农业生态系统养分循环再利用对土壤养分涵养发挥着重要作用,是培肥地力的有效措施.本研究依托中国科学院栾城农业生态系统试验站始于2001年的农业经营制度长期定位试验,研究长期不同养分循环再利用途径对土壤养分演替规律与土壤固碳效应的影响,为制定地力培育和提升土壤固碳潜能的农业管理措施提供理论依据.选择定位试验的对照处理(CK,不施肥、秸秆不还田)、全部施用化肥(NPK)、化肥+80％地上产出物饲喂猪过腹还田(MNPK)和化肥+全部秸秆粉碎直接还田(SNPK)4个处理作为研究对象,监测土壤有机质、全氮、有效磷含量的动态变化以及土壤碳氮库组成.研究结果表明:实施养分循环再利用显著提高了土壤有机质、全氮和有效磷含量,各养分含量由高到低的顺序均为MNPK>SNPK>NPK>CK.经历18年的不同施肥措施后,与对照相比,MN-PK处理0～20 cm土壤有机碳、全氮和有效磷储量分别增加9.21 t(C)?hm?2、1.01 t(N)?hm?2和144.87 t(P)?hm?2,SN-PK则分别增加4.51 t(C)?hm?2、0.56 t(N)?hm?2和24.68 t(P)?hm?2,而NPK的变化依次为0.64 t(C)?hm?2、0.16 t(N)?hm?2和29.00 t(P)?hm?2.这表明秸秆过腹还田的培肥效果显著高于直接还田;秸秆直接还田对碳氮库扩容效果显著,但在秸秆直接还田的有效磷库建设效果甚微.本研究的施肥水平下,若仅施用化肥,则只能维系土壤有机碳氮库基本平衡,对磷库扩容效果显著.从各施肥方式对土壤有机碳组分的影响来看,MNPK和SNPK较NPK显著增加了土壤易氧化有机碳(LOC)和惰性有机碳(ROC)含量,同时也显著增加了活性有机碳在总有机碳中的占比,使(LOC+DOC)/TOC比值由NPK的9.2％分别增加到19.0％和16.3％.表明施用化肥基础上实施养分的循环再利用不仅促进了稳定性碳库积累,亦扩增了土壤活性碳库,对提高土壤的保肥和供肥能力起到了积极作用.从各施肥方式对土壤氮库组分的影响来看,MNPK较SNPK显著增加了硝态氮和铵态氮含量,提高了土壤供氮能力;而SN-PK则显著提高了氨基糖态氮含量,表明秸秆直接还田较过腹还田更有利于微生物将速效性氮素固持到过渡库中,不仅降低了活性氮素向环境的输出风险,还提高了土壤对氮素的蓄供能力.鉴于养分过腹还田和秸秆直接还田的培肥效果存在互补作用,建议农业生产中推行秸秆还田基础上提倡有机粪肥替代部分化肥.

养分循环再利用;土壤碳库;净固碳效率;土壤氮库;土壤有效磷

邢力;张玉铭;胡春胜;董文旭;李晓欣;刘秀萍;张丽娟;文宏达

河北农业大学资源与环境科学学院 保定 0710001;中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室 石家庄 050022

中国生态农业学报（中英文）

[1]邢力;张玉铭;胡春胜;董文旭;李晓欣;刘秀萍;张丽娟;文宏达-.长期不同养分循环再利用途径对农田土壤养分演替规律与培肥效果的影响研究)[J].中国生态农业学报（中英文）,2022(06):937-951

养分循环再利用,LOC+DOC,净固碳效率

利用途径,农田土壤,土壤养分,演替规律,肥效,农业生态系统,培肥地力,中国科学院,栾城,试验站,农业经营,长期定位试验,土壤固碳,碳效应,农业管理措施,不施肥,施用,化肥,+80,饲喂,喂猪,MNPK,秸秆粉碎,SNPK,土壤有机质,全氮,有效磷含量,土壤碳氮,各养,养分含量,施肥措施,储量,hm,秸秆直接还田,扩容,建设效果,甚微,施肥水平,土壤有机碳氮,各施,施肥方式,土壤有机碳组分,土壤易氧化有机碳,惰性有机碳,活性有机碳,总有机碳,TOC,土壤活性碳,土壤氮库,硝态氮,铵态氮,氮含量,土壤供氮能力,氨基糖态氮,速效性,氮素,活性氮,供能,分过,秸秆还田,粪肥,土壤碳库,土壤有效磷

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