土壤有机碳是评价土壤肥力高低的重要指标。面临世界土壤养分退化面积占总耕地面积20%和我国 土壤养分退化面积占耕地面积60%的严峻挑战<1>,土壤碳素营养特性与平衡调控研究就一直 为国内外许多研究者所关注<2～8>,并成为维系土壤生产力持续利用的重要基础。高寒半干旱 栗钙土区年均降水393.2mm,年均温2.6℃,每公顷农田化肥养分投入量仅25kg,在 施肥制度上长期沿袭有机农作生产为主,但迄今,对土壤有机碳特性与平衡调控研究尚属少见。本 文通过有机无机肥配施下土壤有机碳特性的阐明,并依据碳素周转与平衡加以调控,旨在为栗钙土 区培肥地力提供科学依据。1 材料与方法1.1 田区试验试验于1996～1998年在国家 重点科技攻关张北旱农试验区张北县小二台坡梁地砂质栗钙土和旱滩地中壤质草甸栗钙土上进行, 供试土壤理化性状如表1所示。供试作物坡梁地为莜麦品6,5月下旬播种,播量150kg·h m-2,行距25cm;旱滩地为春小麦克旱14,4月下旬播种,播量262.5kg·hm- 2,行距25cm。供试肥料以尿素、二铵和三料重过磷酸钙做氮磷肥与有机肥基施。试验设N0 P0、N60P0、N0P45、N60P45、N60P45、N60P90、N120P45 、N120P90(N,P2O5,kg·hm-2)7个无机肥料水平,M0、M22500和 M45000(M-有机肥料,kg·hm-2)3个有机肥料水平,共21个处理,采用不完全 随机设计,3次重复,小区面积12.5m×6.0m。1.2 不同有机物(肥)料腐解与矿化 速率试验试验于1997～1999年在坡梁和旱滩地两种地貌单元土壤上进行,采用砂滤管法< 9>。供试耕层土壤经风干过20目筛,选莜麦秸秆、春小麦秸秆、豌豆秸秆、蚕豆秸秆、披碱草 、农家肥、马粪、牛粪、羊粪、猪粪10种供试有机物料经60℃烘干粉碎过40目筛,土料混比 100∶5,混匀后装入管内,加盖,用塑料胶带封口,三次重复。砂滤管垂直埋入耕层土壤,浇 原土悬浊液,表层覆土厚5cm。此后定期取出管内样品,磨细过60目筛,测定其C、N含量。 1.3 分析方法土壤有机碳氧化稳定性分析采用在130～140℃消煮5min重铬酸钾定碳 法;土壤腐殖质结合形态采用比重为2的杜列液超声分离,分别用氢氧化钠和氢氧化钠+焦磷酸钠 混液提取法测定各级含碳量;土壤重组碳和复合量,用比重为2的杜列液超声分离重铬酸钾容量法 <10>;其它项目采用常规分析方法测定<11>。表1 供试土壤理化性状Table1 P hysicalandchemicalpropertiesoftestedsoils土壤 Soils土层深度Depthofsoil(cm)有机质OM.(g·kg-1)全氮Tot alN(g·kg-1)全磷TotalP(g·kg-1)碱解氮Alk-avail.N(m g·kg-1)速效磷Avail.P(mg·kg-1)CaCO3(g·kg-1)pH物理 性粘粒Physicalclay(%)质地Texture容重Bulkdensity(g· cm-3)坡梁地栗钙土Chestnutsoilinslopingland0～2011. 70.890.24456.54.510.07.4214.94砂壤Sandyloam1. 54旱滩地草甸栗钙土Meadowchestnutsoilindryshoalyland 0～2030.71.710.455106.36.043.67.7037.38中壤Mid dleloam1.222 结果与分析2.1 施肥对土壤有机碳特性的影响由表2看出,不同 土壤有机无机肥配施明显改善了土壤有机C特性,随有机无机肥配施量增大,土壤有机C和表征活 性有机C的易氧化C含量呈明显上升趋势,有机无机肥配施均高于单施无机肥,更高于M0N0P 0对照处理。同M0N0P0对照相比,有机无机肥配施在砂质栗钙土和壤质草甸栗钙土上土壤总 有机C含量分别提高2.68～5.95和1.97～3.97g/kg,易氧化有机C则分别提 高2.14～3.74和1.46～3.43g/kg。但在施用无机肥或配合施用有机肥基础上 随无机氮磷肥配施量增大,同N0P0相比表征氧化稳定性的Kos呈下降趋势,表明难以氧化有 机C含量则呈降低趋势,土壤有机C活性改善。从土壤腐殖质结合形态上看,随施肥量加大,松结 态C、稳结态C和紧结态C含量也呈明显增大趋势。在砂质栗钙土和壤质草甸栗钙土上,同M0N 0P0对照处理相比,有机无机肥配施松结态C分别增大0.58～1.33和0.75～1.1 9g/kg,稳结态C分别增大0.25～0.85g/kg和0.27～0.50g/kg,紧 结态C则分别增大1.13～1.69g/kg和0.46～0.83g/kg;且砂质栗钙土上 紧结态C>松结态C>稳结态C,而壤质草甸栗钙土紧结态C与松结态C含量相差不大,并均大于 稳结态C,表明栗钙土土壤腐殖质结合形态主要以紧、松结态为主,但同砂质栗钙土相比,壤质草 甸栗钙土紧结态C有向稳结态C转化趋势。此外,随配合施肥量加大,土壤重组C和复合量也呈增 大趋势,两种土壤上均以M45000N120P90处理最高,同M0N0P0处理相比,有机 无机肥配施砂质栗钙土和壤质草甸栗钙土土壤重组C分别提高0.87～3.94和1.04～1 .94g/kg,而复合量则分别提高0.84～3.74和1.01～1.89g/kg,表明 施肥使土壤对营养物质蓄保能力增强,土壤有机无机复合状况改善成为土壤肥力提高的重要表征。 表2 有机无机肥配施对土壤有机C特性的影响Table2 Effectoforganic andinorganicfertilizercooperatingapplicatio nonsoilorganicCproperties土壤Soils处理Treatment s总有机CTotalorganicC(g·kg-1)氧化稳定性Oxidationsta bility易氧化有机CEasilyoxidizingorganicC(g·kg-1) Kos腐殖质结合形态Combiningformofhumus松结态CLoosecomb inedC含量Content(g·kg-1)占总量Occupyingtotalcont ent(%)稳结态CStablecombinedC含量Content(g·kg-1)占 总量Occupyingtotalcontent(%)紧结态CTightcombined C含量Content(g·kg-1)占总量Occupyingtotalcontent( %)总量Totalcontent(g·kg-1)有机无机复合状况Organicinor ganiccomplexstatus重组CHeavyfractionC(g·kg-1) 复合量Complexquantity(g·kg-1)砂质M0N0P06.333.340 .902.4540.40.7412.22.8747.46.065.375.25栗钙土M 0N60P456.413.540.812.5140.30.8012.82.9246.9 6.235.465.32SandyM0N120P906.453.850.682.574 0.40.8313.02.9746.66.375.715.56chestnutM225 00N0P08.054.750.692.7536.60.9813.13.7850.37 .516.035.86soilM22500N60P459.015.480.643.03 37.70.9912.34.0050.08.026.246.09M22500N120P 909.125.930.543.1836.91.4116.34.0446.88.636 .606.35M45000N0P011.556.610.753.0436.51.221 4.64.0848.98.348.948.69M45000N60P4511.766.7 10.753.5438.21.4715.84.2646.09.279.158.86M4 5000N120P9012.287.080.733.7838.11.5916.04.5 645.99.939.318.99壤质草甸M0N0P017.098.810.946.3 640.82.7717.86.4641.415.5915.5115.11栗钙土M0N6 0P4517.469.160.916.4839.82.9918.36.8341.916 .3015.8115.40LoamyM0N120P9017.709.320.906.5 338.93.0518.27.1942.916.7716.0415.56meadowM 22500N0P018.8710.010.896.8040.63.0618.36.90 41.116.7616.0215.81chestnutM22500N60P4519.0 610.270.867.1141.73.0417.86.9240.517.0716.5 516.12soilM22500N120P9019.1410.450.837.4441 .63.0517.07.4041.417.8916.9716.53M45000N0P0 20.1110.830.857.2640.73.1917.97.3841.417.83 17.1716.69M45000N60P4520.4411.100.847.3941. 23.2217.97.3540.917.9617.3516.90M45000N120P9021.0612.240.727.5541.73.2718.17.2940.218.1117.4517.00注:有机C氧化稳定系数Kos=(有机C-易氧化有机C)/易氧化有机C。Note:Oxidationstablecoefficientoforgani
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