不同施肥对水稻土作物碳同化与土壤碳固定的影响——以太湖地区黄泥土肥料长期试验为例

摘要

肥料施用对农田土壤生产力及土壤碳循环的影响是农业与陆地生态系统碳循环及全球变化研究的重要科学问题.以太湖地区黄泥土的长期肥料定位试验为例,研究不同施肥处理对水稻土-作物系统作物碳同化及土壤碳固定的影响.所研究的肥料施用处理包括不施肥(NF)、单施化肥(CF)、化肥与秸秆配施(CFS)以及化肥与猪粪配施(CFM) 4个处理,始于1987年,一直实行稻-油轮作,实行少耕.连续观测水稻和油菜的产量,并于2004年和2005年分别采集了土壤剖面样品和耕作层(0～5cm和5～15cm)土壤,测定土壤总有机碳含量.研究表明,不同施肥处理对水稻产量有显著影响,尤其以配施有机无机肥处理水稻产量显著最高且最为稳定,而对油菜产量的影响不明显.施肥显著提高了耕层土壤碳密度,而对全土碳密度没有显著影响.施肥处理的固碳速率介于0.1～0.4t/(hm2·a), 配施有机肥处理显著高于单施化肥处理.相关分析表明,土壤固碳速率与作物根茬+有机肥源碳的总碳输入量呈显著的对数关系.这提示土壤有机碳积累主要与作物产量有关,而并非依变于有机肥源碳输入.因此,与作物产量直接关联的作物碳输入的增加是土壤中碳固定提高的重要途径.施入N素对水稻碳同化和土壤碳固定的效应均为化肥配施有机肥处理显著高于单施化肥处理,这揭示化肥配施有机肥是提高与稳定稻田生产力和促进土壤固碳和温室气体减排的双赢措施.当然,不同施肥下上述效应的差异可能与土壤-作物系统中碳分配和土壤生物碳利用的差异有关.