在酸性土壤中施用稻草和有机肥料时，SOC（土壤有机碳）含量及化学成分的变化动态

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Dynamics of SOC Stocks and Chemical Composition Under Straw and Organic Fertilizer Application in an Acidic Soil

酸红壤中秸秆还田与有机肥对土壤有机碳（SOC）储量及化学组成的影响研究。通过三年油菜-水稻轮作试验，对比分析五种处理（控制、NPK、NPKM、NPKS、CRF）。结果表明：NPKM和NPKS显著提升SOC储量（9.5–10.2 g/kg）及氮含量（1.2–1.4 g/kg），促进土壤养分和pH改善，结构方程模型显示土壤养分、pH、SOC组成及作物产量与SOC固碳增效（R2=0.85–0.87）显著相关。秸秆还田主要增强SOC化学组成稳定性，而有机肥（如猪粪）更利于快速SOC积累和增产，二者协同应用可兼顾固碳与持续生产。

　　

摘要

本研究旨在探讨秸秆还田和有机肥料对酸性红土中土壤有机碳（SOC）储量及化学成分的影响。在油菜-水稻轮作系统下进行了为期三年的田间试验，设置了五种处理方式：对照组（不施用秸秆或肥料）、化学肥料（NPK）、添加猪粪的NPK（NPKM）、添加秸秆的NPK（NPKS）以及控释肥料（CRF）。监测了土壤的物理化学性质，并利用CPMAS-13C核磁共振（NMR）光谱技术分析了SOC的化学组成。与NPK相比，NPKM和CRF缓解了土壤酸化并提高了养分的有效性，而NPK和NPKS则导致pH值进一步下降。NPKM处理的SOC含量（9.5–10.2克/千克）和总氮含量（1.2–1.4克/千克）最高。NPKM和NPKS均产生了较高的年碳输入量（分别为5.53和7.32毫克碳/公顷·年），这促进了SOC的积累（约10.3克/千克）。基于粪肥的处理方式显著提高了油菜和水稻的产量。SOC成分分析表明，NPKS增加了烷基碳的比例及烷基碳与氧原子比（alkyl C/O-alkyl C ratio），表明其中含有更多相对持久的碳组分。结构方程模型分析显示，土壤养分、pH值、SOC组成及作物生产力的改善与SOC固存的增强具有统计学上的相关性（R2 = 0.85–0.87，P < 0.01）。秸秆还田主要作用于改变SOC的化学组成，从而提高碳的持久性；而施用粪肥则更显著地促进了SOC的快速积累和作物产量的提升。秸秆与有机肥料的联合施用可能为在酸性土壤中同时促进SOC储存和维持作物生产力提供一种互补策略。