摘要
[目的]土壤有机碳是土壤肥力的核心,外源碳的输入量是影响土壤有机碳的主要因素之一.建立外源碳输入量与土壤有机碳储量的内在联系,对深入了解土壤有机碳的形成和土壤肥力的定量提升具有重要意义.[方法]利用我国南方红壤典型农田长期(25年)和短期(8年)定位试验平台,选择25年长期施肥试验中CK(不施肥)、NP(氮磷化肥配施)、NPK(氮磷钾化肥配施)、NPKM1(NPK与有机肥配施);1.5NPKM1(1.5倍NPKM1)和M2(单施有机肥)6个处理的数据,建立外源碳输入量与土壤有机碳储量的变化量及土壤有机碳储量的关系;选择8年短期施肥试验中T0(氮磷钾配施)、T1(NPK与15 t/hm2有机肥配施)、T2(NPK与30 t/hm2有机肥配施)和T3 (NPK与45 t/hm2有机肥配施)4个处理的数据,对长期试验建立的关系进行验证.[结果]与CK相比,长期施用化肥(NP和NPK)处理下年均根茬碳输入量显著增加了0.45～0.75 t/hm2;长期单施有机肥(M2)及有机肥配施化肥(NPKM1和1.5NPKM1)处理下年均根茬碳输入量为1.59～9.36 t/hm2,显著高于CK、NP和NPK处理(P＜0.05);而短期化肥(T0)和有机肥配施化肥(T1、T2和T3)处理间年均根茬碳输入量没有显著差异.长期NP、NPK、NPKM1、1.5NPKM1和M2处理下,土壤有机碳储量均能达到稳定值(即有机碳储量不再随试验年限的增加而变化),分别为24.01、25.16、48.44、48.46和49.83 t/hm2.长期不同施肥处理下土壤有机碳储量的矿化量平均为4.69 t/hm2,维持初始土壤有机碳储量需要累积外源碳输入的量为8.52 t/hm2;通过长期土壤有机碳储量的变化量与外源碳输入量的关系来预测土壤有机碳储量时存在17％的误差,并低估了土壤有机碳储量的增加量;在考虑初始土壤有机碳储量存在差异的情况下,通过土壤有机碳储量与外源碳输入量的关系来预测土壤有机碳储量时仅存在3％的误差;根据土壤有机碳储量与外源碳输入量的关系,维持初始有机碳储量(SOCa)所需外源碳的量为54.35×[34.62/(48.71-SOCa)-1],提升土壤有机碳储量到SOCb时所需外源碳的量为1881.60×(SOCb-SOCa)/[(48.71-SOCb)×(48.71-SOCa)].[结论]根据初始土壤肥力状况,通过土壤有机碳储量与外源碳输入量的关系,可以准确量化土壤有机碳提升所需外源碳输入量.
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