长期培肥后水稻土的固碳潜势及其对施肥管理改变的响应

The fertility improvement of arable soil has accelerated the immobilization of soil organic carbon, but it is important to distinguish the stability or variability of the sequestrated carbon under different follow-up agricultural managements. In the reseach, three kinds of reddish paddy soils with different fertility in a 30 years site-specific field fertilizer experiment will be utilized to explore the variation of soil organic carbon under different follow-up nutrient managements. After appropriate alterations of the long-term field experiment, the dynamic of soil organic carbon budget will be analysed by the measuring of carbon input and output with a series of field and incubation trials and 13C isotope trace technique, and the distribution or transformation of soil organic carbon in different size aggregates will also be explored. The study aims to investigate the carbon sequestration potential of reddish paddy soils cultivated under long-term inorganic or organic fertilization treatment and its' response to the variation of nutrient management, and define the appropriate follow-up nutrient management for fertile reddish paddy soils to immobilize more organic carbon.

农田土壤的培肥有利于土壤有机碳的积累而促进土壤固碳，但需进一步明确已培肥土壤能否持续固碳，其后续固碳潜力又如何受到管理措施改变的影响。本项目拟借助一个长达30年的红壤性水稻土长期定位试验，在保证原有定位试验正常开展而做出适当变更的基础上，采用小区、田间原位及室内培养等试验方法，运用13C同位素示踪等手段，探讨后续施肥措施改变后不同培肥红壤性水稻土碳输入（重点关注包括"根际沉积碳"的"作物自然输入碳"）及碳输出（土壤有机碳的矿化）的动态变化；解析土壤有机碳在各级团聚体的分配去向及在团聚体内部的转化与更新。以期阐明长期施用有机肥或化肥所培育红壤性水稻土的后续固碳潜力及其对施肥管理改变的响应，明确有利于已培肥红壤性水稻土持续固碳的适宜后续施肥措施，从而为促进南方稻田合理施肥、提高水稻土的持续生产力及生态环境效应提供科学依据。

本项目研究结果表明外源有机物料C的输入量要远高于水稻根茬残留C；有机物料添加量与CO2-C年排放量呈极显著的正相关关系，单施化肥处理土壤有机碳含量与土体CO2-C年排放量显著相关，但有机肥处理土壤有机碳对CO2排放的促进不显著。有机物料添加量对其分解率影响较小，而土壤有机碳含量对有机物料分解率影响明显。因而后续施肥措施显著影响红壤性水稻土有机C的收支平衡。其中，长期施用有机肥土壤改施化肥会导致其有机碳矿化损失，土壤有机碳含量越高，矿化损失量越多，最终其有机碳水平将与长期施用化肥的土壤有机碳平衡值一致。长期施用化肥或有机肥土壤改施或增施有机肥可促进土壤有机碳积累，外源添加碳越多，土壤积累碳越多；相同有机肥施用量下土壤有机碳含量越高，有机物料表观分解率越大，积累于土壤中的有机碳越少，不同有机碳水平土壤在相同有机肥管理下其有机碳最终会达到相同的平衡值。土壤有机C组分分析结果表明，在所有施肥处理条件下闭蓄态颗粒有机C分布比例最低，而矿物结合态有机C是红壤性水稻土固存有机C的主要形式。外源新C施入量越多，大团聚体及其各有机C组分的新碳含量越高，且主要进入矿物结合态有机C组分，其次分别为游离态颗粒有机C、闭蓄态颗粒有机C组分。在后续施肥过程中，施肥措施的改变将显著影响土壤有机C各组分含量，其中以游离态颗粒有机碳的变化最为明显。综合以上结果，无论土壤有机碳水平的高低，持续施用有机肥对于促进红壤性水稻土固C功能的发挥或土壤质量培育至关重要。