同施肥處理下土壤總有機(jī)碳含量的年際變化Fig.1Inter-annualchangesofcontentsoftotalorganiccarbon(TOC)underdifferentfertilizationtreatments2.1.2對TOC含量剖面變化特征的影響經(jīng)過連續(xù)24年施肥處理后,褐土耕層(0~20cm)TOC含量產(chǎn)生了明顯差異(圖2)。不同處理TOC含量大小順序?yàn)镈組>C組>A、B組。A、B組TOC含量為9.80~10.53g·kg1,平均為10.14g·kg1,各處理間差異不顯著。C組TOC含量為12.59~15.95g·kg1,平均為14.40g·kg1,較A、B組差異極顯著,TOC含量增加42.01%。D組TOC含量為23.15g·kg1,較A、B組和C組差異均極其顯著,TOC含量分別增加128.30%和60.76%,較A組增加135.74%。土壤20~40cm土層中C、D組對TOC含量影響顯著;A、B組中施用較高量無機(jī)肥會使該層TOC含量進(jìn)一步下降。40~60cm土層中D組顯著增加TOC含量,施用無機(jī)肥的區(qū)?
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圖片說明： 546中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)2017第25卷http://www.ecoagri.ac.cn含量明顯減少,且B組內(nèi)無顯著性差異。2.1.3對TOCs的影響圖3中CK0為1992年基礎(chǔ)土樣的TOCs值。由圖3可知,僅D組TOCs高于CK0,其他處理均有所圖2不同施肥處理土壤剖面總有機(jī)碳含量Fig.2Contentsoftotalorganiccarbon(TOC)atdifferentsoillayersunderdifferentfertilizationtreatments不同小寫字母表示處理間差異達(dá)5%顯著水平,不同大寫字母表示處理間差異達(dá)1%顯著水平。Differentlowercaselettersmeansignificantdifferenceat5%lever,anddifferentcapitallettersdenotesignificantdifferencesat1%leveramongdifferenttreatments.圖3不同施肥處理對不同土層土壤有機(jī)碳儲量的影響Fig.3Totalorganiccarbonstorage(TOCs)indifferentsoillayersunderdifferentfertilizationtreatmentsCK0為1992年基礎(chǔ)土樣的TOCs值。不同大寫字母表示在0~60cm土層不同處理間差異達(dá)1%顯著水平。CK0istheTOCsvalueofthebasicsoilsamplesin1992.Differentcapitallettersdenotesignificantdifferencesat1%levelin060cmsoillayeramongdifferenttreatments.降低,施用有機(jī)肥較多的處理TOCs降低較少。C、D組的TOCs極顯著高于A、B組,C、D組TOCs比A組與B組分別提高76.77%、17.36%;N1P1處理TOCs最低,M6處理TOCs最高,N4P4顯著高于B組其他處理。2.2長期不同施肥處理對土壤凈固碳效率(NCSE)的影響表2反映了經(jīng)過24年不同施肥處理土壤不同土層NCSE的變化。0~20cm、20~40cm和0~40cm土層,凈固碳效率為D組>C組>A、B組。0~20cm土層D組NCSE為1152.27kg·hm2·a1,是C組的2.51倍,B組的16.20倍,可見施用高量有機(jī)肥可顯著提高土壤凈固碳效率。B組與A組均未施用有機(jī)肥,其NCSE差異不顯著。2
【作者單位】： 山西大學(xué)生物工程學(xué)院;山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所;
【基金】：農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201203030-08-03) 山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目(20150311016-1)資助~~
【分類號】：S153.6

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9 孫s，

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