长期施肥对棕壤有机碳及各组分的影响

（ ２） Ｎ１（低量氮肥（） ３） Ｎ１Ｐ（氮磷化肥（） ４） Ｎ１ＰＫ（氮磷钾化 肥（） ５） Ｍ１ （低量有机肥（） ６） Ｍ２ （ 高量有机肥）（ ７） Ｍ１Ｎ１ （ 低量有机肥配施低量氮肥） （８） Ｍ２Ｎ（１ 高量有机肥配施 低 量 氮 肥） （９）Ｍ１Ｎ１Ｐ （ 低 量 有 机 肥 配 施 氮 磷 化 肥） （１０） Ｍ２Ｎ１Ｐ（ 高量有机肥配施氮磷化肥） （１１）Ｍ１Ｎ１ＰＫ（ 低量有 机肥配施氮磷钾化肥） （１２）Ｍ２Ｎ１ＰＫ（ 高量有机肥配施氮 磷钾化肥） （１３）ＣＫ０（１９７９ 年试验前土壤）。试验前供试土 壤的基本理化性质和供试肥料及其用量见作者前文［６］。
本试验中有机肥与化肥配合施用能明显提高土 壤 有 机 碳 含 量 。 其 中 Ｍ２Ｎ１ＰＫ （１２．５９ｇ ｋｇ－１） ＞ Ｍ２ＮＰ （ １１．９７ｇ ｋｇ－１） ＞ Ｍ２Ｎ１（１１．７８ｇ ｋｇ－１） ＞ ＣＫ（０ ９．０３ｇ ｋｇ－１） ， 说 明在施肥中我们应该注意有机肥与化肥配合施用， 均
处理轻组部分含量为 ４．３０５ｇ ｋｇ－１￣４．８０４ｇ ｋｇ－１， 与无肥 处理相比， 提高了 ３．８６％￣１５．８９％， 与试验前土壤相比， 提高了 ７．８９％￣２０．２８％， 这是由于单施化肥可以提高作 物的产量与根茬还田量， 使得进入土壤中的有机残体 增多。单施化肥轻组中有机碳的含量（ Ｃ ｇ ｋｇ－１ ＬＦ） 在 ２３３．２ｇ ｋｇ－１ ￣２５０．３ｇ ｋｇ－１ 之 间 变 动 ， 比 对 照（ １９６．０ｇ ｋｇ－１） 平均增加 ２４．１８％。施有机肥处理轻组部分含量为 ５．１４９￣６．１３３ｇ ｋｇ－１， 平均值为 ５．６３４ｇ ｋｇ－１， 是单施化肥处 理平均值（ ４．５６５ｇ ｋｇ－１） 的 １．２ 倍 ； 与 对 照 相 比 ， 增 加 了 ３７．２５％， 与试验前土壤相比， 轻组数量增加了 １．６４ｇ ｋｇ－１。 施 用 有 机 肥 处 理 轻 组 中 有 机 碳 的 含 量 范 围 在 ２５３．９ｇ ｋｇ－１￣３１３．１ｇ ｋｇ－１ 之 间 ， 平 均 比 单 施 化 肥 增 加 ２０．２％， 比对照平均增加 ４９．２７％。
实验地。土壤为发育在第四纪黄土性母质上的简育湿 过滤， 重复操作三次， 所得样品用 ０．０１ｍｏｌ Ｌ－１ ＣａＣｌ２ 溶 润淋溶土（耕作棕壤），是辽宁省主要耕作土壤之一 ， 该 液 １００ｍｌ 洗涤， 再用 ２００ｍｌ 蒸馏水洗涤， 得到轻组部
地处于松辽平原南部的中心地带， 属于温带湿润 － 半 分。容器中剩余部分为重组部分， 用 ０．０１ｍｏｌ Ｌ－１ ＣａＣｌ２ 湿润季风气候， 年降雨量为 ５７４～６８４ｍｍ， 年 均气温 溶 液 １００ｍｌ 洗 涤 ， 再 用 ２００ｍｌ 蒸 馏 水 洗 涤 ， 分 别 在
７．０～８．１℃， 无霜期为 １０３～１８０ 天。降雨多集中在七、 ６０℃的条件下烘干至恒重， 并称重后过筛。分别在元
收稿日期： ２００８－ ０４－ ２９ 基金项目： 国家自然科学基金（ ３０６７１２３１） 项目资助 作者简介： 韩晓日（ １９６０－ ） ， 男， 辽宁盖州人， 教授， 博士， 主要从事植物营养与新型肥料研究。
垦年限的增加发生明显的变化， 土壤有机碳的分解与 积累会失去原有的平衡。
从图 １ 可以看出： 经过 ２７ 年长期不同施肥各施肥 处理土壤有机碳含量差异极显著。高量有机肥和低量有 机肥的处理土壤有机碳的含量由 １９７９ 年的 ９．０３ｇ ｋｇ－１ 分 别增加到了 １２．５９ｇ ｋｇ－１ 和 １１．９７ｇ ｋｇ－１，施用化肥处理土壤 有机碳含量由 １９７９ 年的 ９．０３ｇ ｋｇ－１ 增加到了 ２００６ 年的 ９．９５ｇ ｋｇ－１， 而对照处理则由 １９７９ 年的 ９．０３ｇ ｋｇ－１ 下降到 了 ２００６ 年的 ８．２３ｇ ｋｇ－１， 下降了 ９．７２％。
第 ３９ 卷第 ４ 期 ２００８ 年 ８ 月
土壤通报 Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｉｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ
Ｖｏｌ ． ３９ ， Ｎｏ． ４ Ａｕｇ． ， ２００８
长期施肥对棕壤有机碳及各组分的影响
韩晓日 １， 苏俊峰 １，２， 谢 芳 １， 高晓宁 １， 杨劲峰 １， 赖鸿雁 １
（ １ 沈阳农业大学 土地与环境学院，辽宁省农业资源与环境重点实验室，辽宁 沈阳 １１０１６１；２．沈阳大学新民师范学校，辽宁 新民 １１０３００）
了土壤保持有机碳的能力［４，５］。本文通过长期定位施肥 １．２ 测定项目与方法
研究土 壤 有 机 碳 含 量 以 及 其 各 组 分 有 机 质 的 变 化 情 １．２．１ 土 壤 有 机 碳 的 测 定 Ｅｌｅｍｅｎｔ Ⅲ元 素 分 析 仪
况， 从而揭示土壤有机碳各组分的动态变化规律。
测定
１ 材料与方法
物的生长发育， 使土壤具有某些生命的特征， 因此， 土 后山的棕壤肥料长期定位试验地， 该试验采用玉米—
壤 有机碳 可 以 被 视 为 评 价 土 壤 潜 在 肥 力 的 一 个 重 要 玉 米—大 豆 轮 作 ， 本 研 究 选 择 试 验 前 原 始 土 壤（ 采 集
指标。有机质在土壤中按密度分轻组和重组， 轻组有 时间为 １９７９ 年播种前） 和连续播种 ２７ 年不同施肥的
摘 要： 本文通过棕壤长期定位施肥试验， 研究了玉米 － 玉米 － 大豆轮作条件下不同施肥处理土壤有机碳及其不同密 度组分的变化及其影响因素。结果表明： 经过 ２７ 年的长期不同施肥， 土壤有机碳含量有了明显变化， 总的变化趋势是： 高量有 机肥区（ １２．３０ｇ ｋｇ－１） ＞ 低量有机肥区（ １１．４１ｇ ｋｇ－１） ＞ 化肥区（ ９．９５ｇ ｋｇ－１） ＞ １９７９ 年（ 试验前 ９．０３ｇ ｋｇ－１） ＞ 对照处理（ ８．２３ｇ ｋｇ－１） ， 尤其以高量有机肥配施化肥处理的有机碳水平最高， 氮磷钾配合施用有机碳水平要高于其它单施化肥处理； 长期施肥可以显 著提高土壤中轻组部分含量和轻组有机碳含量，不同施肥处理间差异显著。单施化肥处理， 特别是氮磷钾配合施用， 轻组部分 数量和轻组有机碳含量高于无肥处理和试验前土壤。有机无机肥配合施用轻组有机碳含量明显高于单施化肥处理。施用不同 肥料均可以提高土壤重组有机碳含量， 有机无机肥配施效果明显。
４期
韩晓日等： 长期施肥对棕壤有机碳及各组分的影响
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素分析仪土壤中有机碳的含量。
理（ ８．２３ｇ ｋｇ－１） 。长期单独施用有机肥或有机肥与化肥
２ 结果与分析
２．１ 长期不同施肥对耕层土壤有机碳含量的影响 土 壤 有 机 质 是 土 壤 中 各 种 营 养 元 素 特 别 是 氮 、磷
的重要来源， 含量虽少， 但在土壤肥力上的作用很大。 它含有各种营养元素， 包含刺激植物生长的胡敏酸类 等物质。由于它具有胶体特性， 能吸收较多的阳离子， 因而使土壤具有保肥力和缓冲性。它还能使土壤疏松 并形成团粒结构， 从而改善土壤的物理性状。而且它 也是土壤微生物必不可少的碳源和能源。
关 键 词： 棕壤； 长期定位； 有机碳； 轻组有机碳； 重组有机碳
中图分类号： Ｓ１５３ 文献标识码： Ａ 文章编号： ０５６４－ ３９４５（ ２００８） ０４－ ０７３０－ ０４
土壤有机质（ 碳） 对土壤肥力起着关键性的作用。 八月份。
土壤有机质为土壤生物提供能源和碳源， 维持土壤生
土壤样品均采自于 １９７９ 年建立在沈阳农业大学
不同施肥处理土壤中轻 组有机碳（ ＬＦＯＣ） 的 含量 （ ｇ ｋｇ－１ ｓｏｉｌ） 差异显著， 变化趋势为有机肥处理〉单施化 肥 处 理〉试 验 前 土 壤〉无 肥 处 理 。 与 试 验 前 土 壤 相 比 ，
衡土壤养分， 促进作物的吸收与利用。有机肥与化肥 单施有机肥或有机无机肥配合施用均可以显著提高
从表 １ 中可以看出， 经过 ２７ 年不同施肥处理轻
组部分在土壤中的含量有所差异， 总的趋势为有机肥
区组 ＞ 化肥区组 ＞ 无肥处理 ＞ 试验前土壤。单施化肥
图 １ 长期施肥对土壤有机碳的影响 Ｆｉｇ． １ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｌｏｎｇ－ ｔｅｒｍ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｎ Ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ
Leabharlann Baidu３２
土壤通报
第 ３９ 卷
表 １ 不同施肥处理土壤轻组有机碳和重组有机碳含量 Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｌｉｇｈｔ ａｎｄ ｈｅａｖｙ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｅｒ－ ｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
土 壤 中 轻 组 有 机 碳 含 量 ， Ｍ１Ｎ１Ｐ、Ｍ１、Ｍ２Ｎ１Ｐ 与 Ｍ２ 处 理 ＬＦＯＣ 含量分别增加了 ０．６６４ｇ ｋｇ－１、０．７２８ｇ ｋｇ－１、０．６２８ ｇ ｋｇ－１ 和 ０．５７０ｇ ｋｇ－１， 是 试 验 前 土 壤 轻 组 有 机 碳 的 １．４０ 倍、１．４５ 倍、１．３７ 倍和 １．３２ 倍。与无肥处理 ＣＫ 相比， Ｍ１Ｎ１Ｐ、Ｍ１、Ｍ２Ｎ１Ｐ 与 Ｍ２ 处 理 ＬＦＯＣ 含 量 分 别 增 加 了
机质（ ＬＦＯＣ） 是游离态，包括不分解或部分分解的动植 土壤（２００６ 年种植玉米年份的土壤）。
物 残 体 和 微 生 物 生 物 量 ； 重 组 有 机 质（ ＨＦＯＣ） 是 有 机
本研究选用的试验处理 如下：（ １） ＣＫ （无肥对 照）
矿质复合体， 主要吸附在矿物表面或隐蔽在土壤微团 聚 体 内 部［１，２］。 土 壤 轻 组 有 机 质 是 土 壤 中 较 为 活 跃 的 组 分，其密度组分对土壤有机质总矿化量有着重要贡献， 可以作为评价管理措施转变引起土壤有机质短期变 化的敏感性指标［３］。重组中的有机碳则与 不同粒级的 矿物颗粒紧密结合， 形成有机 － 无机复合体， 从而使 其矿化速率大为减慢。因此， 重组有机碳（ ＨＦＯＣ） 对土 壤管理和作物系统变化的反应比 ＬＦＯＣ 慢， 但它反映
１．２．２ 土壤轻组有机碳（ ＬＦＯＣ） 和重组有机碳（ ＨＦＯＣ） 的测定 称取 ２５．０ｇ 过 １０ 目筛的风干土， 加入密度为
１．１ 供试土壤
１．７ｇ ｃｍ－３ 的 重 液 中 ， 在 １００ｒ ｍｉｎ－１ 的 振 荡 机 上 振 荡
供 试 土 壤 采 自 沈 阳 农 业 大 学 后 山 棕 壤 长 期 定 位 １０ｍｉｎ， 在 ４ ０００ｒ ｍｉｎ－１ 离 心 １５ｍｉｎ， 虹 吸 法 取 上 清 液 ，
配施不但有利于土壤有机质的积累， 还有利于改善土 壤 有 机 质 的 品 质［４］。
总体来说，土壤有机碳总的变化趋势是：高量有机 肥区（ １２．３０ｇ ｋｇ－１） ＞ 低量有机肥区（ １１．４１ｇ ｋｇ－１） ＞ 化肥 区（ ９．９５ｇ ｋｇ－１） ＞ １９７９ 年（ 试验前 ９．０３ｇ ｋｇ－１） ＞ 对 照 处
配合施用或单独施用化肥， 土壤有机碳含量均有不同 程度的提高，尤其以高量有机肥区增长最高。可见有机 肥在培肥土壤方面效应的持久性， 即施用有机肥对实 现农业可持续发展有重要意义。结合产量结果还发现， 有机碳含量高的处理， 其作物产量高于有机碳含量低 的处理，这主要是因为有机碳是有机质的主要成分，而 有机质是作物所需养分的贮存库，另外，其活性吸附表 面对养分有较强的吸附作用，减少了养分的损失。 ２．２ 长期不同施肥对耕层土壤不同密度组分有 机 碳 的影响
土壤有机碳含量和组成取决于成土条件 （ 植被、
土 壤 的 轻 组（ ＬＦ） 主 要 由 动 植 物 和 微 生 物 残 体 及
微 生物、地形、和 土 壤 矿 物 质 部 分 组 成 的 性 质 等） ， 其 少量的矿物颗粒组成， 含有机碳浓度远高于主要由矿
中微生物是主要的。土壤有机碳数量及组分会随着开 物颗粒组成的重组。轻组中的不同分解程度的动植物
残体是微生物的主要食物来源， 因此轻组碳也是重要
的植物速效养分库。而且轻组有机碳的转化速率快，
对各项农业措施的反应敏感［７］。正因为如此， 轻组有机
碳（ ＬＦＯＣ） 随进入土壤的动植物 残体的数量 的变化而
迅速变化。ＬＦ 和 ＬＦＯＣ 也就作为一个重要的指标来反
映 土 壤 管 理 和 作 物 系 统 对 土 壤 肥 力 的 影 响［８，９］。