长期施肥对绿洲农田土壤剖面有机碳及其组分的影响-干旱区地理.PDF

第36卷 第4期 Vol.36 No.4 2013年7月 ARID LAND GEOGRAPHY July 2013 长期施肥对绿洲农田土壤剖面有机碳及其组分的影响① 李晨华， 唐立松 （荒漠与绿洲生态国家重点实验室，中国科学院新疆生态与地理研究所，新疆 乌鲁木齐 830011） 摘 要： 以中国科学院阜康荒漠生态站长期定位试验为平台，对不同施肥模式下绿洲农田土壤有 机碳（SOC）、颗粒有机碳（POC）、轻组有机碳（LFOC）及团聚体结合碳的剖面（0～3m）特征进行了 研究。结果表明：与荒漠土壤相比，20a长期施肥模式下SOC含量在表层（0～0.2m）土壤中增加了 14%～56%，但在下层（0.2～0.6 m）减少了15%～33%。在深层（0.6～3 m），单施化肥（NPK与 N2P2K）与化肥配施秸秆处理（NPKR与N2P2R2）具有不同的变化：SOC含量在前者中降低了5%～ 9%，在后者中增加了4%～9%，POC与LFOC具有相似变化趋势。所有处理均增加了整个剖面的大 团聚体（0.25mm）结合碳。然而，44%～87%的SOC分布于粉砂与粘粒组分（0.053mm）中，在深 层土壤中该比例最大（超过80%），揭示了该组分中SOC含量的维持对于碳固定的重要性。单施化 肥处理降低了粉砂与粘粒组分中SOC含量，可能是其深层土壤碳损耗的一个机制。化肥配施秸秆 处理在促进SOC含量的增加、大团聚体形成方面具有最好效果，尤其在深层土壤。 关 键 词： 土壤剖面；有机碳（SOC）；团聚体；长期实验；绿洲 中图分类号： S154.1 文献标识码：A 文章编号：1000-6060（2013）04-0637-08（637～644） 土壤有机碳（SOC）对土壤质量具有深远的影 不如表层或浅层土剧烈，但土壤土层深度大，贮存 ［12］ 响，其含量的维持对于农业可持续性与环境效应具 其中的SOC总量比表层土更高 。因此，深土层 ［1］ SOC一旦有了明确的变化趋势，所产生的影响不容 有双重意义 。SOC通常分为2个或多个组分，如颗 粒有机碳（POC）与轻组有机碳（LFOC），对于土壤管 忽略。 理措施如耕作等的响应更为敏感，是SOC动态变化 在土壤剖面中，由于农业管理措施的不同影响 ［2-3］ （如施肥与灌溉）及土壤自身环境的差异，表层与深 的早期指示指标 。土壤团聚体作为土壤结构的 ［4］ 土层的碳封存（Sequestration）方式也有所不同。土 基本单元，与SOC含量显著相关 。土壤团聚体对 ［5］ 壤表层的碳固定直接与作物残体及其它有机体的输 SOC具有物理性保护作用，使之免于微生物分解 。 ［13］ 农业土壤中SOC的增长可通过合理的管理措 入直接相关 。而根系碳输入与可溶性有机碳（DOC） ［6-7］ 的输入是深土层碳封存的主要形式。但近期有研究 施来获得。大多长期施肥实验表明 ：化肥配施 ［14］ 秸秆能显著提高SOC含量与土壤养分水平。单施 表明 ：根与其分泌物作为土壤微生物的能量来源， 化肥也能增加SOC含量，但也有研究持相反的观 能够激发微生物对深层中“老碳”的分解，导致SOC ［8-9］