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农田土壤有机碳是衡量土壤肥力高低的重要指标之一,也是土壤碳库中最活跃的部分。施肥是农田土壤有机碳库及肥力质量变化特征的重要影响因素,长期施肥下土壤有机碳库及肥力特性的变化研究对指导土壤可持续利用具有重要的科学意义。本文以潮土长期定位试验为研究平台,利用长期监测、室内培养、模型拟合和相关分析等相结合的方法,通过研究连续35年不施肥(CK)、单施氮肥(N)、施氮磷肥(NP)、施氮磷钾肥(NPK)、单施有机肥(M)、施氮肥和有机肥(MN),施氮磷肥和有机肥(MNP),施氮磷钾肥和有机肥(MNPK)等不同施肥潮土有机碳及其储量的演变规律,探讨长期不同施肥与有机碳储量的关系,利用生物学分组法分析长期化肥或有机肥施用后土壤有机碳转化及其组分的差异,揭示土壤有机碳与作物产量的关系,评价不同施肥下的培肥效果,以期为潮土地力提升、作物高产及农业固碳减排技术提供科学依据。主要研究结果与结论如下:(1)施肥处理均能显著提高潮土有机碳平均含量,以有机无机配施处理提高速率最为显著。连续施肥35年潮土有机碳储量增加了5.3-14.8 t C·hm-2,有机无机配施处理有机碳储量显著高于单施有机肥和施用化肥处理,单施有机肥处理显著高于施用化肥处理。当累积碳投入量大于83 t C·hm-2后,有机碳储量随外源有机碳投入量增加的幅度明显减缓,土壤固碳速率出现“饱和曲线效应”。土壤有机碳储量年均变化量与年均碳投入量符合线性正相关(y=0.0893x-0.0257 R2=0.9456,p<0.01),要想维持该试验点初始有机碳水平年均最小碳投入量为0.29 t C·hm-2。(2)长期施肥(N处理除外)均可以显著提高潮土有机碳矿化速率及累积矿化量,以有机无机配施增加幅度最大(2.6-3.1倍)。土壤有机碳矿化速率变化均符合对数函数关系,且相关系数均达到极显著水平。采用三库一级动力学模型拟合表明,施肥增加中等活性有机碳库比例,降低惰性有机碳库比例,与CK处理相比,有机无机配施处理中等活性有机碳库含量增加幅度为12.0-12.5倍,远高于施用化肥处理(2.1-5.9倍)和单施有机肥处理(9.8倍);施用有机肥处理明显降低活性有机碳库周转时间。土壤有机碳各组分与碳投入量之间呈极显著正相关,以中等活性有机碳相关性最高。(3)施肥处理均极显著提高小麦和玉米平均产量,以有机无机配施增产效果最佳。施肥处理(N处理除外)均显著提高甘薯产量,以MNPK和NPK处理增幅最大,而MNPK和NPK处理间差异不显著。作物产量的稳定性和生产可持续性可分别用作物产量变异系数(CV)及可持续性产量指数(SYI)表征,有机肥配施氮磷钾肥的产量CV最低、SYI最高,土壤养分供应最为均衡,最有利于维持作物高产稳产。(4)土壤有机碳与作物产量状况密切相关,土壤有机碳含量与小麦、玉米和甘薯产量呈显著正相关,土壤活性、中等活性有机碳库含量与小麦和甘薯产量均呈显著正相关,土壤有机碳平均含量与小麦产量CV、SYI值相关性达到显著相关。(5)长期施肥对土壤肥力指标影响显著,施用有机肥处理显著降低土壤容重,而土壤孔隙度、有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、微生物生物量、过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶活性均显著增加。通过主成分分析可将原15个土壤指标降维,提取出2个主成分,反映了原信息量的85.51%。作为潮土肥力综合评价指标,生物指标中微生物生物量和过氧化氢酶优于脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶;化学指标中土壤氮、磷元素和有机质起主导作用。采用主成分-聚类分析方法可将潮土肥力水平分为6个等级:一等为处理MNPK;二等为处理MNP;三等为处理M、MN;四等为处理NPK;五等为处理N、NP;六等为处理CK。