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针对内蒙古西辽河平原春玉米农田土壤有机碳含量下降,土壤肥力持续降低,急需系统的固碳增产农作技术体系等问题,本研究通过施肥措施、种植密度、耕作方式、深松方式和高、中、低产田增碳培肥等5个连续3年的田间定位试验,利用碳素分组方法、有机碳分组方法和溶解性有机物三维荧光光谱法等分析方法,从酶学和生物学方面运用定性与定量相结合的研究方法,系统分析了连续3年不同农作措施下土壤碳素、有机碳、有机碳组分的含量变化、1个春玉米生长期内土壤有机碳的动态变化特征,揭示土壤酶活性和春玉米生长对土壤有机碳的影响机制,阐明不同有机碳组分的肥力指示意义,探讨不同农作措施对春玉米产量和土壤有机碳的影响,结合区域特点并综合前人研究,建立指示该区域土壤肥力的有机碳组分评价指标体系及模型,确定该区域适宜的农作措施体系。研究结果如下:施肥改善了土壤营养状况,影响土壤碳素的输入和耗损的动态平衡。施肥与不施肥相比,土壤有机碳含量增加了4.71%34.84%。施用有机肥比施用无机肥使土壤碳素增加了6.24%20.08%;增施氮肥和有机肥对土壤的增碳作用显著。施肥主要使表层土壤有机碳增加,随着土壤深度的增加施肥的增碳作用减小。施磷肥提高玉米生长前期土壤有机碳含量,降低玉米生长后期土壤有机碳含量;施氮肥能够增加玉米全生育期内土壤有机碳含量。施用有机肥特别是有机无机肥配施明显增加土壤有机碳含量。随着种植密度的增加土壤中碳素含量呈先增后降的趋势,有机碳含量呈先降后增趋势,土壤无机碳含量呈上升趋势。低密度有利于犁底层土壤有机碳的累积,高密度有利于耕层土壤有机碳的累积。高密度在玉米生育前期增加表层土壤有机碳含量,生育后期增加耕层土壤有机碳含量;低密度在玉米生育前期促进犁底层有机碳的耗损。不同耕作方式与传统耕作方式相比,土壤有机碳含量增加了0.45%3.73%。免耕能够增加春玉米农田土壤有机碳含量,免耕深松能够增加耕层土壤有机碳含量,深松可以增加犁底层土壤有机碳含量。免耕深松是该区春玉米高产增碳的耕作方式。不同深松方式与传统耕作相比,土壤有机碳增加了1.04%7.21%,深松30cm土壤碳素和有机碳均增加,深松30cm比深松40cm土壤增加有机碳效果显著,秋深松比春、夏深松增加土壤有机碳效果显著。该区春玉米高产增碳的深松方式是秋季深松30cm。有机无机肥配施对高、中、低产田各层土壤中有机碳、活性有机碳、轻组有机碳、水溶性有机碳和微生物量碳含量平均增加了0.16%、15.82%、48.83%、9.36%和9.32%。有机无机肥配施能够显著增加土壤活性有机碳含量,主要影响耕层土壤有机碳组分的变化。种植密度增加使土壤中活性有机碳增加,轻组有机碳减少,中等密度下促进土壤微生物量碳增加。产量与土壤不同有机碳组分线性回归方程为(产量)=-4665.61-0.0083(SOC)-0.4213(ASOC)-0.7773(LFOC)+5.3703(DOC)+33.4083(MBC)。活性有机碳和微生物量碳与土壤速效磷、速效钾、碱解氮和玉米产量呈正相关,活性有机碳和微生物量碳具有土壤肥力指示作用。施肥能够促进耕层土壤腐殖酸和富里酸的分解转化。施肥促进高、中产田土壤有机质腐熟程度,增加高产田土壤陆源溶解性有机质,中低产田的生物源溶解性有机质。施肥使土壤中溶解性有机质荧光强度和溶解性有机碳、溶解性有机磷和溶解性有机氮含量平均增加了1.08%、9.36%、-3.39%和-7.54%。土壤腐植酸荧光峰、富里酸荧光峰与土壤溶解性有机碳、溶解性有机氮和溶解性有机磷含量、土壤微生物碳、氮含量和玉米产量均呈显著正相关。土壤溶解性有机质荧光强度能够反映土壤肥力状况,荧光峰值强度越强土壤肥力越高。溶解性有机磷是该地区影响产量的主要土壤溶解性有机质组分,溶解性有机磷含量具有土壤肥力指示作用。施有机肥比无机肥的土壤微生物量碳和氮增加了44.55%和11.41%,蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性分别增加了14.39%、12.29%和12.27%,过氧化氢酶活性降低了37.71%,施氮肥能促进脲酶活性。随着种植密度的增加土壤蔗糖酶活性呈下降趋势,磷酸酶活性呈上升趋势,种植密度过高抑制脲酶活性,中等密度有利于增加土壤脲酶活性和过氧化氢酶活性。免耕比传统耕作土壤中微生物量碳和氮增加了100.00%和11.35%,蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性分别增加了41.60%、47.02%和47.02%,过氧化氢酶活性降低了10.34%,深松比传统耕作土壤中微生物量碳和氮增加了94.03%和7.30%,蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性增加37.29%、20.87%和21.87%,过氧化氢酶活性降低了29.31%。夏深松脲酶和磷酸酶活性较高,春深松过氧化氢酶活性较高。深松40cm比深松30cm蔗糖酶活性和过氧化氢酶增加了10.30%、50.40%,脲酶和磷酸酶活性降低了8.93%、8.38%。蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性与土壤有机碳含量及微生物碳含量呈显著正相关,过氧化氢酶活性与土壤有机碳含量及微生物碳含量呈显著负相关。土壤中有机碳、有机氮和有机磷的转化相互影响。施肥使春玉米产量增加了26.15%52.66%,施用有机肥能显著增加玉米百粒重,磷肥和有机肥配施有利于减少秃尖长度。密度过高春玉米秃尖长度增加穗行数减少从而降低了单穗重,密度过低秃尖长度减少及穗行数增加,中等密度产量最高。免耕能够通过增加百粒重增加玉米产量。深松比传统耕作春玉米产量增加了3.59%。且秋深松优于夏深松优于春深松,深松40cm比深松30cm产量增加了1.11%。土壤有机碳含量与春玉米百粒重呈显著正相关,与秃尖长度呈显著负相关。活性有机碳和微生物量碳与产量和单穗重呈显著正相关。该区春玉米高产增碳的农作技术为有机无机肥配施、中等密度、免耕深松,秋深松40cm,土壤培肥的主要指标是活性有机碳。