摘要
土壤碳库具有巨大的固碳潜力，其中大部分以有机碳的形式存在，提高土壤有机碳含量和稳定性对于减少温室气体的排放具有积极作用。我国水稻种植面积大，稻田土壤在促进碳固存以及缓解气候变化方面发挥着重要的作用。施肥是现代农业管理的必要方式，合理使用肥料不仅可以为作物提供所需的养分使其处于最佳生长状态，还可以提升土壤有机碳的固存，缓解全球气候变化。本研究以浙江省嘉兴土壤质量国家野外科学观测研究站长期定位施肥试验（30年）为依托，探究不同施肥处理（不施肥，种植作物（CK1）;不施肥，不种作物（CK2）;单施有机肥（M）;有机肥配施氮肥（MN）;有机肥配施氮磷钾肥（MNPK）;氮肥（N）;氮磷肥（NP）;氮钾肥（NK）;氮磷钾肥（NPK））对稻田土壤有机碳含量、组成及其稳定性的影响，揭示土壤有机碳与矿物结合在有机碳稳定性中的作用，为农田土壤肥力及土壤有机碳库的管理提供科学依据。主要研究结果如下: （1)与CK1处理相比，CK2处理土壤有机碳含量升高，增幅为64.49％。施肥影响土壤有机碳含量，单施有机肥和有机-无机肥配施处理能够促进土壤有机碳的累积，增幅为48.60％-66.36％。单施化肥能基本维持土壤有机碳水平。与不施磷肥处理（MN、N、NK）相比，施用磷肥（MNPK、NP、NPK）会降低土壤有机碳含量。 （2）与不施肥处理相比，撂荒、单施有机肥和有机-无机肥配施处理土壤总有机碳的变化表现为轻组有机碳（LFOC）和重组有机碳（HFOC）同时增加，以HFOC增加更多，其中LFOC的增加以颗粒态有机碳（POC）的增加为主，HFOC的增加主要体现在重组中胡敏素类有机碳（HFHM）含量的增加。单施化肥但无磷处理主要表现为土壤中LFOC组分含量增加，主要是胶体态有机碳（OC胶）含量增加。而HFOC含量略有减少，主要是腐殖酸类重组组分（HM腐殖酸类）减少。单施化肥且有磷处理的土壤各组分有机碳与不施肥处理相比变化量不大。 （3）施肥会降低土壤碳龄，削弱有机碳整体的稳定性。土壤有机碳龄表现为不施肥处理＞单施化肥（无磷）处理＞单施化肥（有磷）处理＞有机-无机肥配施（无磷）处理＞单施有机肥处理、有机-无机肥配施处理和撂荒处理。根据土壤碳龄和有机碳含量可以将土壤有机碳分为原有稳定性有机碳和新增有机碳，并假设CK1处理原有稳定有机碳占比为100％,撂荒和施用有机肥处理的土壤原有稳定有机碳占比在43.91％-54.17％,而单施化肥处理的原有稳定有机碳占比超过60％,施磷处理的原有稳定有机碳占比低于不施磷处理。施肥尤其是有机肥的施用产生了激发效应，促进了原有土壤稳定有机碳的降解，同时，施肥促进了新增有机碳的累积。 （4）不同施肥处理土壤中不同形态铁、铝氧化物之间无明显变化规律。通过在土壤中加入磷酸根显示，土壤有机质与磷酸根之间在金属氧化物表面存在强烈的竞争作用，随着磷酸根含量的增加，土壤有机质的解吸量增加。施用有机肥的土壤金属氧化物矿物颗粒最小，尤其是MNPK处理，其次是单施化肥（有磷）处理和撂荒处理的土壤，单施化肥（无磷）处理的土壤氧化物矿物纳米颗粒粒径最大。计算表明，土壤金属氧化物矿物表面包被的有机质层厚与矿物纳米颗粒的粒径呈显著正相关关系，土壤矿物纳米颗粒粒径越小有机质层厚度越薄，但因为总表面积增加,能够紧密结合从而被保护的有机质更多，这说明施用有机肥的土壤金属氧化物对土壤有机碳的保护能力更强。 综合以上结果认为，对于30年不同施肥处理的稻田土壤，单施有机肥和有机-无机肥配施处理与不施肥和施用化肥相比，能够大幅提高土壤总有机碳含量，但由于激发效应促进了土壤原有稳定有机碳的降解，从而降低了有机碳整体稳定性;单施化肥处理仅能基本维持土壤有机碳的原水平，磷肥的施用进一步促进了土壤稳定有机碳的降解。有机肥配施氮肥（MN）处理对提高土壤有机碳含量，保护土壤原有稳定有机碳，维持土壤有机碳稳定性整体效果最好。
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