我国典型黄壤有机碳库对长期不同施肥的响应特征与机制

As an important index in evaluating soil quality, soil organic carbon(SOC) has great effects on the physical, chemical and biological properties of soil. In order to ascertain the responses and mechanisms of SOC pool to long-term fertilizations,study based on long-term fertilizer experiments established on the southwestern yellow soil will be carried out. Field investigation and soil sample analysis will be adopted on these experiments. Study contents include time-sepuence changes of total SOC pool under long-term fertilizations, effects of long-term fertilization on conversation rates of carbon input ,response mechanisms of SOC pool to long-term fertilizations.The objective is to comprehensively indicate response characteristics of SOC to long-term fertilizations, and to clarify their response mechanisms from the view of SOC fractions (physically protected carbon, chemically protected carbon and biochemically protected carbon fractions). Our results will provide new insights to carbon cycling in agro-ecosystems, and also provide scientific basis for improving soil fertility and achieving the win-win of benefiting food security and mitigating climate change.

土壤有机碳库是土壤质量尤其是土壤有机质质量的重要指标，与粮食安全和气候变化密切相关，而成为现代土壤学研究的热点。本项目针对长期施肥下黄壤有机碳库时序变化特征、固碳效率及其机制尚不明确等科学问题，依托贵阳黄壤不同施肥长期定位试验，项目期采集土壤样品，结合历史数据和样品，采用现代统计分析和Stewart的土壤有机碳物理-化学联合分组技术，研究长期不同施肥下黄壤有机碳库的时序变化特征及长期不同施肥下黄壤有机碳的固存效率；从时序变化特征和固碳效率两方面揭示黄壤有机碳库对不同施肥的响应特征，从有机碳库组分（物理保护、化学保护与生物化学保护组分有机碳）上阐明施肥影响有机碳库变化和固碳效率的机制。研究结果将丰富和深化农田系统碳循环的基础理论，为合理培肥地力、促进农业可持续发展和增汇减排技术选择提供科学依据。

土壤有机碳库是土壤质量的重要指标，与粮食安全和气候密切相关。本项目依托贵阳黄壤长期定位试验，针对长期不同施肥下黄壤有机碳库时序演变特征、固碳效率及变化机制尚不明确等科学问题，通过收集整理分析长达22年历史土壤样品，并结合Stewart土壤物理-化学联合分组方法，从时序变化特征和固碳效率两方面揭示了黄壤有机碳库对不同施肥的响应特征，从有机碳库组分（游离活性、物理保护、化学保护及生物化学保护有机碳库）变化特征上阐明施肥对土壤有机碳库变化和固碳效率的机制。研究结果显示：（1）长期有机肥施用对于耕层土壤有机碳提升具有重要意义，其值明显高于CK和NPK处理，且随有机肥用量增加其含量提升。各施肥处理年均增加速率也以有机肥施用明显较高。随土壤深度的增加，土壤有机碳呈现明显递减的趋势。（2）与化肥处理相比，有机肥施用明显增加了有机碳投入量，其中，MNPK处理最大，年均碳投入量达13.35 t C /hm2·a，各有机肥处理累积碳投入量高出CK（年均碳投入量为0.62 t C /hm2）的5.80~20.55倍。有机碳储量也以施有机肥处理较高，高出CK 13%～19%，且各有机肥处理间差异不大。当累积碳投入量小于等于54.29 t/hm2时，有机碳储量平均值为0.39 t/hm2，土壤的固碳效率为26.62%，而当累积碳投入量大于54.29 t/hm2后，由于有机碳储量数值显著增大，平均为10.07 t/hm2，固碳效率显著下降，为1.72%。因此，黄壤固碳效率并非随碳投入量增加而维持不变，而是当有机碳随碳投入量增长到一定水平后，固碳效率比低有机碳水平阶段固碳效率明显降低，呈现出“线性+平台”趋势。（3）有机肥施用明显提升了土壤总有机碳含量，土壤游离活性有机碳质量及其含量、物理保护有机碳库和生物化学保护有机碳库有机碳含量，且处理间差异显著，且有机碳含量年均增加速率明显高于CK和NPK处理。可见，与施用有机肥相比，长期不施肥和单施化肥处理仅靠根系残茬投入，不利于土壤有机碳库积累及周转。