稻麦轮作下紫色土有机碳活性及其对长期不同施肥的响应

摘要

[目的]研究稻麦轮作系统中紫色土总有机碳、活性有机碳和活性有机碳不同组分的变化特征及其对长期不同施肥措施的响应,揭示稻麦轮作系统长期不同施肥管理下有机碳质量和内在组成的变化.[方法]采集22年长期定位试验不施肥(CK)、单施化学氮肥(N)、化肥氮磷钾配施(NPK)、化肥氮磷钾+秸秆还田(NPKS)、高量化肥氮磷钾+等量秸秆还田(1.5NPKS)和化肥氮磷钾+厩肥(NPKM)处理0-20、20-40、40-60 cm土层的土壤,测定了总有机碳、活性有机碳及其不同活性组分的含量,计算土壤碳库管理指数和不同活性组分的分配比例,分析了活性有机碳及其各组分与总有机碳的关系.[结果]长期不同施肥显著影响了各土层总有机碳和活性有机碳含量,与不施肥相比,所有施肥处理均维持或提高了土壤总有机碳、活性有机碳含量和碳库管理指数,其中化肥氮磷钾+秸秆还田(NPKS)处理0-20、20-40和40-60 cm土层总有机碳含量分别提高32.5％、25.7％和5.3％,活性有机碳含量提高37.0％、44.7％和9.3％,碳库管理指数提高38％、49％和9％,其提升幅度高于其他施肥处理.长期不同施肥显著提高了各土层高、中、低活性有机碳含量,有机无机肥配施处理(NPKS、1.SNPKS、NPKM)提升效果高于单施化肥处理(NPK、N);但施肥对各活性组分占活性有机碳比例的影响较小,并没有改变各活性组分的分布格局.土壤活性有机碳及其高、中、低活性组分的含量与土壤深度有关,0-20 cm耕层土壤活性有机碳及高、中、低活性组分的含量均高于20-40和40-60 cm土层.不同土层高、中、低组分占活性有机碳的比例也存在较大差异,0-20 cm土层高、中、低活性组分占活性有机碳的比例平均为23.6％、35.6％和40.7％;下层土壤各活性组分的含量均下降,其中20-40 cm土层低活性组分下降程度较大,导致其占活性有机碳的比例下降至24.7％,而高活性和中活性组分的比例增加至30.5％和44.8％.土壤活性有机碳及其各组分与总有机碳含量呈显著线性正相关,表明土壤活性有机碳可以较好地反映总有机碳变化.[结论]稻麦轮作条件下,长期不同施肥可维持或提高土壤总有机碳、活性有机碳及其不同组分的含量,提高土壤碳库管理指数,氮磷钾肥配合秸秆还田总体提升效果较好,是促进土壤总有机碳和活性有机碳累积、改善土壤有机碳质量的推荐施肥措施.