长期施肥对洞庭湖双季稻区水稻土有机碳、氮积累及其活性的影响

【目的】土壤有机质及其活性是评价土壤肥力的重要指标,研究洞庭湖区典型双季稻轮作水稻土总有机碳、全氮积累及其活性对长期不同施肥的响应特征,为稻田施肥管理和土壤培肥提供科学依据。【方法】依托国家稻田土壤肥力与施肥效应长期试验平台,以不施肥处理(CK)为对照,研究农户习惯施氮磷钾化肥(CF)、施氮钾化肥(NK)、均衡施氮磷钾化肥(NPK)、低量有机肥与氮磷钾化肥配施(LOM,有机肥氮比例为30%)、高量有机肥与氮磷钾化肥配施(HOM,有机肥氮比例为60%)影响下0—20和20—40 cm土层土壤总有机碳(TOC)、全氮(TN)含量及储量积累效应、有机碳氮活性组分含量及其比例的变化特征。【结果】26年不施肥0—20 cm土层土壤TOC含量基本稳定,仅较原始土壤增加0.64 g·kg-1,持续植稻可能是其保持稳定的重要原因。两土层土壤TOC、TN含量在长期不同施肥后均有显著增加(P<0.05),但其储量仅仅在均衡施氮磷钾化肥特别是与有机肥配施后显著提升(P<0.05)。0—40 cm土层土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)、溶解性有机碳(DOC)、溶解性有机氮(DON)含量变幅分别为64.54—708.76、22.92—92.25、39.06—63.24、10.76—31.87 mg·kg-1,均随土层加深而下降。施肥后0—20 cm土层土壤MBC、MBN、DOC、DON含量提高34.1%-81.8%、56.1%—134.4%、23.5%—42.0%、20.3%—83.2%,20—40 cm土层则分别提高-3.8%—38.1%、32.5%—78.2%、8.2%—37.5%、9.3%—56.8%,施肥对相同土层土壤MBC、MBN、DOC、DON含量的增加效应均表现出氮磷钾化肥配施有机肥明显优于化肥单施的处理效应,但不同化肥处理间0—20 cm土层土壤微生物量碳氮、溶解性有机碳氮含量差异不显著(P>0.05)。随土层加深,土壤MBC/TOC、MBN/TN、DON/TN数值显著降低,而DOC/TOC值则有所增加。长期不同施肥有利于提升土壤总有机碳、全氮中活性组分比例,且以氮磷钾化肥配施有机肥处理效果最佳,其两土层土壤总有机碳、全氮中各活性碳氮组分的分配比例均较CK处理显著提高(P<0.05),且该效应随有机肥用量增加而增强。土壤MBC、MBN、DOC、DON两两之间及与土壤总有机碳、全氮、容重、p H具有显著或极显著相关性,与碳氮比、粘粒含量的相关关系不显著,但总体以土壤微生物量碳氮所获相关系数高于溶解性有机碳氮。施肥明显提高早、晚稻产量,两土层MBC、MBN、DOC、DON均与周年水稻产量呈现正相关性,但相关系数总体上随土层加深而明显降低(P<0.05)。【结论】在洞庭湖双季稻区,长期不同施肥后,相同类型土壤活性有机质组分中活性氮组分含量增加较活性碳组分更明显,氮磷钾化肥配施有机肥能显著提高0—40 cm土层土壤有机碳、氮活性,更有利于土壤总有机碳氮积累及生产力提升,土壤微生物量碳氮可更敏感地预测长期施肥影响下土壤质量的变化。