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长期施肥土壤活性有机碳的变化及其与土壤性质的关系

于荣  
【摘要】: 有机碳是土壤的重要组成部分,是土壤肥力的决定因素之一。近年来提出 的活性有机碳的研究,为土壤肥力和土地质量评价等注入了新的活力。活性有 机碳是土壤有机碳的活性部分,它是指土壤中有效性较高、易被土壤微生物分 解矿化、对植物养分供应有最直接作用的那部分有机碳。可用物理、化学或生 物学方法测定。化学上通常用KMnO_4氧化法测定。 本文在国内外最新研究的基础上,选取6种长期肥料试验土壤,即湖南的 红壤、北京的褐土、陕西的垆土、吉林的黑土、河南的潮土和新疆的灰漠土进 行土壤总有机碳和活性有机碳分析,旨在探讨施肥与耕作对不同土壤活性有机 碳和碳库管理指数的影响,及活性有机碳与土壤理化性质的相关性,为土壤质 量评价和农业的可持续发展提供理论依据。获得的主要结果与结论如下: 1、活性有机碳测定适宜方法的确定 通过对活性有机碳测定两大类16种不同方法的简单比较,对测定方法的 不同条件进行了分析,筛选出1小时振荡高锰酸钾氧化法作为活性有机碳的测 定方法,此方法快速方便,结果准确可靠。 2、不同农田系统活性有机碳的状况及其评价 按照KMnO_4氧化剂的浓度(33mM、167mM、333mM)将提取出的活性 有机碳分为三组,并分别称其为高活性有机碳、中活性有机碳和活性有机碳。 土壤中三种活性有机碳的含量均为高活性有机碳<中活性有机碳<活性有机碳, 但不同土壤三种活性有机碳的比例有所不同,三种活性有机碳之间呈显著相 关,高活性有机碳和中活性有机碳平均占活性有机碳的31.6%和54.6%。三种 活性有机碳和总有机碳显著相关,说明活性有机碳既区别于总有机碳又相关于 总有机碳,是总有机碳的一部分,高活性有机碳、中活性有机碳、活性有机碳 平均分别占总有机碳的5.9%、11.1%和16.1%。 长期施肥和耕作,不同土壤中三种活性有机碳的变化趋势不同。CK处理十 年后,六种土壤的三种活性有机碳均下降,活性有机碳下降最大的是红壤,下 降最慢的是黑土;中活性有机碳下降最大的是妒土,下降最慢的是黑土;高活 性有机碳下降最大的是褐土,最慢的是灰漠土。施氮肥和施化肥处理使六种士 壤活性有机碳含量均下降,下降最快的是荒漠土,下降最慢的是红壤,中活性 有机碳下降最慢的是黑土。OM+N’PK(增)处理十年后,六种土壤的三种活性有机 碳均上升,活性有机碳上升最大的是红壤,上升最慢的是黑土;中活性有机碳 上升最大的是灰漠土,最慢的是黑土;高活性有机碳上升最大的是灰漠土,最 慢的是黑土。 施肥对土壤总有机碳和活性有机碳含量影响很大,但土壤总有机碳和活性 有机碳的变化趋势不尽相同。总体来看,不施肥或单施化肥处理虽然土壤总有 机碳含量增加,但活性有机碳含量降低,不施肥(CK)和施用化肥五年土壤 活性有机碳平均下降223%和 16、9%,十年土壤活性有机碳平均下降33.5%和 142%,CMI也有类似的变化趋势,说明长期单施化肥或不施肥上壤质量变差。 施有机肥处理不仅增加总有机碳含量,也增加活性有机碳含量,有机肥施用的 越多,总有机碳和活性有机碳含量增加越快,CMi增加越大,施用有机肥五年 的土壤C*1平均增大236%,十年的土壤CMI平均增大393仙 而秸秆还田 处理在短时期内活性有机碳含量降低,施肥五年的 CMi平均降低口.5%,而长 期施用秸秆则活性有机碳含量增加,施用十年土壤的CMI平均增加 14.8%。 :1、不同土壤团聚体中活性有机碳含量的分布 土壤中总有机碳含量随着土壤团聚体的增大而降低,而活性有机碳的含量 则随着士壤团聚体的增大而增大,在任何粒径的上壤团聚体中,耕作均能导致 总有机碳和活性有机碳的下降。实验证明,耕作使大团聚体中的土壤总有机碳 比小团聚体中下降的快,但耕作使小团聚体中的活性有机碳比大团聚体中的下 降更快。而且,耕作导致活性有机碳比总有机碳下降快。施用有机肥能够增加 总有机碳和活性有机碳的含量。秸秆还田能够增加土壤中总有机碳的含量,主 要是增加了大团聚体中的总有机碳含量,但秸秆还田却降低了活性有机碳的含 里D 4、活性有机碳与阳离子交换量的关系 活性有机碳与土壤阳离子交换量。交换性钙镁总量、交换性钙量、交换 性钾量显著相夫,CM 与阳离子交换量和交换性钾量显著相夫,上壤总有机碳 一二一 与上述各种因子均不相关。这说明,活性有机碳与上壤阳离子交换量的关系较 土壤总有机碳更加密切。 5、活性有机碳与土壤化学性质和产量的相关性 活性有机


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