长期施肥对土壤有机质积累地影响

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1、生态环境学报2012,21(5):840-847http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentalSciencesE-mail:editor@jeesci.com长期施肥对土壤有机质积累的影响1,21*11,211赵广帅，李发东，李运生，张妍，欧阳竹，田振荣1.中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室禹城综合试验站，北京100101；2.中国科学院研究生院，北京100049摘要：20年的NPK施肥定位试验，有利于深刻揭示土壤肥力特征与营养平衡规律。以位

2、于黄淮海平原的中国科学院禹城综合试验站为例，探讨和估算了长期定量施肥对冬小麦（TriticuspaestvumL.）、夏玉米（ZeaMaysL.）生长和土壤有机质（SOM）的影响。结果表明，长期的N、P肥配施或N、P、K均衡施肥，可显著增加SOM储量，并且后者要优于前者；SOM增加主要集中在0~20cm深度的土层，40~60cm基本不变；生物量对SOM储量变化影响明显，NPK，NP处理作物生长良好，作物残体输入明显优于其他处理；0~40cm可以代表该区用以计算土壤固碳潜力，并且在N、P、K均衡施肥条件下，0~4

3、0cm-2土层中SOM储量长期以来持续增加，并未达到上限，每年的平均固碳速率（以C计）达182.8kg·hm，约是全球平均水平-1的1.5倍，全国平均水平的1.1倍。华北平原若按N、P、K均衡施肥，农田土壤每年固碳潜力将达到1.6～2.4Tg·a。关键词：长期试验；施肥处理；华北平原；土壤有机质(SOM)；固碳潜力+中图分类号：S153.621文献标识码：A文章编号：1674-5906（2012）05-0840-08土壤有机质(SOM)一直都是农学和土壤学研河北省的大部以及山东、河南两省的黄河以北部[1-2]究

4、的重点，目前也成为应对全球气候变化研究分，是中国粮食主产区，也是商品粮的重要生产[12]的热点。SOM是所有陆地生态系统关键组成部基地，每年粮食生产量占全国总量的26.4%。分，其含量和组分的变化都会深刻影响系统中各长期施肥定位试验能系统地研究土壤肥力演变和[1]种过程。SOM主要部分—土壤有机碳（SOC）肥效变化规律，克服气候年变化对肥效的影响，是地球陆地生态系统最重要和活跃的碳库，同时是农业生产和农业科学的一项重要的基础研究工[13]又是土壤肥力和基础地力最重要的物质基础，它作。研究区位于华北平原粮食主产区

5、，地处黄影响着耕地生产力及其稳定性。全球SOC库为河中下游引黄灌溉区，具有几十年的引黄历史，1200～2000Gt，大约是大气C库的2倍，植物C并且供试土壤为中国科学院禹城综合试验站内的[2-3][14]库的2～4倍，与大气交换的SOC大约占陆地盐化潮土，在黄淮海平原同类地区有代表性。[4-5]表层生态系统碳储量的2/3。因此，即便是SOC因此，通过开展不同施肥处理对有机质影响的长库的微小变化，对全球的碳平衡都会产生重大影期试验能够恒定不同施肥对作物生长的影响、长响。农田土壤是最具潜力的碳汇，它通过吸收空期养分

6、缺乏对产量的影响和不同施肥对土壤气中CO2以及减少全球排放来增加土壤中SOM的长期影响，对华北地区粮食安全、施肥管[6]SOC，土壤中SOC含量增加有利于保持肥力和理以及增加农田系统碳储量、减少温室气体排放[7]提高作物产量。具有重要意义。[8]长期施用化肥可以增加土壤有机质含量，1材料与方法特别在土壤肥力水平较低的情况下施用氮、磷、1.1研究区概况钾化肥能够显著提高粮食产量，并较大幅度提高长期试验在中国科学院禹城综合试验站开[9]土壤有机质含量。但有研究认为施化肥可基本展。试验站位于山东省禹城市（116°36

7、ˊE，维持土壤有机质水平，而长期不施肥土壤有机质36°57ˊN），平均海拔高度20m，属暖温带半湿润[10]下降，更有研究表明单施化肥和不施肥只会促季风气候，多年平均气温13.1℃，年降雨量582[11]进土壤有机质的消耗。长期施肥对SOM积累mm，雨季主要集中于7—9月，地下水资源丰富，的影响，特别是对于不同地区、不同土壤类型的地下水位一般在1.5～4.0m，农田土壤以潮土为-2影响有待进一步研究。华北平原包括京津的全部、主，太阳辐射总量5225MJ·m，日照时数2640h，基金项目：中国科学院“百人计划”项

8、目“华北农田生态系统水、物质迁移机制及环境效应”；中国科学院战略性先导科技专项“应对气候变化的碳收支认证及相关问题”（XDA05050502）作者简介：赵广帅（1987年生），男，硕士，主要从事农业生态、水文研究。E-mail:zhaogsh@126.com通信作者：李发东（1972年生），男，研究员，博士，主要从事生态水文与水环境研究。E-mail:lifadong@igsnrr.a