秸稈和生物炭對油菜-玉米輪作下紫色土有機(jī)碳及碳庫管理指數(shù)的影響

陸 暢，徐 暢，黃 容，田 冬，高 明(.西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，重慶 40075； .中國煙草總公司重慶市公司，重慶 40003)

紫色土作為中國西南地區(qū)重要的農(nóng)田土壤之一，是亞熱帶條件下紫色母巖發(fā)育形成的巖性土，具有成土?xí)r間短、發(fā)育淺、風(fēng)化程度低和有機(jī)質(zhì)缺乏等特點(diǎn)，因此如何改善土壤質(zhì)量和持續(xù)提高土壤生產(chǎn)力是紫色土研究的熱點(diǎn)問題[1]。土壤有機(jī)碳庫是評估土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)，土壤總有機(jī)碳變化極其緩慢，而活性有機(jī)碳對環(huán)境變化較敏感，具有易被土壤微生物分解礦化、轉(zhuǎn)移迅速等特性，可以更好地反映土壤碳庫的周轉(zhuǎn)變化，指示土壤質(zhì)量[2]。土壤活性有機(jī)碳表征指標(biāo)常選用土壤微生物生物量碳、溶解性有機(jī)碳、顆粒有機(jī)碳和易氧化碳等[3]，且由土壤活性有機(jī)碳計(jì)算的碳庫管理指數(shù)(CPMI)更能全面動態(tài)地反映土壤碳庫有效性及質(zhì)量的變化[4]，因此研究土壤活性有機(jī)碳和碳庫管理指數(shù)對提高土壤肥力和土壤質(zhì)量具有重要意義[5]。

有機(jī)物料還田是影響土壤有機(jī)碳質(zhì)量的重要農(nóng)田管理措施[6]。秸稈還田不僅可以解決環(huán)境污染和資源浪費(fèi)問題，還能增加土壤外源有機(jī)碳的輸入，改變土壤有機(jī)碳活性和穩(wěn)定性[7]。生物炭是生物質(zhì)廢棄物在高溫隔氧條件下熱解生成的一類高度芳香化難溶性固態(tài)物質(zhì)，施用生物炭可以改善土壤養(yǎng)分狀況[8]，能夠提高土壤酶活性，促進(jìn)微生物生長，提升土壤肥力[9]。不同土壤類型和有機(jī)物料種類對土壤有機(jī)碳及碳庫管理指數(shù)的影響存在明顯差異，前人研究多見于江蘇水稻土[10]、寧夏沙化土壤[11]、陜西塿土[12]等土壤類型，而從秸稈還田和施用生物炭角度分析紫色土的土壤有機(jī)碳庫和碳庫管理指數(shù)的研究還鮮見報(bào)道。本研究在國家紫色土土壤肥力與肥料效益長期監(jiān)測基地開展了油菜(Brassicanapus)-玉米(Zeamays)輪作的田間試驗(yàn)，通過分析對照(CK)、秸稈還田(CS)、施用生物炭(BC)、秸稈+生物炭1∶1混施還田(CS+BC)、秸稈+速腐劑還田(CS+D)5種處理下有機(jī)碳組分、碳庫管理指數(shù)的變化及其響應(yīng)，旨在揭示紫色土固碳機(jī)制，為優(yōu)化秸稈還田技術(shù)提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于重慶市北碚區(qū)西南大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場，地理位置為30°26′ N，106°26′ E，海拔266.3 m，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫18.3 ℃，年≥10 ℃積溫6 006 ℃·d，年降水量1 086 mm，年日照時(shí)數(shù)1 276.7 h。試驗(yàn)土壤為侏羅紀(jì)沙溪廟組紫色泥頁巖發(fā)育形成的紫色土，中性紫色土亞類，灰棕紫泥土屬。供試土壤基本理化性質(zhì)為：有機(jī)碳含量為9.98 g·kg-1，堿解氮含量為135.65 mg·kg-1，速效磷含量為17.38 mg·kg-1，速效鉀含量為206.32 mg·kg-1，pH 6.7。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用微區(qū)試驗(yàn)的方法，于2015年10月開始進(jìn)行，以“等碳量”原則施入秸稈或生物炭，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)置5個(gè)處理(表1)，3次重復(fù)，微區(qū)面積為2 m×1 m，各個(gè)微區(qū)的水肥管理均相同。

試驗(yàn)采用“油菜-玉米新兩熟”種植制度，即：與傳統(tǒng)的小麥(Triticumaestivum)-玉米輪作模式相比，采用油菜-玉米輪作,將油菜晚熟品種改為早熟品種，保障糧油安全。油菜于2015年10月11日育苗，2015年11月3日移栽(品種為96v44，密度為8萬株·hm-2)，2016年4月19日收獲。玉米于2016年4月9日育苗，4月20日移栽(品種為中豪9號，密度為4萬株·hm-2)，8月1日收獲。各處理施肥量相同，油菜季各處理的氮(N)、磷(P2O5)、鉀(K2O)肥和硼肥用量分別為150、90、90和15 kg·hm-2。磷、鉀、硼肥、70%氮肥作為基肥于2015年11月1日施用，30%氮肥作為薹肥于2016年2月20日施用。玉米季各處理的氮(N)、磷(P2O5)、鉀(K2O)肥用量分別為180、60、90 kg·hm-2，作為基肥于2016年4月20日施用。氮、磷、鉀和硼肥品種分別為尿素(N 46%)、過磷酸鈣(P2O512%)和硫酸鉀(K2O 51%)、硼砂(B 12%)。所有田間管理措施按當(dāng)?shù)亓?xí)慣進(jìn)行。

表1 試驗(yàn)處理描述Table 1 Treatment designing in the experiment

秸稈為前季殘留的油菜地上部分秸稈，其有機(jī)碳含量為392.05 g·kg-1， 碳氮比為41.56。生物炭由四川省久晟農(nóng)業(yè)有限責(zé)任公司提供，以油菜秸稈為原料在500 ℃高溫厭氧條件下熱解2 h燒制，其碳含量為62.58%，碳氮比為45.52，pH為8.9。秸稈速腐劑采用由北京康源綠洲生物科技有限公司提供的堆肥專用菌種，速腐劑計(jì)量為秸稈量的0.2%。

1.3 測定方法

1.3.1分析方法 2016年8月玉米收獲后，用土鉆在每個(gè)小區(qū)內(nèi)按“S”型采集5個(gè)隨機(jī)的表層土樣，取樣深度為20 cm，混合作為該小區(qū)混合樣，裝入滅菌自封袋。一部分樣品立即放入4 ℃冰箱保存，用來測定土壤微生物生物量碳，另一部分樣品采回后，剔除植物殘?bào)w和其他雜物，置于陰涼通風(fēng)處攤晾風(fēng)干，磨細(xì)，過2 mm篩備用。

土壤顆粒有機(jī)碳(POC)的提取采用參考文獻(xiàn)[13]的方法，具體如下：稱取10 g過2 mm篩的風(fēng)干土樣于250 mL三角瓶中，加入50 mL六偏磷酸鈉振蕩分散16 h，分散液過53 μm篩，篩上部分為顆粒有機(jī)碳，篩下部分(<53 μm)為礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳(MOC)；再用0.25 mm篩將其分離為粗顆粒態(tài)有機(jī)碳(coarse POC，即CPOC，250～2 000 μm)和細(xì)顆粒態(tài)有機(jī)碳(fine POC，即FPOC，53～250 μm)，各組分烘干稱重并計(jì)算其占全土的百分比，將以上各粒級土壤顆粒磨碎過0.149 mm篩并測定其有機(jī)碳含量。土壤容重采用環(huán)刀法測定；土壤總有機(jī)碳(TOC)和顆粒有機(jī)碳采用重鉻酸鉀-濃硫酸外加熱法測定[14]；礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳(MOC)為總有機(jī)碳和顆粒有機(jī)碳的差值；活性有機(jī)碳(LOC)采用高錳酸鉀氧化法測定[15]；微生物生物量碳(MBC)采用氯仿熏蒸-K2SO4提取法測定[16]。

1.3.2計(jì)算公式

微生物熵=微生物生物量碳含量/土壤總有機(jī)碳含量[17];

不同粒徑土壤顆粒有機(jī)碳含量=不同粒徑土壤顆粒物中有機(jī)碳×不同粒徑顆粒物占土壤的百分比;

不同粒徑土壤顆粒有機(jī)碳分配比例=不同粒徑土壤顆粒有機(jī)碳含量/土壤總有機(jī)碳含量×100%[18]。

以對照處理的土壤作為參考土壤，則碳庫管理指數(shù)的計(jì)算公式[19]：

碳庫指數(shù)(CPI)=樣品總有機(jī)碳含量/參考處理土壤總有機(jī)碳含量；

碳庫活度(A)=活性有機(jī)碳含量/非活性有機(jī)碳含量；

碳庫活度指數(shù)(AI)=樣品碳庫活度/參考土壤碳庫活度；

碳庫管理指數(shù)(CPMI)=碳庫指數(shù)(CPI)×碳庫活度指數(shù)(AI)×100；

活性有機(jī)碳有效率(ER)=活性有機(jī)碳含量/土壤總有機(jī)碳含量；

活性有機(jī)碳氧化穩(wěn)定系數(shù)(Kos)=非活性有機(jī)碳含量/活性有機(jī)碳含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0和Excel 2013軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、繪圖制表。所有的結(jié)果均用3次測定結(jié)果的平均值表示。不同處理之問的多重比較采用LSD最小顯著差數(shù)法(P<0.05 )。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈還田和施用生物炭下土壤總有機(jī)碳及土壤微生物量碳

與CK處理相比，各物料還田處理均能提高土壤有機(jī)碳含量(表2)。各處理下土壤有機(jī)碳含量表現(xiàn)為BC>CS+BC>CS+D>CS>CK，其中BC處理較CK處理顯著提高了45.48%(P<0.05)。除CS處理外，其他處理均與CK處理有顯著差異(P<0.05)?？梢姡┯蒙锾刻岣咄寥烙袡C(jī)碳含量的效果明顯優(yōu)于秸稈還田。

各物料還田處理的微生物量碳含量均高于CK處理，且均顯著提高了28.64%～104.18%(P<0.05)(表2)。其中CS+D處理最高，為227.69 g·kg-1，其次為CS處理，CS+BC處理與CK處理間差異不顯著(P>0.05)，說明秸稈還田有利于土壤微生物量碳的增加，且速腐劑有促進(jìn)作用。

本研究中只有CS+D處理顯著增加了土壤微生物熵(P<0.05)，而BC處理土壤微生物熵存在一定程度的下降，但與CK處理差異不顯著(P>0.05)(表2)。

2.2 秸稈還田和施用生物炭下土壤顆粒有機(jī)碳

各物料還田處理下顆粒有機(jī)碳、粗顆粒有機(jī)碳和細(xì)顆粒有機(jī)碳含量與CK處理差異顯著(P<0.05)(表3)。各處理下土壤顆粒有機(jī)碳含量表現(xiàn)為CS+BC>CS+D>CS>BC>CS， CS+BC和CS+D處理比CK處理顯著提高了89.93%和88.81%(P<0.05)； CS+D、CS和CS+BC處理下土壤CPOC含量分別是CK處理的3.49、3.11、2.94倍，且均與BC處理差異顯著(P<0.05)；與CK處理相比，各物料還田處理的土壤FPOC含量顯著提高0.98～1.74 g·kg-1(P<0.05)，其中CS+BC處理的土壤FPOC含量最高。

與CK處理相比，各物料還田處理還能提高顆粒有機(jī)碳、粗顆粒有機(jī)碳和細(xì)顆粒有機(jī)碳的分配比例(表3)。CPOC/TOC表現(xiàn)為CS+D>CS>CS+BC>BC>CK，與CPOC含量的趨勢相同，其中CS+D和CS處理下CPOC/TOC分別是CK處理的2.83、2.68倍，且兩種處理的CPOC/TOC顯著高于CS+BC處理(P<0.05)(表3)；占支配地位的顆粒有機(jī)碳為細(xì)顆粒有機(jī)碳，各處理下FPOC/TOC在19.44%～26.25%變化；與CK處理相比，CS+D、CS 、CS+BC處理均顯著提高了POC/TOC，增幅分別為54.49%、42.38%、40.33%(P<0.05)。

表2 不同處理對土壤有機(jī)碳和微生物量碳的影響Table 2 Effects of different treatments on soil total organic carbon and soil microbial biomass carbon

平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n=3)，同列不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。TOC，有機(jī)碳；MBC，微生物生物量碳；MQ，微生物熵。表6同。

Data show as Mean±SD (n=3), different lowercase letters within a column indicate significant difference at the 0.05 level. TOC, total organic carbon; MBC, microbial biomass carbon; MQ, microbial entropy； similarly for Table 6.

表3 不同處理對土壤顆粒有機(jī)碳的影響Table 3 Effects of different treatments on soil particulate organic carbon

POC，顆粒有機(jī)碳；CPOC，粗顆粒有機(jī)碳；FPOC，細(xì)顆粒有機(jī)碳。表6同。

POC, particulate organic carbon; CPOC, coarse particulate organic carbon; FPOC, fine particulate organic carbon； similarly for Table 6.

2.3 秸稈還田和施用生物炭下土壤礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳

各處理下礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量呈現(xiàn)與土壤有機(jī)碳含量大小趨勢一致(表4)，具體表現(xiàn)為BC>CS+BC>CS+D>CS>CK，其中，最高的BC處理，較CK處理顯著增加了3.88 g·kg-1(P<0.05)。CK和BC處理下礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳分配比例最高，分別為77.61%和75.38%。POC/MOC可在一定程度上反映土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定程度，其值越大，土壤有機(jī)碳活性越高、周轉(zhuǎn)期越短，其值小則土壤有機(jī)碳較穩(wěn)定，不易被生物所利用[20]。CS+D和CS處理的POC/MOC顯著高于BC和CK處理，表明CK和BC處理下土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性較高，土壤有機(jī)碳能穩(wěn)定積累，而CS+D和CS處理下土壤有機(jī)碳活性高，周轉(zhuǎn)較快。

2.4 秸稈還田和施用生物炭下土壤活性有機(jī)碳及碳庫管理指數(shù)

對土壤活性有機(jī)碳而言，各物料還田處理較CK處理提高0.56～1.21 g·kg-1，其中BC處理最大，為3.08 g·kg-1，其次為CS+D處理，但各處理間差異不顯著(P>0.05)(表5)；BC、CS+BC處理下非活性有機(jī)碳含量分別較CK處理顯著提高42.05%、38.07%(P<0.05)；CS+D、CS處理的活性有機(jī)碳有效率值較CK處理提高了0.28～0.30個(gè)單位，但各處理間無顯著差異(P>0.05)；CS+BC處理下活性有機(jī)碳氧化穩(wěn)定系數(shù)最高，是CK處理的1.44倍，而其他處理均小于CK處理；各處理下碳庫管理指數(shù)表現(xiàn)為CS+D>CS+BC>BC>CS>CK，各處理分別比CK處理高87.42%、83.68%、72.86%和70.95%，但均未達(dá)到顯著水平(P>0.05)。

2.5 土壤有機(jī)碳相關(guān)指標(biāo)之間的相關(guān)分析

土壤有機(jī)碳相關(guān)指標(biāo)之間的相關(guān)性如表6 所列，POC與TOC之間呈顯著相關(guān)(P<0.05)，說明物料還田處理下土壤有機(jī)碳的含量增加可能主要是通過提高土壤顆粒有機(jī)碳來實(shí)現(xiàn)的。MOC與TOC存在極顯著相關(guān)性(P<0.01)，說明本研究區(qū)礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳與土壤有機(jī)碳存在密切的轉(zhuǎn)化關(guān)系。CPMI與TOC間相關(guān)性不顯著(P>0.05)，而與LOC之間呈極顯著相關(guān)，表明碳庫管理指數(shù)僅能夠指示土壤有機(jī)碳的活性變化情況，而對土壤總有機(jī)碳數(shù)量變化響應(yīng)不靈敏。

表4 不同處理對土壤礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳的影響Table 4 Effects of different treatments on soil mineral-associated organic carbon

MOC，礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳。表6同。

MOC, mineral-associated organic carbon； similarly for the Table 6.

表5 不同處理對土壤活性有機(jī)碳及碳庫管理指數(shù)的影響Table 5 Effects of different treatments on soil labile organic carbon and carbon pool management index

LOC，活性有機(jī)碳；NLOC,非活性有機(jī)碳; ER,活性有機(jī)碳有效率；Kos,活性有機(jī)碳氧化穩(wěn)定系數(shù); A,碳庫活度；CPMI,碳庫管理指數(shù)。表6同。

LOC, labile organic carbon; NLOC, no labile organic carbon; ER, effective rate of labile organic carbon; Kos, the coefficient of oxidation stability of labile organic carbon; A, carbon pool activity; CPMI, carbon pool management index； similarly for Table 6.

表6 土壤有機(jī)碳相關(guān)指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)Table 6 Correlation coefficients of related indicators of soil organic carbon

*表示在0.05水平上顯著相關(guān)，**表示在0.01水平上顯著相關(guān)(n=15)。

* and ** indicate significant correlation at 0.05 and 0.01 level, respectively (n=15).

3 討論

3.1 秸稈還田和施用生物炭對土壤有機(jī)碳、微生物熵及碳庫管理指數(shù)的影響

有機(jī)物料還田不僅能直接增加土壤有機(jī)碳含量，增加土壤微生物數(shù)量與活性，還能改善農(nóng)田生產(chǎn)環(huán)境，提高土壤肥力[21]。本研究結(jié)果表明，與無物料還田對比，各物料還田處理均能顯著增加土壤總有機(jī)碳含量，這與馬超等[22]和徐蔣來等[10]的研究結(jié)果類似。秸稈還田和施用生物炭是重要的農(nóng)田碳管理方式，因此，未來提升農(nóng)田土壤固碳減排潛力，應(yīng)該加強(qiáng)秸稈和生物炭施用。有機(jī)物料的化學(xué)組成決定其分解過程，分解過程的快慢影響土壤有機(jī)碳的積累。秸稈和生物炭是兩種含碳物質(zhì)組成比例完全不同的有機(jī)物料，因此，秸稈與生物炭還田對土壤截碳和固碳潛力的影響不一致。有研究表明，生物炭改良后的土壤，其有機(jī)碳含量明顯高于秸稈[23]。本研究中，施用生物炭的土壤總有機(jī)碳含量高于秸稈還田處理，這是因?yàn)樯锾恐蟹枷闾妓急壤^大[24]，屬惰性碳，從而導(dǎo)致生物炭穩(wěn)定性較高且不易被分解，更容易長期固存于土壤中，而秸稈富含新鮮有機(jī)質(zhì)，施入后易引起土壤有機(jī)碳的激發(fā)效應(yīng)，加快秸稈分解。

微生物熵的變化能較好地反映出土壤碳庫的容量和活性特征，增加有機(jī)物輸入能夠提高土壤微生物熵[25]，本研究中，秸稈還田和秸稈+速腐劑還田處理下土壤微生物熵較高，這與龍攀等[26]的研究一致，可能是因?yàn)橄蛲寥乐袣w還的秸稈為微生物提供了可直接利用的碳源，提高了微生物數(shù)量和活性，有利于微生物固定有機(jī)碳。生物炭在一定程度上也可增加土壤微生物量，一方面，由于生物炭具有結(jié)構(gòu)疏松多孔、表面積巨大及陽離子交換量較高等特點(diǎn)，可為土壤微生物提供良好的環(huán)境[9]；另一方面，生物炭含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，為微生物提供充足的養(yǎng)分來源，促進(jìn)微生物的生長、繁殖并改變土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)，進(jìn)而顯著增加土壤微生物數(shù)量[27]。但是本研究中施用生物炭處理下微生物熵低于秸稈還田處理，其原因可能有：生物炭具有穩(wěn)定的有機(jī)碳形態(tài)，微生物利用生物炭中有機(jī)碳的能力較低[28]；生物炭的包封吸附作用會降低土壤原有有機(jī)碳的分解轉(zhuǎn)化，從而減緩了土壤微生物量碳的周轉(zhuǎn)；同時(shí)生物炭的施用增加了碳水化合物、酯族、芳烴等難以被微生物利用的有機(jī)大分子的形成，這種過程降低土壤微生物量[29]。施用生物炭處理下有機(jī)碳的微生物分解率低于秸稈還田，因此生物炭更有利于土壤固碳。

碳庫管理指數(shù)可以反映不同土壤碳庫變化的差異及生態(tài)恢復(fù)能力[3]。楊濱娟等[30]通過對施氮和冬種綠肥對土壤活性有機(jī)碳及碳庫管理指數(shù)的影響研究發(fā)現(xiàn)，施綠肥或綠肥氮肥配施較對照顯著提高土壤碳庫管理指數(shù)。本研究結(jié)果表明，各物料還田處理較對照處理不僅能增加各形態(tài)有機(jī)碳含量，還能提高土壤碳庫管理指數(shù)。其中以秸稈+速腐劑還田效果為最好，這可能是因?yàn)樗俑瘎┖休^多的活性微生物，因而其進(jìn)入土壤后，直接增加了土壤中可降解秸稈的微生物數(shù)量，提高了土壤有機(jī)碳活性[31]。相關(guān)分析的結(jié)果表明，碳庫管理指數(shù)與土壤總有機(jī)碳的相關(guān)性較弱，而與微生物量碳、顆粒有機(jī)碳相關(guān)性較強(qiáng)，與活性有機(jī)碳呈極顯著相關(guān)，因此，微生物量碳、顆粒有機(jī)碳、活性有機(jī)碳的動態(tài)變化可以指示有機(jī)碳短期的改變，可作為評價(jià)短期內(nèi)土壤有機(jī)碳變化及其質(zhì)量對有機(jī)物料還田的敏感性指標(biāo)。

3.2 秸稈還田和施用生物炭對土壤不同形態(tài)有機(jī)碳及其分配比例的影響

土壤不同形態(tài)有機(jī)碳分配比例綜合了土壤有機(jī)碳絕對量與各組分有機(jī)碳含量，更能表明不同處理影響有機(jī)碳穩(wěn)定性的強(qiáng)度，避免使用絕對量的差異[32]。土壤顆粒有機(jī)碳在土壤中周轉(zhuǎn)速度較快，比土壤有機(jī)碳更易受農(nóng)田管理措施的影響，能在較短時(shí)間內(nèi)反映土壤質(zhì)量變化[33]，被認(rèn)為是土壤活性有機(jī)碳的組分和量度指標(biāo)。研究表明，土壤顆粒有機(jī)碳的分配比例一般在10%以上，可高達(dá)30%～85%[34]。本研究結(jié)果顯示，各處理的POC/TOC值為22.39%～34.59%，這與王虎等[35]的結(jié)果基本一致。吳萍萍等[36]的研究表明，秸稈還田顯著提高顆粒有機(jī)碳含量。本研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田、秸稈+生物炭混施還田、秸稈+速腐劑還田較對照處理都顯著提高了土壤顆粒有機(jī)碳的含量和分配比例，這可能是因?yàn)榻斩捄胸S富的礦質(zhì)元素，還田后能促進(jìn)微生物生長，進(jìn)而提高微生物量；秸稈+速腐劑還田處理的粗顆粒有機(jī)碳、顆粒有機(jī)碳分配比例最高，這可能是因?yàn)樗俑瘎┲懈缓墓δ芪⑸锟梢栽黾油寥牢⑸锶郝涞墓δ芏鄻有院突钚?，加快還田秸稈腐解進(jìn)程，最終實(shí)現(xiàn)對土壤養(yǎng)分含量的有效提升[22]。土壤礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳是有機(jī)碳的最終分解產(chǎn)物，在土壤黏粒和粉粒的保護(hù)下具有較高的穩(wěn)定性，對土壤有機(jī)碳具有較強(qiáng)的固持和保護(hù)作用[37]。本研究發(fā)現(xiàn)，施用生物炭的土壤礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳分配比例顯著高于秸稈還田、秸稈+速腐劑還田，這可能是因?yàn)槭┯蒙锾繉ν寥鲤ち５挠绊戄^小，從而使礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳受到良好的保護(hù)，分配比例較高，有利于土壤有機(jī)碳長期穩(wěn)定固持。

4 結(jié)論

秸稈還田和施用生物炭均提高了土壤活性有機(jī)碳和碳庫管理指數(shù)，改善了土壤有機(jī)碳質(zhì)量，有利于保持土壤的可持續(xù)生產(chǎn)力。其中秸稈還田、秸稈+速腐劑還田更有助于紫色土促進(jìn)有機(jī)活性碳的累積，而施用生物炭下紫色土礦物態(tài)結(jié)合有機(jī)碳的含量較高，有機(jī)碳穩(wěn)定性較高，是提高農(nóng)田土壤固碳能力的重要措施。土壤碳庫管理指數(shù)與土壤活性有機(jī)碳呈極顯著相關(guān)，碳庫管理指數(shù)能作為反映土壤有機(jī)碳變化的早期指示。

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