长期施肥模式下砂姜黑土有机碳组分变化特征及其转化机理研究

Characteristics of soil organic carbon fractions and promoting mechanism of soil organic carbon are very important for sustainable development of the agriculture. The project taking lime concretion black soil with different levels of fertility at Huai-bei in Anhui Province, China, as the research objects, by means of associating field experiment with laboratory analysis, soil organic carbon properties will be quantitative analyzed in rotation system of winter wheat -summer maize. In addition, the mechanism of soil organic carbon stability and its turnover will be also discussed in detail, explicating the promotion mechanism of soil organic matter, and proposing increase potential for soil organic carbon and suitable fractions for advancing soil fertility. This study will aim to provide a scientific reference for being familiar with soil organic carbon dynamic state and farmland soil carbon sequestration potential under the different agricultural management measure, and offer theoretical foundation for choosing fertilizing method to improve soil fertility in lime concretion black soil area.

土壤有机碳组分特征及其有机碳提升机制对农业的可持续发展极为重要。本项目以安徽淮北砂姜黑土区“长期定位培肥试验”为平台，以田间试验和室内分析为手段，通过定量分析冬小麦-夏玉米轮作体系长期不同施肥模式下土壤有机碳组分的变化，探讨砂姜黑土在不同施肥管理措施下有机碳的稳定性和转化机理，明确土壤有机质提升机制，提出砂姜黑土地力提升潜力和适宜地力提升的有机碳组分，旨在为认识农田不同管理措施下土壤有机碳动态及农田土壤固碳潜力提供科学参考，为砂姜黑土区土壤地力提升的施肥途径提供理论依据。

土壤有机质对农业的可持续发展尤为重要。本项目对砂姜黑土长期不同施肥模式下的土壤有机碳组分及其微生物特性进行了研究分析。不同施肥模式下有机质组分的物理性状差异研究表明，砂姜黑土有机质主要与土壤有机矿物颗粒结合，施用有机肥显著提高与矿物颗粒结合有机质的比例；>0.25 mm水稳性团聚体是有机质存在的主要场所，有机肥施用促进有机质与组成微团聚体矿物颗粒的结合，增强土壤团聚体对有机碳的物理保护程度。长期施肥措施下砂姜黑土土壤生物性状的研究发现，有机肥施用显著增加了耕层土壤微生物碳和氮含量，微生物碳增幅达119.74%。通过室内培养土壤水稳性团聚体，发现0.25-2 mm粒径的水稳性团聚体矿化作用最容易受到施肥措施的影响，其次为<0.25 mm，矿化作用最小的是>2 mm团聚体；单施化学肥料对<2 mm团聚体的矿化有抑制作用，相反，有机肥对其有积极效应，有利于土壤团聚体中无机养分的释放。对耕层土壤有机碳化学稳定性活性的分析发现，耕层土壤冷水溶性有机碳、热水溶性有机碳、焦磷酸钠提取有机碳和酸水解有机碳含量均为有机无机高氮配施显著最高，较其他处理平均增幅分别为136.9%、24.9%、71.4%和73.6%。其次为有机无机中等氮量配施，说明有机无机配施提高了砂姜黑土耕层土壤有机碳化学稳定性活性，使土壤有机碳的活性指数增加。