不同管理措施下土壤有机碳库变化特征

本研究通过长期定位施肥试验和果园种草试验,系统地研究了不同土地经营管理方式对土壤有机碳及其组分库的影响,分析了不同组分有机碳在含量,分布,时间序列上的变化特征,同时分析了不同组分有机碳库之间及其与植物养分和产量的关系,以期为土壤肥力提升和培育土壤提供理论依据。主要研究结果如下： (1)长期不同施肥方式下土壤有机碳及其组分库的特征研究表明,有机无机肥配施土壤总有机碳、微生物量碳(SMBC)、水溶性有机碳(WSOC)、轻组有机碳(LFOC)及其所占土壤总有机碳比例均显著高于单施化肥土壤。与不施肥相比,化肥较有机肥更显著增加了土壤重组有机碳(HFOC)和HFOC/TOC;有机肥和化肥的施用分别有利于较大粒级(>250μm)和较小粒级(<250μm)水稳性团聚体及其TOC含量。因此,长期施用有机肥,特别是有机肥与无机肥配施能提高土壤活性碳含量和土壤团聚体稳定性,从而保持和提高了土壤碳库质量和持续生产力。且对长期施肥下土壤不同组分有机碳进行相关分析,结果表明SMBC、WSOC、LFOC和POM—C可作为反映土壤有机碳库变化的早期预示指标。 (2)对长期施肥下作物养分及生物产量的变化进行研究。结果表明,植株全N和全P总量表现为：籽粒>茎杆；水稻>大麦。全K为；大麦茎杆>水稻茎杆>水稻籽粒>大麦籽粒。施有机,无机肥提高了水稻茎杆和籽粒全N,全P,全K含量,其中有机肥对全N,全P的影响大于无机肥,全钾小于无机肥。施肥还降低了大麦茎杆和籽粒全N,全P,但提高了全K含量,其中,有机肥处理下的三个养分指标含量均大于无机肥。与CK相比,有机肥和化肥(除单施N肥)的施用均显著提高了水稻的生物量和籽粒产量,有机肥比无机肥的增加效果更为显著,其中,有机-无机配施高于单施有机肥,高量无机肥配施有机肥的增幅高于低量无机肥配施有机肥。另外,我们发现单施氮肥处理显著降低了水稻生物量。可见,化肥施用对提高水稻生物量具有显著作用。 (3)对桃园种草后土壤有机碳及其组分库特征进行分析研究。结果表明,果园土壤总有机碳含量表现为：黑麦草处理>清耕处理>毛苕子处理；与清耕处理相比,果园种植黑麦草和毛苕子后,土壤SMBC, WSOC都显著增加了,其中,黑麦草较毛苕子增幅大；黑麦草处理土壤LFOC含量较清耕降低了6.45%。毛苕子提高了11.13%。而果园种植牧草后土壤HFOC含量均低于清耕处理。黑麦草和毛苕子处理较CK分别降低了1.73%和13.25%。同时果园种草显著提高了土壤各级团聚体含量,其中增幅最大的为大团聚体(>250μm)粒级,并影响了团聚体内有机碳的分布状况,导致有机碳含量与团聚体含量变化趋势存在差异。与清耕处理相比,黑麦草处理显著提高了土壤各粒级团聚体有机碳含量(除<74μm),而毛苕子处理则显著降低了其含量(除>2000μm)。 (4)对果园种草下土壤有机碳及其组分库的动态变化进行研究。结果表明,随着生草时间延长,各生草土壤有机碳均表现为夏季和秋季含量最高,春季和冬季较低。这可能是因为气温不同导致有机质分解速率不同。黑麦草和毛苕子两种生草物料下SMBC含量均逐渐增加；而土壤WSOC含量为：黑麦草>毛苕子,均出现增加-降低-增加的变化趋势；黑麦草和清耕处理土壤LFOC浓度经历了上升-下降-上升,而毛苕子则一直处于上升趋势；黑麦草和毛苕子处理的土壤HFOC浓度先上升,最大值出现在采样初期(9.35g/kg),接着一直下降。而清耕处理在初期则一直处于上升趋势,直到桃树停止期才下降到最小值；黑麦草和毛苕子均能逐渐提高各级团聚体有机碳含量,其中,黑麦草较毛苕子更先达到最大值,这与它们的分解速率有关。