不同有机物料还田后砂质土壤有机碳组分结构特征

近年来固态13C核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)技术已成为土壤有机碳分子结构研究领域的应用热点,相比于壤土和黏土,砂质土对土壤碳组分变化的反馈机制更加敏感.为揭示不同外源碳输入对土壤有机碳组分及稳定性的影响,本研究利用13C-NMR技术,以秸秆还田、单施化肥为主、副对照,测定3种有机物料进行8年连续还田后对砂质土壤有机碳分子结构的影响.结果表明:1)猪粪、沼渣和生物炭处理的土壤有机碳组分与对照组相似,均以烷氧碳(45～110 ppm)为主,其中碳水化合物类碳(60～90 ppm)是其构成的主体.2)与秸秆还田(主对照)相比,沼渣与猪粪还田后土壤耐分解碳组分(烷基碳+芳香碳)比例分别降低了2.96％和3.77％,而生物炭处理则增加了8.12％;沼渣与猪粪处理的疏水性指数分别比秸秆处理降低了4.93％和6.25％,而生物炭处理则提高了14.65％;生物炭处理的芳香度约为沼渣和猪粪处理的1.7～2.0倍.3)冗余分析表明,土壤芳香碳的相对含量对土壤有机碳稳定性指标和有机碳含量的影响达到显著水平(P<0.01).由于不同有机物料还田后土壤有机碳组分存在差异,沼渣和猪粪还田后增加了土壤易分解碳组分(以碳水化合物类碳为主)和羧基碳,意味着土壤有机碳的稳定性被削弱了;生物炭还田后增加了土壤耐分解碳组分(以芳香碳为主),提升土壤有机碳稳定性的效果更显著.本研究结果可为进一步提升农田土壤有机碳库稳定性提供参考.