土壤活性有機(jī)碳的影響因素與綜合分析

張淑香，張文菊，徐明崗,2

·導(dǎo)讀·

土壤活性有機(jī)碳的影響因素與綜合分析

張淑香1，張文菊1，徐明崗1,2

（1中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/耕地培育技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所，廣東湛江 524091）

土壤有機(jī)碳的數(shù)量和形態(tài)，顯著影響其在土壤中的轉(zhuǎn)化，與全球碳循環(huán)特別是全球氣候變化密切相關(guān)，為現(xiàn)代土壤學(xué)、環(huán)境科學(xué)等學(xué)科的研究熱點(diǎn)。土壤有機(jī)碳（土壤有機(jī)質(zhì)）也是土壤肥力的核心指標(biāo)，對(duì)土壤物理特性、化學(xué)屬性、生物學(xué)特征及其生產(chǎn)力等起關(guān)鍵作用[1]，一直是農(nóng)學(xué)家關(guān)注的重點(diǎn)。但土壤有機(jī)碳變化是一個(gè)緩慢的生物地球化學(xué)過(guò)程，為了能夠清晰地揭示其變化和機(jī)制，許多學(xué)者從土壤有機(jī)碳的周轉(zhuǎn)特性和功能出發(fā)，對(duì)有機(jī)碳的組成進(jìn)行了廣泛研究，提出了活性有機(jī)碳的概念。活性有機(jī)碳是土壤有機(jī)碳的活性部分，它是指土壤中活性較高、易被土壤微生物分解利用、直接參與植物養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和供應(yīng)的那部分有機(jī)碳[2]，主要包括溶解性（水溶性或鹽溶性）有機(jī)碳、易氧化有機(jī)碳、微生物量碳及各級(jí)物理保護(hù)的團(tuán)聚體中的有機(jī)碳組分。土壤水溶性有機(jī)碳，顧名思義是土壤中能夠被水溶解的有機(jī)碳，是土壤有機(jī)碳中極為活躍且重要的組分，盡管其含量很少，但易被微生物吸收利用，可直接參與土壤物理、化學(xué)、生物轉(zhuǎn)化過(guò)程。近年來(lái)，國(guó)際上流行的STEWART等[3]和SIX等[4]有機(jī)碳分組方法，是采用對(duì)土壤擾動(dòng)較小的物理分組將有機(jī)碳分為物理、化學(xué)和生物化學(xué)保護(hù)等不同組分，其中的物理組分具有較高的活性，被稱為活性有機(jī)碳。可見(jiàn)，雖然土壤活性有機(jī)碳的測(cè)定方法和其組分不完全相同，但他們具有共同的特點(diǎn)，即活性有機(jī)碳與土壤有機(jī)碳的周轉(zhuǎn)和生物有效性、土壤CO2釋放、土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化等過(guò)程具有更密切的關(guān)系。

農(nóng)田土壤活性有機(jī)碳不僅受氣候和土壤屬性的影響，也受施肥、耕作、輪作等農(nóng)業(yè)管理措施等因素的強(qiáng)烈影響。如施肥可以直接增加農(nóng)田有機(jī)物料和養(yǎng)分輸入，通過(guò)提高作物產(chǎn)量、增加殘茬或根系分泌物等途徑來(lái)影響土壤活性有機(jī)碳的含量和組成。對(duì)我國(guó)4種典型農(nóng)田土壤（黑土、潮土、紅壤、水稻土）的活性有機(jī)碳研究顯示，與單施化肥相比，無(wú)論是旱田還是水田土壤，長(zhǎng)期有機(jī)無(wú)機(jī)配施均可顯著提高土壤水溶性有機(jī)碳含量及其所占比例；秸稈還田處理的土壤，水溶性有機(jī)碳也在一定程度上有所提升[2,5-7]。土壤有機(jī)碳是土壤團(tuán)聚體形成的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，能促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成。耿瑞霖等[9]在潮土上的研究表明，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥可顯著提高土壤2—0.25 mm粒徑團(tuán)聚體含量，降低0.25—0.053 mm粒徑團(tuán)聚體比例；無(wú)機(jī)肥的施用增加了各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量，但對(duì)團(tuán)聚體所占比例無(wú)顯著影響。陸太偉等[9]的整合分析研究揭示，施肥對(duì)各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的影響程度因土壤質(zhì)地和種植制度而異，施用有機(jī)肥對(duì)各級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳的提升幅度是同等條件下化肥的4.6—9.2倍。在同一條件不同粒徑下，一年兩熟、旱地、砂土及黏土下施用有機(jī)肥對(duì)2—0.25 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的提升幅度顯著高于其他粒徑。配施有機(jī)肥更有利于農(nóng)田土壤大團(tuán)聚體的形成，特別是在旱地及質(zhì)地較輕的砂土中，有機(jī)肥的配施尤為重要。

本專題匯聚的5篇文章，基于我國(guó)主要土壤類型的長(zhǎng)期試驗(yàn)，分析了土壤活性有機(jī)碳對(duì)施肥（化肥和有機(jī)肥）的響應(yīng)過(guò)程與機(jī)制，主要包括施肥對(duì)土壤活性有機(jī)碳[6-7]、土壤酶活性[10]、土壤團(tuán)聚體及其影響因素的綜合分析[11]，還對(duì)長(zhǎng)期施肥對(duì)土壤溶解性有機(jī)碳氮含量的影響進(jìn)行了整合分析[12]。結(jié)果表明，有機(jī)物料不同程度提升了土壤水溶性有機(jī)碳中各組分含量、增加了土壤酶活性、增強(qiáng)了土壤微生物分解代謝。本專題僅涵蓋該研究領(lǐng)域一小部分內(nèi)容，希望借國(guó)家大力倡導(dǎo)推廣秸稈還田、有機(jī)肥資源化利用、有機(jī)肥替代化肥提高肥料利用率等措施以提升土壤質(zhì)量、確保糧食安全之契機(jī)，推動(dòng)土壤有機(jī)碳的深入研究。

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Influencing Factors and Comprehensive Analysis of Soil Active Organic Carbon

ZHANG ShuXiang1, ZHANG WenJu1, XU MingGang1,2

(1Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences/National Engineering Laboratory for Improving Quality of Arable Land, Beijing 100081;2South Subtropical Crop Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences (CATAS), Zhanjiang 524091, Guangdong)

：2019-03-12

國(guó)家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201503120）、國(guó)家自然基金重點(diǎn)國(guó)際合作項(xiàng)目（41620104006）

張淑香，E-mail：xuminggang@caas.cn

2019-03-05；

（責(zé)任編輯 李云霞）