長期耕作對新疆綠洲農田土壤顆粒中有機碳和全氮含量的影響

唐光木，張云舒，徐萬里，馬海剛，胡克林

長期耕作對新疆綠洲農田土壤顆粒中有機碳和全氮含量的影響

唐光木1,2，張云舒2，徐萬里2，馬海剛2，胡克林1

（1中國農業大學土地科學與技術學院，北京 100193；2新疆農業科學院土壤肥料與農業節水研究所，烏魯木齊 830091）

【】土壤顆粒中有機碳和全氮是土壤有機碳和全氮的重要組成部分，研究長期耕作對農田土壤顆粒組分中有機碳和全氮組分含量和比例變化的影響，有助于揭示不同耕作年限下土壤有機碳和全氮的固存與周轉規律，可為區域農田土壤培肥和固碳減排提供科學依據。以天山南北3個典型綠洲（蘭州灣鎮、31團、普惠農場）長期耕作農田土壤為研究對象，采用土壤顆粒分級法，研究不同耕作年限（0、5、10、15、20年）下3個典型綠洲農田土壤有機碳和全氮的變化規律，分析長期耕作對不同顆粒組分中有機碳和全氮含量的影響。（1）長期耕作增加了土壤有機碳和全氮的積累，并隨耕作時間的延長而趨于平穩。與未耕作土壤相比，耕作0—5 a間，土壤有機碳、全氮含量增加迅速，蘭州灣鎮、普惠農場和31團土壤有機碳含量分別提高了76.4%、286.2%和145.6%，土壤全氮含量提高了14.7%、58.9%和75.0%，耕作5 a后，增速趨于平緩。（2）耕作提高了不同顆粒組分中有機碳和全氮含量，砂粒中有機碳含量表現為先增加后下降的趨勢，與未耕作土壤相比，蘭州灣、31團和普惠農場在耕作10—15 a間達到峰值，隨后下降；耕作20 a后土壤砂粒中有機碳含量分別增加了0.63、0.89和1.56 g·kg-1。而粉粒和黏粒中有機碳含量隨耕作時間延長表現為持續增加，耕作20 a后，蘭州灣、31團和普惠農場粉粒和黏粒中有機碳含量分別增加了0.42-2.39、2.64-3.39、1.36-2.72 g·kg-1。耕作年限對不同顆粒組分中全氮含量的影響比較復雜，砂粒中全氮含量表現為隨耕作時間呈現逐漸增加的趨勢，耕作20 a后，蘭州灣、31團和普惠農場砂粒中全氮含量分別增加了0.24、0.40和0.29 g·kg-1；粉粒中全氮含量隨耕作時間呈現先下降（0—10 a），而后（10—20 a）上升的趨勢，而黏粒中全氮含量則表現為相反的趨勢，耕作0—10 a間快速增加，耕作10 a后開始下降。（3）不同顆粒組分中，粉粒中有機碳和全氮含量占比最大，分別在43.3%—56.1%和30.2%—72.2%之間。耕作改變了不同顆粒組分中有機碳和全氮含量在土壤有機碳和全氮中的分配比例，耕作0—10 a間，砂粒中有機碳分配比例逐漸增加，10—20 a間呈降低趨勢，砂粒中全氮比例分配則隨耕作時間表現出遞增趨勢，耕作20 a間，蘭州灣、31團和普惠農場，砂粒中全氮分配比例分別增加了14.8%、19.8%和29.0%。（4）耕作提高了土壤碳氮比，耕作0—5 a間，土壤中碳氮比迅速提高40.3%—142.9%，5 a后，碳氮比變化不明顯，同時，改變了不同顆粒組分中碳氮比，耕作0—10 a，砂粒中的碳氮比最高，10 a后，粉粒中碳氮比最高。耕作增加了新疆綠洲農田土壤有機碳和全氮含量，改變了不同顆粒組分中土壤有機碳和全氮含量和占比，有助于土壤有機碳和全氮的累積，其中粉粒中的有機碳和全氮是該地區土壤固持有機碳和全氮的主體。

耕作；顆粒組分；碳氮比；有機碳；全氮；綠洲農田；新疆

0 引言

【研究意義】土壤碳、氮是陸地生態系統最重要的組成部分，在全球碳氮循環中起主導作用[1]。同時土壤碳、氮還是反映土壤質量和健康的重要指標，直接影響土壤肥力和作物產量的高低，增加土壤碳、氮對減緩溫室效應、增加作物產量及促進農業可持續發展具有重要的意義[2]。土壤有機碳、全氮是由活性、功能、周轉速率不同的組分構成的復合體，其總量變化難以準確反映土壤碳、氮對環境變化的響應[3]，而土壤有機碳、全氮組分及碳氮比值對農業措施改變的敏感性更高，有利于揭示農田管理措施對土壤碳、氮的影響機制[4]，已成為當前認知土壤碳、氮累積變化過程與循環的研究熱點。【前人研究進展】根據土壤顆粒大小將土壤顆粒分為砂粒（＞50 μm）、粉粒（2—50 μm）和黏粒（<2 μm）[5]，砂粒中有機碳、全氮一般被認為是主要活性有機碳氮組分，黏粒和粉粒中有機碳、全氮為非活性碳氮組分[6]。砂粒中有機碳、全氮組分對耕作、施肥措施的響應往往比總有機碳、氮更敏感，更能預警或者較早反映土壤碳、氮指標的變化[7]，土壤粉粒和黏粒組分中有機碳和全氮決定著土壤碳、氮的固存[8]。土壤碳氮比值是評價土壤有機物分解程度的一個重要指標，是土壤有機碳、全氮礦化能力的重要標志[9]，該比值越高，有機物的分解程度越低，有機碳趨于積累[10]，反之土壤有機碳的增加速度低于土壤全氮，會加快微生物對于土壤有機碳的分解和氮的礦化速率，不利于土壤有機碳、全氮的固存[11]。在農田生態系統中，土壤耕作、施肥等農田管理措施被認為是加速土壤有機碳礦化分解、氮素周轉、影響土壤化學和生物學性質的重要因素，其強度與頻率是影響土壤有機碳、全氮周轉的關鍵[12]。BURNS等[13]認為耕作、田間管理措施和土壤外源碳氮添加可引發酶類產生不同的響應，通過改變底物有效性及微環境條件影響微生物活性[14]，進而影響土壤碳、氮循環生態過程[15]。徐夢等[16]認為自然森林和草地土壤轉變為農田，長期耕作導致粗顆粒有機碳數量和土壤不穩定顆粒組分碳氮比值低于自然森林和草地土壤，農業耕作顯著加速了不穩定顆粒有機碳的周轉，減少了穩定性有機碳組分的形成。佟小剛等[17]和WU等[18]研究發現長期施用有機肥顯著增加土壤顆粒中有機碳、全氮組分的含量和黏粒中有機碳、全氮含量；陳潔等[19]等在湖北稻麥輪作地區研究指出，長期有機無機肥配施處理顯著促進了土壤碳、氮的積累，尤其是顆粒中有機碳、全氮。但也有研究指出施肥對不同組分中有機碳、全氮的影響作用并不一致。SCHULTEN等[20]認為，長期施化肥，特別是單施氮肥，對各顆粒中有機碳含量影響較小。【本研究切入點】新疆位于中國西部內陸干旱荒漠區，屯墾戍邊以來，耕作方式與時間、施肥方式與水平、土壤性質以及氣候條件等因素均影響土壤有機碳、全氮數量和質量變化，以及土壤有機碳、全氮的周轉和儲量。然而，對于耕作導致的土壤有機碳、全氮的差異性，特別是長期耕作對不同粒徑顆粒中有機碳、全氮組分的影響作用，亟需進行深入分析?！緮M解決的關鍵問題】本研究選擇新疆干旱荒漠區南北疆不同耕作年限的棉田土壤為研究對象，利用基于土壤顆粒粒徑物理分組法將土壤分為不同顆粒組分，研究耕作對不同顆粒組分中有機碳、全氮的變化規律，揭示長期耕作對土壤碳氮循環的影響機制，為我國區域農田土壤碳氮變化規律研究和農業土壤固碳潛力與生產力長期穩定機制提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

選擇沖積平原區成土條件一致、灌溉、耕作方式和栽培模式相近的3個典型綠洲區：昌吉回族自治州蘭州灣鎮（86°05′—86°06′ E，44°29′—44°30′ N）、巴音郭楞蒙古自治州普惠農場（85°50′—85°52′ E，41°24′—41°26′ N）以及新疆生產建設兵團第二師31團（86°54′—86°59′ E，40°50′—40°54′ N），研究區自然植被以荒漠和荒漠草原植被為主，蘭州灣鎮主要有芨芨草、駱駝刺、紅柳等，普惠農場和31團主要是紅柳、蘆葦等植物。3個綠洲區種植作物均為棉花，采用膜下滴灌栽培模式和秋深翻、秸稈還田的耕作方式，土壤類型分別為灰漠土、潮土和灌淤土，土壤基本理化性質見表1。以不同耕作年限（5、10、15和20 a）的農田作為采樣點，以相鄰未耕作土壤作為對照，每個采樣點選擇3—5塊樣地進行采樣，每塊樣地采集耕層（0—30 cm）土壤樣品5—7個，采用多點混合四分法留取土壤樣品1.00 kg左右，帶回實驗室，去除肉眼能看到的有機殘體，自然風干后，研磨過2 mm和0.25 mm篩，用于土壤顆粒組分分離和土壤理化性質測定。

表1 土壤基本理化性質

土壤基本理化性質是不同耕作年限土壤理化性質的平均值

The basic physical and chemical properties of soil were the average values of soil physical and chemical properties in different tillage years

1.2 分析方法

上述過2 mm篩的土壤樣品，采用武天云等[5]的Ander-son和Tiessen改進法進行不同顆粒組分的分離，將土壤樣品分離出不同粒徑（＞50 μm，2—50 μm，＜2 μm）土壤顆粒組分，分離得到的不同粒徑的土壤顆粒組分先在60℃的水浴鍋上蒸干，再在60℃的烘箱中烘干12 h，冷卻，稱重。將烘干的不同粒徑土壤顆粒研磨過0.25 mm篩，用于測定不同顆粒組分中有機碳和全氮含量。

土壤有機碳、全氮以及不同顆粒組分中有機碳、全氮含量均按照《土壤農業化學常規分析方法》中方法測定[21]。

土壤顆粒組分中有機碳或全氮占比（%）=土壤顆粒組分中有機碳或全氮含量（g·kg-1）/土壤有機碳或全氮含量（g·kg-1）×100。 （1）

1.3 數據處理

采用WPS 2016和SAS8.0統計分析軟件進行試驗數據分析和繪圖，多重比較用LSD法。

2 結果

2.1 不同耕作年限土壤有機碳和全氮含量變化

與未耕作土壤相比，耕作5 a土壤有機碳含量增加迅速，蘭州灣鎮、普惠農場和31團分別提高了76.4%、286.2%和145.6%（圖1），耕作5 a后，土壤有機碳含量增加趨勢變緩。與耕作5—15 a相比，耕作20 a后蘭州灣鎮、普惠農場和31團的土壤有機碳含量分別增加了10.5%、20.1%和43.5%，年均增速為0.04、0.10和0.16 g·kg-1。耕作0—20 a對蘭州灣土壤全氮含量的影響相對較小，年均增加0.02 g·kg-1。耕作初期（0—5 a）31團和普惠農場對其全氮含量的影響較大，年均分別增加了0.086和0.090 g·kg-1，耕作5 a后增速逐漸趨于平緩。

圖1 不同耕作年限土壤有機碳和全氮含量的變化

2.2 不同耕作年限土壤顆粒組分中有機碳和全氮含量及其占比

不同顆粒中有機碳、全氮是土壤有機碳、全氮的重要組成部分，直接反映了土壤有機碳、全氮的有效性，對環境或管理措施的響應極其敏感。從表2中可知，各組分中砂粒中有機碳、全氮含量最小，在0.32—2.05 g·kg-1和0.02—0.51 g·kg-1之間，但隨著耕作時間的延長，砂粒中有機碳、全氮含量呈現不同的變化趨勢。耕作0—5 a間，砂粒中有機碳含量快速增加，蘭州灣、31團和普惠農場分別年均增加0.14、0.20和 0.22 g·kg-1，耕作10—15 a間砂粒中有機碳含量達到峰值，隨后出現下降的趨勢。砂粒中全氮含量則呈現逐步增加趨勢，與未耕作土壤相比，耕作20 a后蘭州灣、普惠農場和31團砂粒中全氮含量分別增加了0.24、0.4和0.29 g·kg-1。

粉粒有機碳是土壤顆粒組分中固持有機碳最主要碳庫，其含量在1.02—4.41 g·kg-1之間，是砂粒中有機碳含量的2—3倍，相比未耕作土壤，蘭州灣、31團和普惠農場土壤粉粒中有機碳含量隨耕作時間的延長而增加，耕作20 a分別顯著增加152.2%、332.4%和261.5%。相比未耕作土壤，耕作0—10 a間蘭州灣和31團土壤粉粒中全氮含量呈現下降趨勢，10 a后開始增加；普惠農場粉粒中全氮含量則隨耕作時間呈持續增加趨勢，耕作20 a顯著增加一倍，耕作15—20 a后，粉粒中全氮含量成為土壤全氮含量最大的組分。

黏粒中有機碳含量介于砂粒和粉粒中有機碳含量之間，與耕作年限關系不顯著，但隨耕作年限延長而增加，相比未耕作土壤，耕作20 a后，蘭州灣、31團和普惠農場黏粒中有機碳分別顯著增加25.5%、463.2%和176.6%；黏粒中全氮含量呈倒“V”字形變化，相比未耕作土壤，耕作0—10 a間，黏粒中全氮含量快速增加，蘭州灣、31團和普惠農場分別提高了67.6%、306.3%和91.3%，耕作10 a后開始下降，耕作20 a相比耕作10 a分別降低了35.5%、24.6%和34.1%，除31團外，基本接近于未耕作土壤黏粒中全氮含量。

表2 不同耕作年限土壤顆粒組分中有機碳和全氮含量

不同小寫字母表示差異顯著（<0.05）。下同 Different lowercase letters in indicate significant difference (<0.05). The same as below

耕作改變了不同顆粒中有機碳、全氮含量在土壤有機碳和全氮含量中的分配比例（圖2），粉粒中有機碳含量占比最大，在43.3%—56.1%之間，砂粒中有機碳含量占比最小，在11.0%—29.3%之間，黏粒中有機碳含量占比為26.9%—41.1%，粉粒和黏粒中有機碳含量成為土壤有機碳分配主體，增強了對土壤有機碳的固持和保護。不同顆粒組分中全氮分配比例中，粉粒中全氮含量占比最大，為30.2%—72.2%，砂粒中全氮含量占比最小，為2.4%—35.9%。砂粒中有機碳含量占比總體表現為耕作0—10 a 間逐漸增加，在10—20 a間呈降低趨勢，砂粒中全氮含量占比則隨耕作時間表現出遞增趨勢。耕作20 a間，蘭州灣、31團和普惠農場，砂粒中全氮占比分別從6.4%、2.4%和6.9%增加到21.2%、22.2%和35.9%，分別增加了14.8%、19.8%和29.0%。由此可見，耕作改變了砂粒中有機碳、全氮含量在土壤有機碳和全氮含量中的分配比例，增加了對土壤有機碳、全氮的貢獻程度，同時砂粒中全氮含量占比隨耕作時間的延長呈增加趨勢。

土壤有機碳、全氮始終處于動態變化之中，土壤有機碳、全氮與不同顆粒組分中有機碳、全氮之間的耦合關系更能全面反映土壤有機碳、全氮的轉化變異特征[22]。從圖3可以看出，土壤有機碳、全氮含量與不同顆粒組分中有機碳、全氮含量呈顯著正相關關系，但蘭州灣和31團全氮含量與黏粒中全氮含量以及普惠農場全氮含量與粉粒中全氮含量之間差異不顯著，說明不同顆粒組分中有機碳和砂粒中全氮含量隨土壤有機碳、全氮含量的增加而增加。

2.3 不同耕作年限土壤不同顆粒組分碳氮比變化

土壤有機碳和全氮比值（C/N）是土壤質量的敏感指標，該比值的改變可引起微生物活性的變化進而影響土壤質量和土壤碳氮循環[23]。土壤中有機碳的分解受土壤和微生物碳氮平衡的影響，碳氮比值在很大程度上影響其分解速率。耕作提高了土壤碳氮比，耕作0—5 a間，土壤中碳氮比迅速提高40.3%— 142.9%（表3），5 a后，碳氮比值變化不明顯，但碳氮比仍高于未耕作土壤，說明微生物活性降低，減緩有機碳和有機氮分解礦化，土壤固碳能力提高。除蘭州灣外，耕作5 a后，砂粒中有機碳氮比迅速降低，31團和普惠農場顯著降低了48.1%和20.4%；粉粒中碳氮比快速增加，蘭州灣、31團和普惠農場分別顯著提高了102.8%、320.6%和78.4%。同時，耕作也改變了土壤各顆粒組分中碳氮比的分配比例，表現為耕作0—5a間，砂粒中的碳氮比高于粉粒和黏粒中的碳氮比，5 a后粉粒中碳氮比最高。

圖2 不同耕作年限土壤有機碳和全氮在不同顆粒組分中的分配

表3 不同耕作年限土壤及其顆粒組分碳氮比

圖3 土壤有機碳或全氮與不同顆粒組分中碳或氮的關系

3 討論

3.1 長期耕作對土壤有機碳和全氮含量的影響

在新疆干旱荒漠條件下，土壤有機碳初始值很低的土壤耕作后，土壤有機碳呈現增加趨勢，增加了綠洲生態系統土壤有機碳的固定，從而在我國陸地碳循環過程中增加了有機碳的儲量。本文的研究結果與草地[24]、林地開墾耕作[25]以及東北黑土地區耕作[26]后有機碳下降有明顯的區別，這可能由地理位置、氣候條件及作物種類的差異，以及未耕作土壤有機碳初始值不同引起的。全氮表現出與總有機碳相似的規律，隨耕作年限的延長呈遞增趨勢，說明土壤有機碳和全氮的變化趨勢具有一致性[27]。

土壤有機碳、全氮是評價農田土壤質量和肥力以及農業生產可持續性的重要因子，但其庫容大、變異小，不能快速反映土壤有機碳水平和供氮能力變化[20]?；谕寥牢锢矸纸M的有機碳、全氮組分，可反映土壤有機碳、全氮的抗氧化程度，利用的難易程度以及非均勻分布的性質或功能，對耕作和農田管理反映較為敏感[28]，其中顆粒有機碳、全氮組分容易被微生物利用分解[29]和作物吸收利用，一定程度上能夠提高土壤養分的有效性。研究區域不同，農田管理措施的差異，對不同有機碳、全氮組分的影響作用并不一致[16-19,30]。本研究表明，在干旱荒漠區，長期耕作提高了砂粒和粉粒中有機碳、全氮含量，并隨耕作時間的延長而增加，這與于維水等[31]的研究結果一致，究其原因一方面可能是由于干旱荒漠區未耕作土壤有機碳、全氮含量相對較低，長期耕作增加了土壤有機物的輸入，特別是耕作初期增加了土壤微生物和動物的活性[32]，耕作20 a，蘭州灣、31團和普惠農場土壤脲酶活性、蔗糖酶活性顯著增強（附表1），相比未耕作土壤分別顯著提高了85.4%、60.4%、131.7%和101.5%、79.3%和116.8%，同時植物殘體和根系分泌物增加，從而增加了土壤砂粒中有機碳、全氮組分含量。另一方面，長期耕作促進土壤團聚體的形成[33]和土壤砂粒含量的增加[34]，使更多的有機碳、全氮被土壤團聚體固持，耕作20 a，蘭州灣、31團和普惠農場＞53 μm的團聚體含量顯著增加（附表1），相比未耕作土壤分別顯著增加了46.5%、81.2%和87.3%，從而增加砂粒中有機碳、全氮的含量[35]。長期耕作也改變了不同顆粒中有機碳、全氮組分的分配比例，這是可能是有機碳、全氮累積速率及其被礦化的難易程度共同作用的結果。于維水等[31]指出，長期耕作施肥影響土壤有機碳、全氮組分分配，黑土和潮土粉粒和黏粒中全氮占比較大，且長期耕作秸稈還田提高了砂粒中全氮在土壤全氮的比例分配，本研究發現類似現象，在不同顆粒全氮組分中，粉粒中全氮占比最大，在30.2%— 72.2%，砂粒中全氮占比最小，在2.4%—35.9%，但砂粒中全氮所占比例隨耕作時間延長而增加，其對全氮的貢獻度增加[18]，從而促進了氮的活化和轉化利用，有利于土壤微生物分解利用和提高氮的利用率。

3.2 長期耕作對土壤碳氮比變化的影響

土壤碳氮比通常被認為是土壤碳礦化能力的標志，低的碳氮比可以加快微生物的分解和氮的礦化速率[8-10]，不利于碳的固存。陳潔等[18]指出長期施肥條件下，土壤碳氮比低于10，李彤等[15]研究認為長期耕作條件下難降解組分顆粒組分碳氮比比值為8.4— 9.4，低于森林土壤和草地。本研究結果表明，長期耕作條件下土壤總的碳氮比比值為4.7—6.4，耕作提高了土壤總的碳氮比，與雷軍等[36]、黃彩變等[37]研究結果類似。這是因為相比未耕作土壤，總體上長期耕作增加了凋落物和根系殘留有機物的輸入，表層土壤有機碳增加速度大于全氮的增加速度，提高了土壤總的碳氮比。砂粒中碳氮比的降低，可能是由于隨著耕作時間延長，土壤氮投入量持續增加，加快了砂粒中微生物分解和氮的礦化速率[10]，加快了有機物的分解礦化速度，不利于砂粒有機碳的累積。耕作0—5 a，砂粒中的碳氮比高于粉粒和黏粒中的碳氮比，但是5 a后粉粒中碳氮比最高，主要是耕作初期砂粒中微生物活性較低，減弱了原有有機碳和新鮮有機碳的分解礦化[24]，增加了砂粒中有機碳的積累，而隨著耕作時間的延長，土壤機械破碎水平和頻度的提高，加速了大團聚體向小團聚體和微團聚體的轉化，耕作20 a，蘭州灣、31團和普惠農場53—250 μm的小微團聚體（附表1），相比未耕作土壤顯著增加37.4%、111.6%和121.7%，造成土壤各組分中碳氮比分配比例的變化。

4 結論

新疆干旱荒漠區長期耕作增加了土壤有機碳、全氮和不同顆粒中有機碳、全氮含量。不同顆粒組分中，以粉粒中的有機碳和全氮含量最高，砂粒中的有機碳和全氮含量最低。耕作改變了各顆粒組分中有機碳或全氮含量在土壤有機碳或全氮中的占比，其中粉粒中有機碳、全氮含量成為土壤有機碳、全氮分配的主體，分別占土壤有機碳的43.3%—56.1%和全氮的30.2%—72.2%；同時，耕作提高了土壤中和粉粒中碳氮比，降低了砂粒中碳氮比。長期耕作增加了新疆干旱荒漠區農田生態系統土壤有機碳和全氮的累積，該措施有助于干旱荒漠區農業土壤固碳減排與生產力的長期穩定。

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Effects of Long-Term Cultivation on Contents of Organic Carbon and Total Nitrogen in Soil Particulate Fractionin Oasis Farmland of Xinjiang

TANG GuangMu1,2, ZHANG YunShu2, XU WanLi2, MA HaiGang2, HU KeLin1

(1College of Land Science and Technology, China Agricultural University, Beijing 100193;2Soil Fertilizer and Agricultural Water Saving Research Institute, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 890091)

【】Particulate organic carbon and total nitrogen are the important components of soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (TN), which has an effect on SOC and TN turnover and sequestration. Therefore, studies exploring the changes in soil particulate organic carbon and total nitrogen under different tillage years could aid the understanding of the mechanism of regional soil carbon and nitrogen fixation, so as to provide a scientific basis for improving land productivity. 【】In this study, soil samples from the farmlands with different tillage years (0, 5, 10, 15, and 20 years) in the three typical oases (Lanzhouwan, 31 corps, and Puhui farms) of Tianshan were collected, and the SOC and TN contents of different particle components were determined. And then, the effects of long-term tillage on SOC and TN contents of different particle components were analyzed. 【】Results indicated that long-term tillage practices increased SOC and TN accumulation. SOC and TN contents increased rapidly during the first five years of tillage and then tended to be stable after five years of tillage. SOC contents increased to 76.4% (Lanzhouwan), 286.2% (31 corps), and 145.6% (Puhui farms) of the SOC contents in uncultivated land. Similarly, TN contents increased to 14.7%, 58.9%, and 75.0%, respectively. The effects of long-term tillage practices on OC contents in different particles components were different. The organic carbon (OC) contents in sand showed a downward trend after reaching a maximum value (10-15 years tillage), and then showed a increasing trend, but it remained higher than that of an uncultivated land. After 20 years of tillage, OC contents in sand were increased by 0.63 g·kg-1(Lanzhouwan), 0.89 g·kg-1(31 corps), and 1.56 g·kg-1(Puhui farms). While, the contents of OC in silt and clay showed a continuous increasing trend with tillage time, After 20 years of tillage, OC contents in silt and clay were increased by 0.42-2.39 g·kg-1(Lanzhouwan), 2.64-3.39 g·kg-1(31 corps), and 1.36-2.72 g·kg-1(Puhui farms). However, the effect of long-term tillage practices on TN in different particles components was complex. The OC contents in sand showed a continuous increasing trend, After 20 years of tillage, TN contents in sand were increased by 0.24 g·kg-1(Lanzhouwan), 0.40 g·kg-1(31 corps), 0.29 g·kg-1(Puhui farms).. The content of TN in silt decreased (0-10 years of tillage) initially and then increased (10-20 years). TN in clay increased by 67.6% in Lanzhouwan, 306.3% in 31 corps, and 91.3% in Puhui farms during 0-10 years of tillage and decreased after 10 years of tillage. With regard to particle components, OC and TN in silt had the largest proportions, accounted for 43.3%-56.1% and 30.2%-72.2% of SOC and TN, respectively. Tillage affected the distribution proportions of OC and TN in different components. The distribution proportion of OC in sand increased during the first 10 years and decreased in the subsequent 10 years. The distribution proportion of TN in sand was increased by 14.8% in Lanzhouwan, 19.8% in 31 corps, and 29.0% in Puhui farms after 20 years of tillage. Soil C/N was increased by 40.3%-142.9% during 0-5 years of tillage, and no significant change was observed after 5 years of tillage. Tillage changed C/N ratio in different particles components, and the largest C/N ratio was obtained in sand during 0-10 years of tillage. During the subsequent 10 years, the largest C/N ratio was obtained in silt. 【】The SOC and TN contents and their stocks increased over tillage years in the oasis farmland of Xinjiang. The contents and its distribution proportions of OC and TN in different particles components were also changed. We found that the contents of OC and TN in silt fraction were the largest components of the fixed SOC and TN in the study area.

tillage; particulate component; carbon-nitrogen ratio; Oasis farmland

10.3864/j.issn.0578-1752.2020.24.007

2020-04-02；

2020-05-08

國家自然科學基金（31660073）、天山雪松計劃（2017XS08）、國家重點研發計劃（2017YFD0200803-04）

唐光木，E-mail：tangjunhui5120@126.com。通信作者胡克林，Tel：010-2732412；E-mail：hukel@cau.edu.cn

（責任編輯 李云霞）