【摘 要】
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为阐明以玉米秸秆为源、具有不同碳稳定性的有机物料还田后土壤肥力的变化,探究土壤有机碳的固持特征与CO2的排放规律,科学评价有机物料还田的土壤培肥效果与固碳减排效应。本研究以始于2011年的有机培肥定位试验为平台,选取CK（不施肥）、NPK（单施化肥）、NPK+ST（化肥配施秸秆）、NPK+CP（化肥配施堆肥）和NPK+BR（化肥配施生物炭）5个处理,探讨各处理土壤理化性质与年际间产量的变化、土壤有
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为阐明以玉米秸秆为源、具有不同碳稳定性的有机物料还田后土壤肥力的变化,探究土壤有机碳的固持特征与CO2的排放规律,科学评价有机物料还田的土壤培肥效果与固碳减排效应。本研究以始于2011年的有机培肥定位试验为平台,选取CK（不施肥）、NPK（单施化肥）、NPK+ST（化肥配施秸秆）、NPK+CP（化肥配施堆肥）和NPK+BR（化肥配施生物炭）5个处理,探讨各处理土壤理化性质与年际间产量的变化、土壤有机碳含量与储量的变化、化学分组特征以及土壤CO2的排放规律,通过估算土壤碳的收入与支出,明确不同种类有机物料还田的温室效应,以期为优化黑土有机培肥方式、增强黑土碳汇功能提供理论依据。本文的研究结果如下:1.多年有机物料还田改善了土壤理化性质,提高土壤肥力水平。与NPK处理相比,NPK+BR处理显著降低了0-10 cm和10-20 cm土层的土壤容重;NPK+CP和NPK+BR处理显著提高了0-10 cm的土壤含水率和p H。各施肥处理的产量和生物量均呈波动变化,NPK+CP处理有利于提高玉米产量。2.增施有机物料处理土壤有机碳含量呈逐年增加趋势,与试验初期相比,NPK+ST、NPK+CP和NPK+BR三个处理土壤有机碳含量均有提高,以NPK+BR处理的土壤有机碳含量最高;相应地,0–20 cm土层土壤有机碳储量以NPK+BR最高,达59.4 t/hm~2,其固碳速率和固碳效率高于其他处理,分别为1.70 t/hm~2/a和34.1%。3.有机物料还田处理提高了土壤有机碳活性与惰性组分的含量,改变了有机碳各组分的分配比例。与NPK处理相比,NPK+CP和NPK+BR两处理各土层的高活性有机碳含量显著提高。NPK+BR处理对惰性有机碳含量提升最显著,NPK+ST和NPK+CP两处理惰性有机碳含量略低。从土壤有机碳各组分的分配比例来看,有机物料还田增加了惰性组分的比例,以NPK+BR处理对惰性组分占比的增幅最高。有机物料还田提高了土壤微生物含量,改变了土壤中与碳循环密切相关的酶活性。4.各有机物料处理中,NPK+CP处理的排放通量峰值和平均排放速率均最高,均值分别为828.2 mg/（m~2·h）和322.8 mg/（m~2·h）,相应地,其累积排放量最高,均值为11 869.1 kg/hm~2。土壤CO2排放通量与土壤温度和气温均呈显著正相关关系,NPK+CP处理的相关系数最小,对温度的敏感度下降。各施肥处理的固碳能力均高于不施肥处理,NPK+BR处理的综合增温潜势最低,其次为NPK+CP处理。综上所述,长期有机物料还田能够改善土壤理化性质,提高玉米产量,NPK+CP处理的增产效果最好。在不同有机物料处理中,NPK+BR处理大幅度提升了土壤有机碳储量,且惰性有机碳组分的比例最高。NPK+BR处理在提高土壤固碳能力,减少CO2排放等方面发挥重要作用。NPK+BR处理相较于其他有机物料处理,综合增温潜势最低,因此固碳减排效果最突出。
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