黑土根际土壤有机碳及结构对长期施肥的响应

由于人类农业措施的干扰,氮肥和畜禽粪污大量输入到黑土中,对土壤有机碳库产生了较大负面影响.根际有机碳在调控土壤碳循环和养分转化中发挥着重要的作用.探明根际有机碳对不同养分的生态响应,可为不同施肥处理下黑土农田生态系统碳固持和农田可持续利用提供理论依据.该研究以黑土长期定位试验为基础,采集长期不施肥(CK)、常量氮(N)、二倍量氮(N2)、常量有机肥(M)、二倍量有机肥(M2)、常量有机肥+常量氮(MN)、二倍量有机肥+二倍量氮(M2N2)7个处理下大豆根际土壤,分析了根际有机碳和活性有机碳特征,同时利用固态核磁共振技术分析其光谱特征.结果表明,N、M2、MN和M2N2处理的根际土壤有机碳含量显著高于非根际水平,且以MN和M2N2处理的根际效应最显著,分别比非根际增加了18.3％和26.7％.分析核磁共振光谱显示,与非根际土壤相比,根际土壤具有较高的烷氧基碳比例和较低芳香碳比例,表明根际效应能够改变土壤有机碳结构比例.与不施肥处理相比,大部分施肥处理提升了黑土根际有机碳含量,其中以氮肥马粪配施和二倍量马粪(M2N2)处理提升幅度最高.由核磁共振图谱可知,M2和M2N2处理均增加根际土壤难降解成分烷基碳比例、芳香基碳比例、烷基碳与烷氧基碳比值、芳香碳与总碳比值,而MN处理仅增加烷基碳比例、烷氧基碳比例以及烷基碳与烷氧基碳比值.二倍量氮肥(N2)处理降低烷基碳比例、芳香碳比例和烷氧基碳比例,根际土壤难降解成分降低,不利于土壤固碳,同时证明固态13C-核磁共振技术结合半定量分析能够准确地分析不同有机碳结构组分变化,深刻认识根际土壤有机碳的稳定机制.