不同施肥對小麥土壤碳氮含量和儲量的影響

蔡梣儀,孫 娟,謝麗紅,鐘文挺,何玉亭,李 浩,楊 杰,吳繼開

(成都市農業技術推廣總站，四川 成都 610041)

土壤有機碳和全氮作為土壤養分的重要組成部分，不僅是植物生長必需營養元素的主要來源，也是陸地土壤碳庫和氮庫的重要組分[1]，其儲量的多少會影響整個生態系統的穩定性和持續性，影響全球生態系統中大氣二氧化碳濃度和碳氮循環[2]。土壤碳氮儲量受自然和土地利用方式、耕作、施肥等人為因素多方作用[3-4]。其中施肥對土壤碳氮儲量的影響一直是熱點，有研究表明，有機無機肥的配施能顯著提高土壤碳和全氮儲量[5]，并且二者之間存在顯著的正相關關系[6]。本研究通過大田試驗，探索不同施肥對小麥土壤碳氮含量和儲量的影響，以期為當地化肥減量技術的推廣應用提供理論基礎和科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地塊概況

試驗地位于成都平原，屬亞熱帶濕潤季風氣候區，土壤類型為灰棕潮大泥田，土層深厚，地力均一。試驗前土壤基本性狀見表1。

表1 供試土壤基本性狀

1.2 供試材料

供試小麥品種為：川麥104。

供試肥料為：商品有機肥(執行標準NY525-2012，有機質含量≥45%、養分含量≥5%)、氯鉀型三元復合肥(15-15-15)、尿素(N∶46%)、過磷酸鈣(P2O5∶12%)、氯化鉀(K2O∶60%)。

1.3 試驗設計與處理

試驗隨機區組排列，小區面積28m2，小區之間壟埂，間隔50cm。試驗設置6個處理，3次重復。其中，CK處理為空白不施肥，T1處理為常規施肥、T2處理為80%常規施肥，T3～T5處理在T2處理基礎上增施不同量有機肥。有機肥、復合肥、磷肥均作基肥一次施用，尿素、氯化鉀作穗肥施用(施肥情況見表2)。小麥播種量為357kg/hm2。試驗于2017年10月至2018年5月進行，各處理的其他管理措施一致，按當地常規進行。

1.4 研究方法

1.4.1 土壤采樣方法 于小麥成熟期，按5點混合取樣法采集各小區0～20 cm土層土樣，去除可見雜物，四分法保留1kg，自然風干后磨細，過0.25mm篩待測。在耕作層用環刀采樣，用于容重測定。

1.4.2 檢測項目與方法 檢查項目：土壤容重、有機質、全氮。檢測方法：土壤容重測定采用環刀法，土壤有機質采用K2CrO4外加熱法進行測定，土壤全氮測定采用開氏定氮法。

表2 試驗各處理施肥情況(kg/hm2)

表3 不同施肥處理小麥土壤有機碳、全氮含量的影響

土壤有機碳含量計算公式：TOC=0.58SOM

式中SOM指土壤有機質含量(g/kg)。

1.4.4 數據處理與統計分析 采用SPSS進行統計分析，圖表制作采用Excel。

2 結果分析

2.1 不同施肥對小麥土壤有機碳、全氮含量的影響

從表3可以看出施肥各處理有機碳含量較CK均達到顯著水平，比CK增加8.63%～15.74%。化肥減量20%處理T2與常規施肥處理T1無明顯差異，化肥減量20%基礎上配施有機肥處理T3、T4、T5土壤有機碳含量分別比T2增長0.67g/kg、0.99g/kg、1.23g/kg，增長率為4.06%、6.01%、7.45%。其中T4、T5處理較T2差異顯著，說明化肥減量20%，配施3000～4500kg/hm2有機肥能顯著提高試驗區土壤有機碳含量。

各處理土壤全氮含量從大到小排序依次為T5>T4>T1>T3>T2>CK，T2處理土壤全氮含量較T1處理無顯著性降低，說明試驗區化肥減量20%不會明顯影響土壤全氮含量。T3、T4、T5處理土壤全氮含量比CK顯著增加18.03%、27.46%、29.71%，較T2增加3.23%、11.47%、13.44%，但差異不明顯。

2.2 不同施肥對小麥土壤碳氮儲量的影響

利用耕層土壤容重及有機碳含量(表3)帶入公式估算出的耕層土壤有機碳儲量如圖1所示。施肥各處理小麥土壤有機碳儲量均顯著高于空白不施肥

處理。其中，T2土壤有機碳儲量較T1減少1.14%，無明顯差異，說明本研究中化肥減量20%不會使土壤有機碳儲量顯著降低；施用有機肥各處理，其有機碳儲量排序依次為：T5>T4>T3，比T2增加4.37%、3.21%、1.61%，表明隨著有機肥用量的增加，土壤有機碳儲量有遞增的趨勢。

由圖2可知，本試驗施肥各處理土壤全氮儲量均高于空白處理CK，T2處理較T1處理差異不顯著；T3、T4、T5處理土壤全氮儲量比CK增加15.54%～26.33%，比T2增長1.97%、9.73%、11.49%，且T4、T5較CK達到顯著水平，但與T2差異不明顯。

2.3 不同施肥對小麥土壤碳氮關系的影響

本試驗中，T3、T4、T5處理土壤碳氮儲量的變化趨勢同土壤有機碳和全氮含量變化趨勢基本一致，均隨著有機肥用量增加而增加。耕層土壤全氮含量同有機碳含量相關性分析(圖3)表明，耕層土壤全氮含量變化(y)與有機碳含量(x)可用線性方程y=0.1859x-1.2018來表示(r=0.82**，n=18)，與樊紅柱等[7]對紫色水稻土長期定位試驗的結果一致，說明有機碳和全氮之間關系密切，存在顯著正相關關系。

3 小結

土壤有機碳、全氮含量及儲量高低不僅與植被、氣候、土壤類型和質地有關，而且與施肥等密切相關[8]。本試驗中，不同施肥對小麥地土壤有機碳、全氮含量和儲量影響不一，常規施肥處理土壤有機碳和全氮含量及儲量均高于化肥減量20%處理，但差異不顯著；配施有機肥各處理土壤有機碳、全氮含量分別較化肥減量20%處理增加4.06%～7.45%、3.23%～13.44%，碳氮儲量分別比化肥減量20%處理提升1.61%～4.37%、1.97%～11.49%，其中以化肥減量20%基礎上配施有機肥3000～4500kg/hm2效果較佳。此外，土壤碳、氮循環相互影響，共同作用，有著極顯著性線性關系。