长期施肥我国典型农田土壤有机碳组分对碳投入的响应特征

摘要

农田土壤有机碳（SOC）是衡量土壤肥力的重要指标。土壤有机碳具有高度异质性，不同组分的有机碳由于化学性质和存在方式等不同，其稳定机制和肥力功能不同，所以深入研究土壤有机碳的组分特征，对于更好的了解土壤有机碳的稳定性和肥力机制具有重要意义。本研究以长期不同施肥模式下的黑土、潮土、红壤和黄壤性水稻土为研究对象，通过田间取样和室内分析，采用土壤有机碳物理-化学联合分组方法，对长期施肥下典型农田土壤有机碳组分与碳投入的关系进行了研究。取得的主要结果和结论如下：
　　（1）长期有机无机肥配施显著提高了土壤总有机碳及各组分有机碳储量。与CK处理相比，长期有机无机肥配施下黑土、潮土、红壤和黄壤性水稻土总有机碳储量分别提高了12—85％、15—27%、13—124%和7—33%。对于黑土、潮土和红壤，不同碳库有机碳储量均有显著性的增加，但在游离活性有机碳库和物理保护有机碳库中增加最明显；对于黄壤性水稻土，有机碳储量的增加只表现在游离活性有机碳库和物理保护有机碳库，而在化学保护有机碳库和生物化学保护有机碳库中无显著变化。说明有机无机肥配施是农田土壤培肥的有效施肥模式；游离活性有机碳库和物理保护有机碳库对农业管理措施十分敏感，是土壤有机碳变化的良好指示碳库；化学保护有机碳库和生物化学保护有机碳库是稳定碳库，对衡量土壤有机碳储量起决定作用。
　　（2）在不同土壤类型总有机碳及各组分碳储量与累积碳投入的函数关系中，黑土、潮土和红壤的总有机碳及各组分有机碳储量随累积碳投入的增加均表现出线性正相关关系，说明这3种土壤类型的有机碳在现有条件下还不受碳饱和限制的影响，还具有较大的固碳潜力，在当前条件下还未达到饱和；而黄壤性水稻土总有机碳及稳定组分有机碳储量与累积碳投入之间表现出―饱和曲线效应和不显著的线性相关关系，说明黄壤性水稻土在当前条件下具有碳饱和的趋势。
　　（3）长期施肥下土壤的固碳效率表现为黑土（23%）>红壤（10%）>潮土（5%）的趋势。黑土在化学保护有机碳库和生物化学保护有机碳库中固碳效率最高，为6—9%；而红壤在游离活性有机碳库中最高，为5—8%。说明黑土的有机碳直接储存在较稳定的惰性碳库中，而红壤的有机碳优先储存在活性碳库，然后向更稳定的碳库转移。

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第一章 引 言

1.1 国内外研究现状

1.1.1 土壤有机碳分组方法研究

1.1.2 长期施肥对土壤有机碳组分的影响

1.1.3 土壤有机碳组分对碳投入的响应机制

1.1.4 长期施肥下土壤有机碳组分的固碳效率机制

1.1.5 影响土壤有机碳变化的因素

1.2 研究目的及意义

1.3 研究内容及技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

第二章 材料与方法

2.1 长期试验地概况

2.2 试验施肥处理

2.3 土壤样品采集

2.4 土壤有机碳测定及数据计算方法

2.4.1 土壤有机碳分组及测定方法

2.4.2 数据计算方法

2.5 数据处理

第三章 结果与分析

3.1 长期施肥下不同土壤有机碳组分变化特征

3.1.1 长期施肥下黑土总有机碳及不同有机碳组分的变化

3.1.2 长期施肥下潮土总有机碳及不同有机碳组分的变化

3.1.3 长期施肥下红壤总有机碳及不同有机碳组分的变化

3.1.4 长期施肥下黄壤性水稻土总有机碳及不同有机碳组分的变化

3.1.5 小结

3.2 长期施肥下不同土壤类型有机碳组分对碳投入的响应特征

3.2.1 长期施肥下黑土有机碳组分对碳投入的响应

3.2.2 长期施肥下潮土有机碳组分对碳投入的响应

3.2.3 长期施肥下红壤有机碳组分对碳投入的响应

3.2.4 长期施肥下黄壤性水稻土有机碳组分对碳投入的响应

3.2.5 小结

3.3长期施肥不同土壤类型有机碳组分的固碳效率机制

3.3.1 长期施肥不同土壤类型有机碳组分的固碳效率

3.3.2长期施肥土壤不同碳库有机碳组分的固碳效率

3.3.3 小结

第四章 讨论与结论

4.1 讨论

4.1.1 长期施肥下不同土壤有机碳组分变化特征

4.1.2 长期施肥下不同土壤类型有机碳组分对碳投入的响应特征

4.1.3长期施肥不同土壤类型有机碳组分的固碳效率机制

4.2 主要结论

4.3 研究展望

参考文献

致谢

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