长期施肥对栗褐土有机碳矿化的影响

摘要

目的:以25年长期定位施肥试验为依托,对栗褐土土壤有机碳矿化速率、有机碳累积矿化量的动态变化进行研究,为科学管理土壤肥力、增加栗褐土碳汇减少温室气体排放提供依据.方法:田间试验开始于1988,共设置8个施肥处理,不施肥(CK);单施氮肥(N);氮磷肥合施(NP);单施低量有机肥(M1);低量有机肥与氮肥合施(M1N);低量有机肥与氮磷肥合施(M1NP);高量有机肥与氮肥合施(M2N);高量有机肥与氮磷肥合施(M2NP).于第26年玉米播种前,采集以上处理的耕层(0～20cm)土壤样品.采用室内培养方法,对土壤碳矿化释放CO2的数量和速率进行测定,并利用一级动态学方程计算出土壤有机碳库潜在矿化势和周转速率.结果:长期施用不同肥料不同程度地提高了栗褐土总有机碳含量,其中有机肥与化肥配施尤其是高量有机肥与化肥配施的作用更加明显.与不施肥相比,高量有机肥与无机肥配施(M2N、M2NP)总有机碳含量增加了121.1％、166.8％.不同处理土壤有机碳矿化速率均在第一天达到峰值,随后急剧下降.5d后,下降趋缓,不同处理CO2产生速率趋于一致.培养期间,各处理矿化速率变化符合对数函数关系.长期施用不同肥料均可以提高栗褐土有机碳的矿化速率,其大小顺序为:有机肥与化肥配施＞单施有机肥＞单施化肥＞对照.培养57d后,各处理土壤有机碳累积矿化量的范围为555.0～980.3mg/kg,以M2NP、M1N的累积量较高,分别为对照的1.77倍、1.73倍.长期施肥条件下栗褐土有机碳矿化率呈下降趋势,以处理M2NP下降最明显,与对照相比,降低了6.3个百分点.施肥处理的土壤潜在矿化势均高于对照,尤以处理M1N、M2NP潜在矿化势最高,分别为923.7mg/kg和926.4mg/kg,分别较对照增加了74.0％和74.5％.不同施肥处理均可明显提升土壤有机碳的周转速率,减少周转时间,其中处理M1NP、M2NP效果最为明显.结论:化肥、有机肥及有机无机肥配施可有效促进栗褐土有机碳的矿化,提高矿化量和周转速率,但降低了有机碳的矿化率,土壤有机碳累积量显著提高,M2NP处理的效果更佳.