培肥措施对旱地农田土壤CO2排放和碳库管理指数的影响

阐明长期有机物料施肥下土壤CO2排放特征及其影响机制以及碳库管理指数对黄土高原旱作农业区固碳减排及施肥模式选择的影响尤为重要.基于2012年设置在陇中黄土高原旱作区的长期定位试验,通过不施肥(CK)、氮肥(NF)、有机肥(OM)、秸秆(ST)、有机肥结合无机肥(OMNF)5个处理,测定并计算了2018年不同施肥措施下全年土壤CO2排放、作物碳排放效率和碳库管理指数的变化,并运用结构方程模型分析了0～30 cm土壤温度、水分、微生物量碳氮、易氧化有机碳、蔗糖酶、脲酶与土壤CO2排放速率的关系.结果表明:1)与不施肥相比,秸秆、有机结合无机肥和有机肥处理使生育期土壤CO2排放平均速率提高了42.72％、30.82％和29.79％,秸秆、有机肥处理分别使生育期土壤CO2排放量显著提高36.35％、32.45％(P<0.05),有机结合无机肥处理使碳排放效率显著降低41.10％(P<0.05);2)有机物料处理均能显著提高0～5 cm土层易氧化有机碳、微生物量碳氮、蔗糖酶活性和碳库管理指数,相比不施肥和氮肥处理,有机结合无机肥处理分别使0～30 cm土壤碳库管理指数提高127.41％,99.33％(P<0.05);3)结构方程模型表明,环境因子对土壤CO2排放速率的总解释度为53％,对土壤CO2排放速率总效应较大的影响因素包括土壤温度(2.36)、微生物量碳(1.59)和土壤水分(1.18),且均间接地影响着土壤CO2排放速率,土壤温度促进了微生物量碳和蔗糖酶活性的提高,微生物量碳促进了微生物量氮和易氧化有机碳的增加.综合来看,有机结合无机肥处理可以提升土壤碳库管理指数,保持微生物活性,增加作物产量,降低土壤碳排放效率,是陇中黄土高原旱作农业区比较适宜的农田培肥措施.