长期施肥下褐土易氧化有机碳及有机碳库的变化特征

发布时间：2019-07-12 18:04

【摘要】：本研究探讨了24年长期施肥对褐土土壤有机碳(TOC)、有机碳储量(TOCs)、净固碳效率(NCSE)和碳库管理指数(CPMI)的影响,为评价褐土土壤碳库变化与质量及科学施肥提供理论依据。研究以褐土肥力与肥料长期定位试验为平台,通过9个处理[A组:不施肥处理(N_0P_0、CK);B组:单施无机肥处理(N_1P_1、N_2P_2、N_3P_3和N_4P_4);C组:有机肥与无机肥配施处理(N_2P_1M_1、N_3P_2M_3和N_4P_2M_2);D组:单施高量有机肥处理(M_6)]测定土壤TOC与易氧化有机碳(ROOC)含量,并计算TOCs、NCSE及CPMI等相关指标。结果表明,在不同土层不同时期施用较高量有机肥配施无机肥及施用高量有机肥(N_3P_2M_3、N_4P_2M_2和M_6)均可提高TOC和ROOC含量,且随土层深度加深提升作用减弱。TOCs、NCSE与0~20 cm土层TOC含量在时间和空间上的变化规律基本一致。施用高量有机肥(C组、D组)可有效提高TOCs,A组、B组的TOCs均值分别比C组、D组低76.77%与17.36%。长期施肥处理可提高NCSE,尤其是施用有机肥处理可显著提高NCSE。NCSE为D组C组A组=B组;D组NCSE为1 152.27 kg·hm~(-2)·a~(-1),是C组的2.51倍,B组的16.20倍。与试验前相比,C组和D组的CPMI无显著变化,且C组与D组间差异不显著,但A组与B组比试验前降低16.38~40.02。与A组(CK)相比,B组中N1P1处理与C、D组处理显著影响CPMI,提高了23.30~45.67。在0~40 cm土层CPMI与ROOC含量呈显著正相关,CPMI可以很好地指示有机碳的变化。可见,施用高量有机肥或者较高量有机肥与无机肥配施可极显著提高褐土土壤TOCs、NCSE和CPMI,即施用高量有机肥或者较高量有机肥与无机肥配施(N_3P_2M_3和N_4P_2M_2)有利于褐土有机碳的固存,可减少无机肥的施用量,使土壤性质向良性方向发展,培肥土壤。
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图片说明：挠跋?不同施肥处理对耕层(0~20cm)TOC含量年际变化特征的影响主要表现为施用有机肥的提升作用,与试验前相比,经过24年处理后M6和N3P2M3、N4P2M2,TOC含量明显高于初始状态,为14.67~23.15g·kg1,提高11.56%~67.63%,N2P1M1处理在2015年TOC含量比初始值降低了8.83%。N3P2M3、N4P2M2处理TOC含量整体上呈现逐年上升的趋势,N2P1M1基本保持平稳变化趋势;而对照组(N0P0)与单施无机肥区组TOC含量则逐年降低,比试验前降低23.82%~29.04%(图1)。通过C组、D组、B组分别与A组的对比可知,C、D组TOC含量显著高于A、B组。从图1可看出,C、D组,除N2P1M1处理在2001年比A组低外,TOC含量都高于A组且有继续提升的趋势;A、B组中,随着施肥年限的增加,TOC含量逐渐与A组接近且有低于A组继续下降的趋势。图1不同施肥处理下土壤总有机碳含量的年际变化Fig.1Inter-annualchangesofcontentsoftotalorganiccarbon(TOC)underdifferentfertilizationtreatments2.1.2对TOC含量剖面变化特征的影响经过连续24年施肥处理后,褐土耕层(0~20cm)TOC含量产生了明显差异(图2)。不同处理TOC含量大小顺序为D组>C组>A、B组。A、B组TOC含量为9.80~10.53g·kg1,平均为10.14g·kg1,各处理间差异不显著。C组TOC含量为12.59~15.95g·kg1,平均为14.40g·kg1,较A、B组差异极显著,TOC含量增加42.01%。D组TOC含量为23.15g·kg1,较A、B组和C组差异均极其显著,TOC含量分别增加128.30%和60.76%,较A组增加135.74%。土壤20~40cm土层中C、D组对TOC含量影响显著;A、B组中施用较高量无机肥会使该层TOC含量进一步下降。40~60cm土层中D组显著增加TOC含量,施用无机肥的区?
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图片说明： 546中国生态农业学报2017第25卷http://www.ecoagri.ac.cn含量明显减少,且B组内无显著性差异。2.1.3对TOCs的影响图3中CK0为1992年基础土样的TOCs值。由图3可知,仅D组TOCs高于CK0,其他处理均有所图2不同施肥处理土壤剖面总有机碳含量Fig.2Contentsoftotalorganiccarbon(TOC)atdifferentsoillayersunderdifferentfertilizationtreatments不同小写字母表示处理间差异达5%显著水平,不同大写字母表示处理间差异达1%显著水平。Differentlowercaselettersmeansignificantdifferenceat5%lever,anddifferentcapitallettersdenotesignificantdifferencesat1%leveramongdifferenttreatments.图3不同施肥处理对不同土层土壤有机碳储量的影响Fig.3Totalorganiccarbonstorage(TOCs)indifferentsoillayersunderdifferentfertilizationtreatmentsCK0为1992年基础土样的TOCs值。不同大写字母表示在0~60cm土层不同处理间差异达1%显著水平。CK0istheTOCsvalueofthebasicsoilsamplesin1992.Differentcapitallettersdenotesignificantdifferencesat1%levelin060cmsoillayeramongdifferenttreatments.降低,施用有机肥较多的处理TOCs降低较少。C、D组的TOCs极显著高于A、B组,C、D组TOCs比A组与B组分别提高76.77%、17.36%;N1P1处理TOCs最低,M6处理TOCs最高,N4P4显著高于B组其他处理。2.2长期不同施肥处理对土壤净固碳效率(NCSE)的影响表2反映了经过24年不同施肥处理土壤不同土层NCSE的变化。0~20cm、20~40cm和0~40cm土层,净固碳效率为D组>C组>A、B组。0~20cm土层D组NCSE为1152.27kg·hm2·a1,是C组的2.51倍,B组的16.20倍,可见施用高量有机肥可显著提高土壤净固碳效率。B组与A组均未施用有机肥,其NCSE差异不显著。2
【作者单位】：山西大学生物工程学院;山西省农业科学院农业环境与资源研究所;
【基金】：农业部公益性行业(农业)科研专项(201203030-08-03) 山西省科技攻关项目(20150311016-1)资助~~
【分类号】：S153.6

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