长期施肥下水稻土有机碳固持形态与特征

基于为期30年的红壤性水稻土长期定位试验，选用不施肥（CK）、化肥氮磷钾配施（NPK）、NPK配施低量有机肥（NPKM7/3）、NPK配施中量有机肥（NPKM5/5）、NPK配施高量有机肥（NPKM3/7）五个处理，通过物理-化学联合分组方法，分析土壤有机碳在不同施肥处理下的非保护、物理、化学、生化、物理-化学及物理-生化保护组分的碳含量特征及其与土壤总有机碳之间的关系，并探讨稻田土壤有机碳的固持机制。结果表明，除了非保护的轻组和微团聚体内闭蓄态的粘粉粒组分外，其他组分的质量比例在各施肥处理间均有显著性差异。有机无机配施（NPKM7/3、NPKM5/5、NPKM3/7）下，总有机碳含量（19.1~25.0 g·kg-1）、非保护的粗颗粒有机碳（cPOM）含量（8.41~12.7 g·kg-1）及物理保护的微团聚体有机碳（6.41~6.62 g·kg-1）含量均显著高于CK处理（P﹤0.05）。对化学、生化、物理-化学及物理-生化保护态的有机碳含量无显著性影响，表明非保护的cPOM及物理保护的微团聚体（μagg）对施肥的响应最敏感。相关分析表明，cPOM、物理保护的μagg及其闭蓄的细颗粒有机碳（iPOM）与土壤总有机碳含量之间呈显著正相关关系（P﹤0.05），相关方程的斜率表明有机碳变化引起了组分变化，其中：土壤总有机碳变化引起的cPOM变化率最高（50％）；土壤总有机碳积累引起物理保护的μagg及其闭蓄的iPOM碳组分变化率为12％；生化保护的非酸解粘粒和物理-化学保护的酸解的粉粒虽与土壤总有机碳显著相关，其变化率仅为2％~3％；其他各保护机制下的组分与土壤总有机碳含量均无显著相关关系。这表明在现行种植和管理制度下，供试红壤性水稻土有机碳主要以cPOM及μagg有机碳的形式积累，土壤化学、生化、物理-化学及物理-生化保护碳组分可能已经达到平衡。