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本研究以新疆灰漠土长期定位监测站的肥力与肥料效益长期定位试验(始于1990年)为平台,研究了长期不同施肥条件下,灰漠土活性有机碳及腐殖质组分的变化特征。在玉米关键生育期,通过对不同施肥23年后,即无施肥处理(CK)、单施化肥氮(N)、化肥氮磷钾配施处理(NPK)、有机无机配施处理(NPKM)、化肥配施秸秆还田处理(NPKS)和撂荒处理(CK0)六个化肥和有机肥处理进行土样采集和有机碳组分的测试,探讨施肥管理措施对土壤可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(SMBC)、易氧化有机碳(ROC)、腐殖质组分的影响。取得以下结果: (1)玉米生育期内土壤DOC含量的季节动态变化研究结果表明,各施肥处理DOC平均含量差异显著,其中含量最低的是CK0处理,最高的是NPKS处理。NPK、NPKM、CK0的DOC含量随玉米生育期进程而逐渐减少,而N、NPKS处理的DOC在灌浆期最低,成熟期含量显著增加。耕层(0-20cm)和犁底层(20-40cm)土壤DOC含量相近,无显著差异。 (2)施肥对玉米不同生育期SMBC含量影响显著,与CK相比,NPKM显著提高了玉米耕层土壤的SMBC含量(P<0.05),比CK增加了136%,而NPKS对SMBC的增加作用不明显,这表明在新疆灰漠土上,不同有机物料的投入对土壤生物肥力提升的效应存在差异。NPK也显著增加了土壤SMBC含量,增幅达52%,表明在合理施用化肥条件下,土壤生物肥力也能够获得保持。 (3)通过对灰漠土ROC、碳库管理指数(CMI)历史数据的分析表明,与试验前基础土壤相比,NPKM处理ROC含量增加了188%,显著高于其他处理。NPKM、CK0处理的碳库指数均大于1,其中NPKM处理的碳库管理指数达到了335.77,表明增施有机肥或撂荒(不扰动土壤)这两种方式有利于灰漠土有机质的累积,这一结果也进一步说明,若要保持开垦土地肥力水平,只有给予适量的碳投入,弥补由于种植对土壤肥力的耗竭,才能保持土壤生产力的持续。在灰漠土连续种植23年后,所有施肥处理的土壤易氧化有机质含量均较试前土壤有不同程度的增加。有机肥与化肥配施对灰漠土易氧化有机质的增加明显。 (4) DOC与SMBC含量显著相关(P<0.05),ROC和SMBC含量极显著相关(P<0.01),ROC与土壤有机碳含量的相关性达极显著水平(P<0.01)。活性有机碳各组分之间存在显著性相关,说明各类土壤活性有机碳之间关系密切。活性有机碳组分与总有机碳含量相关,表明土壤活性有机碳较大程度上依赖土壤有机碳总贮量,土壤总有机碳变化的影响因素(施肥等)也会影响土壤活性有机碳含量的变化。 (5)活性有机碳各组分与作物产量的相关性存在差异:SMBC、ROC与作物产量呈显著相关(P<0.05)。各活性组分与产量的相关性反映了不同施肥管理下活性有机碳组分对作物产量的贡献,可以作为指示土壤碳动态变化灵敏而有效的指标,为培肥地力提供了量化依据。 (6)在各腐殖质组成中, NPKM处理的土壤SOC、HE、HA、FA、HM显著高于其他处理(P<0.05)。与试验基础土壤相比,各处理HM占有机碳的百分比下降,FA、HA、WFS占有机碳的百分比增加(NPKM除外),土壤有机碳发生变化的同时,土壤腐殖质各组分占有机碳的百分比发生了明显的变化,与黑土相比,灰漠土腐殖质组分对施肥的响应快,这一结果表明,腐殖质组分的分析可能对灰漠土农田固碳机制的研究有重要的意义。