不同有机厩肥输入量对土壤团聚体有机碳组分的影响.doc

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1、不同有机厩肥输入量对土壤团聚体有机碳组分的影响*国家科技支撑计划课题（2008BADA7B08，2007BAD89B02）和国家自然科学基金项目（40701067）资助刘中良1,2宇万太1†通讯作者，E-mail：wtyu@iae.ac.cn作者简介：刘中良（1986-），男，山东临沂人，硕士研究生，主要从事土壤团聚体固碳方面的研究。E-mail：liuzhongliang0616@sina.com,Tel:024-83970421收稿日期：2010-11-11；收到修改稿日期：周桦1马强1（1中科院沈阳应用生态研究所，沈阳110016）（2中

2、国科学院研究生院，北京100049）摘要土壤是重要的有机碳库，其微小变化可能引起大气CO2浓度水平的较大变异。土壤团聚体对土壤有机碳具有物理保护作用。有机厩肥的输入既可以提高土壤有机碳含量，又可以促进土壤团聚体的形成，对土壤有机碳的截获和保持有重要意义。本实验采用湿筛的方法分离土壤团聚体，并对团聚体进行有机碳组分分离。通过对连续8年施加不同量有机厩肥试验的研究发现：适量的有机厩肥施用可以显著地提高土壤的平均质量直径（MWD），改善土壤结构；过量施用有机厩肥则明显降低了>2000μm团聚体含量。潮棕壤有机碳主要分布在250~53μm和2000~2

3、50μm团聚体中，两者相加约占有机碳全量的73.7%~78.5%。并且随着有机碳输入量的增加，土壤有机碳主要贮存在2000~250μm团聚体中。有机厩肥的施加明显地加快了>2000μm团聚体的更新速率。土壤轻组分有机碳含量也随有机厩肥输入量的增加而不断增加，高量有机厩肥下占全量的22.1%。土壤固定有机碳的能力有限，存在明显的等级饱和现象。因此，在有机质匮乏的土壤施用有机肥意义重大，应尽量减少向高有机质土壤输入有机碳。关键词团聚体；有机碳分组；轻组分有机碳；碳库饱和中图分类号S152.4+81文献标识码A全球土壤圈固定的有机碳大约为1500Pg

4、[1]，约是大气圈碳库的2倍。土壤有机碳库的微小变化可能引起大气CO2浓度水平的较大变异，因此土壤有机碳库的研究对全球变化研究具有重要意义[1-3]。一般将土壤碳库分为易分解碳库和稳定性碳库[4]。易分解碳库具有分解快、对土地管理方式和环境条件变化敏感等特点。因此，易分解有机碳库在陆地生态系统中的短期C、N循环中起重要的作用[5]。稳定性碳库对外界条件的变化不敏感，对土壤有机碳的长期贮存和积累具有重要意义。因此寻求合理的经营方式提高土壤稳定性碳库含量，可以有效地缓解温室效应。研究发现，较慢的大团聚体周转有利于大团聚体内部产生更多的微团聚体，更有

5、利于提高大团聚体的稳定性，促进土壤有机碳的积累[6]。大团聚体周转快，使得易分解有机碳频繁地暴露在外，易被微生物分解，虽然有机碳的分解满足了作物吸收养分的需求，但不利于土壤有机碳的积累。耕作措施对土壤大团聚体的周转速率影响很大[6]。免耕可以有效地减少土壤扰动，降低大团聚体的周转速率[6]。但是也有研究发现，经过5年的秸秆还田和耕作试验，免耕处理下0~5cm土层大于1mm的大团聚体显著增加，而5cm以下（5~10、10~20、20~30cm）则分别降低了59.9%、86.2%和69.7%[7]。土壤亚表层有机质未得到有效补充可能是产生这种现象的

6、主要原因[8]。因此土壤有机质含量对大团聚体的形成至关重要。秸秆还田和施用有机厩肥是提高土壤有机质含量最有效的方法。有机厩肥含有大量的颗粒有机碳[9]，施入土壤后经过短暂分解后作为有机胶结剂参与团聚体的形成[10-12]。因此有机厩肥的施用对团聚体的形成与稳定有促进作用[9]。一直以来对土壤的固碳潜力有激烈的讨论。大多数的有机碳模型认为土壤有机碳和外源碳输入呈线性关系[13]，并且很多研究结果支持这一观点[14-15]。然而，近年来越来越多的研究发现，土壤有机质含量并不能随碳输入量的增加而一直增加下去。Campbell等[16]通过长达30年的

7、定位研究发现，在有机碳含量丰富的土壤中，土壤有机碳含量并不随碳的输入而增加，而是稳定在某一特定值上。Chung等[17]研究表明与碳输入量相比，本底土壤有机碳水平更能影响土壤对外源有机碳的固定。宇万太等[18]根据黑土有机碳库的变化规律，提出在一定的气候条件和农业管理措施下，土壤有机碳库存在一个稳定平衡点。Gulde等[19]进一步提出，土壤对有机碳的固定存在一个饱和值，一旦达到此值，即使向土壤输入再多的碳，土壤有机碳含量也不会再增加。针对目前关于土壤固碳研究的实际情况，本实验通过研究不同有机厩肥施用量对土壤团聚体和有机碳分布的影响，进而阐明有

8、机物质输入和土壤有机碳积累之间的关系，为土壤固碳措施的科学实施提供一定的理论依据和技术支撑。1材料与方法1.1供试材料试验在中国科学院沈阳生态试验站进