長(zhǎng)期施肥對(duì)中國(guó)農(nóng)田土壤溶解性有機(jī)碳氮含量影響的整合分析

李亞林，張旭博，任鳳玲，孫楠，徐夢(mèng)，徐明崗

長(zhǎng)期施肥對(duì)中國(guó)農(nóng)田土壤溶解性有機(jī)碳氮含量影響的整合分析

李亞林1，張旭博2，任鳳玲1，孫楠1，徐夢(mèng)2，徐明崗1

（1中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/耕地培育技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所/生態(tài)網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)與模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101）

【目的】施肥是影響農(nóng)田土壤溶解性有機(jī)碳、氮的重要因子。探討在不同利用方式、熟制、土壤pH等條件下長(zhǎng)期施肥對(duì)土壤溶解性有機(jī)碳（DOC）、溶解性有機(jī)氮（DON）含量的影響，為農(nóng)田土壤碳氮管理提供指導(dǎo)?！痉椒ā渴占?000—2019年已發(fā)表文獻(xiàn)72篇，獲得相對(duì)獨(dú)立數(shù)據(jù)（510組DOC和208組DON），采用整合分析（Meta-analysis）方法定量分析不同利用方式、熟制和土壤pH下施肥對(duì)DOC和DON含量的影響?！窘Y(jié)果】與不施肥相比，施肥均能顯著提高土壤DOC和DON含量，其中施有機(jī)肥（單施或配施）的提高幅度（60%和93%）是化肥（13%和29%）的4.6倍和3.2倍。不同利用方式下，施肥能顯著提高旱地土壤DOC和DON含量，且旱地施用有機(jī)肥提升土壤DOC和DON的幅度顯著高于水旱輪作。不同熟制比較，一年一熟下施用有機(jī)肥后DOC含量提高85 %，顯著高于一年兩熟（38%）；不同pH土壤比較，堿性土壤（pH＞7.5）上施用有機(jī)肥后DOC和DON含量分別提高了85%和162%，顯著高于6.5＜pH＜7.5的中性土壤（48%和70%）和pH＜6.5 的酸性土壤（32%和61%）?！窘Y(jié)論】施用有機(jī)肥（單施或配施）可顯著提高DOC和DON含量，但其效果會(huì)因利用方式、熟制、土壤pH等的不同有較大差異，因此，有機(jī)肥的施用應(yīng)綜合考慮相應(yīng)的土壤和環(huán)境條件。

長(zhǎng)期施肥；土壤溶解性有機(jī)碳；土壤溶解性有機(jī)氮；利用方式；熟制；土壤pH；整合分析

0 引言

【研究意義】土壤中能夠溶解于水或酸、堿溶液且粒徑＜0.45 μm的含碳、氮有機(jī)化合物稱(chēng)為土壤溶解性有機(jī)碳（dissolved organic carbon，DOC）和土壤溶解性有機(jī)氮[1]（dissolved organic nitrogen，DON）。DOC和DON是土壤有機(jī)碳、氮組分中活性較高的組分。一方面，DOC是土壤活性有機(jī)碳的重要組成部分，也是農(nóng)田土壤的活性碳庫(kù)和養(yǎng)分庫(kù)，是土壤微生物可直接吸收利用的有機(jī)碳源[2]。有研究表明，估計(jì)有11%—44%的DOC能夠被微生物快速分解[3]。DON可以直接被植物根系吸收或者在土壤微生物的作用下轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)氮被植物吸收[4]。另一方面，溶解性碳、氮的更新周期短、移動(dòng)性較強(qiáng)，可隨水移動(dòng)，易造成碳和氮的損失及水體污染[5]。【前人研究進(jìn)展】有研究表明，施肥是影響DOC和DON含量最為深刻的農(nóng)業(yè)措施之一[6-7]。楊靜等[8]認(rèn)為長(zhǎng)期添加有機(jī)肥能夠顯著增加土壤DON含量，提高土壤供氮潛力。常單娜等[9]依托在河西走廊灌漠土上的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)（開(kāi)始于1988年）研究表明，與不施肥相比，化肥和有機(jī)肥分別顯著增加16%和37%的DOC含量，且同時(shí)分別增加了182%和334%的DON含量。高忠霞等[10]研究認(rèn)為，長(zhǎng)期施肥可不同程度的提高土壤溶解性有機(jī)物的含量，其中以施用有機(jī)肥和秸稈處理的增加幅度最高。但是也有研究發(fā)現(xiàn)，施用化肥能夠抑制土壤溶解性有機(jī)物的釋放，而且一些有機(jī)肥的施用導(dǎo)致了土壤溶解性有機(jī)氮含量的降低[11-12]。如張璐等和梁堯等系統(tǒng)分析了施肥對(duì)黑土活性有機(jī)碳含量的影響，發(fā)現(xiàn)單施化肥會(huì)降低土壤活性有機(jī)碳及土壤溶解性有機(jī)碳的含量[13-14]。VESTGARDEN等[15]也發(fā)現(xiàn)，土壤溶解性有機(jī)碳、氮含量在連續(xù)多年施用化肥下顯著降低。因此，施肥對(duì)土壤溶解性有機(jī)碳、氮含量的影響存在著一定的不確定性，急需在全國(guó)范圍內(nèi)系統(tǒng)量化施肥對(duì)土壤溶解性有機(jī)碳、氮含量的影響程度?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】很多研究者都基于一個(gè)或幾個(gè)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)點(diǎn)探討施肥對(duì)DOC和DON含量的影響及其變化機(jī)制，其結(jié)果往往都受到特定區(qū)域及其環(huán)境條件的限制。因此，為了整體研究施肥對(duì)于DOC和DON含量的影響程度，應(yīng)對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)相對(duì)獨(dú)立的研究進(jìn)行大數(shù)據(jù)匯總分析?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究試圖通過(guò)對(duì)全國(guó)農(nóng)田長(zhǎng)期定位試驗(yàn)DOC和DON含量變化的文獻(xiàn)資料的整理和分析，系統(tǒng)、定量的評(píng)價(jià)長(zhǎng)期施肥對(duì)DOC和DON含量的影響效應(yīng)，并分析不同利用方式、熟制和pH下施肥對(duì)DOC和DON含量的影響。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)收集

本研究通過(guò)從中國(guó)知網(wǎng)、維普、百度學(xué)術(shù)、Web of science和Science Direct等文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)定檢索時(shí)間“2000—2019”，選擇“中國(guó)農(nóng)田”“長(zhǎng)期施肥”“土壤有機(jī)碳氮組分”為關(guān)鍵詞進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)搜集。篩選文獻(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)如下：（1）試驗(yàn)點(diǎn)為中國(guó)農(nóng)田；（2）同一試驗(yàn)包含對(duì)照組（不施肥）和處理組（化肥和有機(jī)肥），且處理組化肥和有機(jī)肥均包含兩種使用方式（單施或配施）；（3）文獻(xiàn)中重復(fù)數(shù)≥3；（4）對(duì)于極強(qiáng)酸性（pH＜4.4）和極強(qiáng)堿性（pH＞9.6）的數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除。共篩選出已發(fā)表文獻(xiàn)72篇，其中64篇文獻(xiàn)含有DOC含量，包含510組數(shù)據(jù)樣本；23篇文獻(xiàn)含有DON含量，包含208組數(shù)據(jù)樣本。所選取的文獻(xiàn)中平均土壤樣本深度為19.11 cm。各文獻(xiàn)中除了包含土壤有機(jī)碳含量、土壤溶解性有機(jī)碳含量、土壤溶解性有機(jī)氮含量外，還包含每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的基本信息（經(jīng)度、緯度）、pH、熟制、利用方式、土壤類(lèi)型、試驗(yàn)?zāi)晗藜盎纠砘再|(zhì)等，其中熟制分為一年一熟、一年兩熟和一年三熟；利用方式分為水田、水旱輪作和旱地；pH分為酸性土壤（pH < 6.5）、中性土壤（6.5 < pH < 7.5）和堿性土壤（pH > 7.5）。

本文中所有的數(shù)據(jù)均來(lái)自已發(fā)表的文獻(xiàn)。在數(shù)據(jù)搜集的過(guò)程中，如果文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)是以圖表形式表現(xiàn)的，則采用GetData Graph Digitizer 2.24 軟件來(lái)獲得；文獻(xiàn)中土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）含量全部乘以轉(zhuǎn)化系數(shù)0.58得到土壤有機(jī)碳含量（SOC，g·kg-1）。如圖1所示，所收集的DOC和DON數(shù)據(jù)經(jīng)對(duì)數(shù)（ln）轉(zhuǎn)換后均符合正態(tài)分布（＜0.01），滿足Meta分析的必要條件。

ln(x)為原始數(shù)據(jù)經(jīng)對(duì)數(shù)（ln）轉(zhuǎn)換后的數(shù)值；曲線代表數(shù)據(jù)的高斯分布，P為顯著性檢驗(yàn)

1.2 數(shù)據(jù)分析

整合分析（Meta-analysis）是一種對(duì)多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的同類(lèi)研究結(jié)果進(jìn)行綜合匯總并得出結(jié)論的一種定量方法[16]，其在生態(tài)學(xué)研究方面的應(yīng)用日益增加，如溫室氣體減排、土壤碳循環(huán)等[17-19]。在進(jìn)行效應(yīng)量計(jì)算時(shí)，每組數(shù)據(jù)中必須包含平均數(shù)（means，M）、標(biāo)準(zhǔn)差（standard deviations，SD）和樣本量[20]（sample sizes，n），若文獻(xiàn)中給出的是標(biāo)準(zhǔn)誤（standard errors，SE），則用公式（1）進(jìn)行轉(zhuǎn)換：

整合分析需要對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行變異性估計(jì)，然而一些文獻(xiàn)中沒(méi)有明確指出或，因此我們采用整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的變異系數(shù)來(lái)計(jì)算缺失的[21]。統(tǒng)計(jì)學(xué)指標(biāo)采用響應(yīng)比（response ratios，）表示，并計(jì)算其95%的置信區(qū)間（95%）。在分析過(guò)程中，我們采用自然對(duì)數(shù)響應(yīng)比（ln）反映不同條件下施肥對(duì)DOC和DON含量的影響程度[22]，可由公式（2）進(jìn)行計(jì)算：

式（3）中SD和SD分別代表處理組和對(duì)照組的標(biāo)準(zhǔn)差，n和n分別代表處理組和對(duì)照組的樣本數(shù)。Meta分析在合并效應(yīng)值之前，首先要明確試驗(yàn)處理間是否真正存在異質(zhì)性。當(dāng)各試驗(yàn)處理間差異較大或者存在明顯的異質(zhì)性時(shí)，Meta分析的結(jié)果就不太可靠。若<0.05，表明多個(gè)研究結(jié)果有異質(zhì)性，則采用隨機(jī)效應(yīng)模型（random effect model，REM），反之采用固定效應(yīng)模型（fixed effect model，F(xiàn)EM）進(jìn)行分析[25]。

本研究采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)整理，采用MetaWin 2.1軟件進(jìn)行Meta分析，SPSS 18進(jìn)行數(shù)據(jù)分析以及Origin 2019進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果

2.1 不同施肥處理下DOC和DON含量的差異

不同施肥處理下土壤溶解性有機(jī)碳和土壤溶解性有機(jī)氮含量如表1所示。統(tǒng)計(jì)分析表明，施用有機(jī)肥的DOC和DON含量均顯著高于（＜0.05）施化肥和不施肥，而施化肥和不施肥處理DOC和DON含量無(wú)顯著差異（＞0.05）。其中，不施肥、施化肥和施有機(jī)肥處理DOC含量均值分別為90.81、97.19、141.34 mg·kg-1，而施有機(jī)肥后DOC含量比不施肥和施化肥后含量提高了56%和45%；不施肥、施化肥和施有機(jī)肥處理DON含量均值分別為12.36、16.70、24.39 mg·kg-1，而施有機(jī)肥后DON含量比不施肥和施化肥后含量高出97%和46%。

表1 不同施肥處理下DOC和DON含量

不同小寫(xiě)字母分別表示各處理間差異顯著（＜0.05）

Different lowercase lettersmean significant difference among different treatments (＜0.05)

2.2 不同利用方式、熟制和土壤pH下施肥對(duì)DOC含量的影響

與不施肥相比，施用化肥和有機(jī)肥均顯著提高土壤溶解性有機(jī)碳含量，且分別提高了13%（，8%—18%）和60%（，55%—66%）（圖2）。不同利用方式、熟制和土壤pH下，施肥對(duì)DOC含量的影響程度存在一定差異（圖2，表2）。與不施肥相比，不同利用方式下施有機(jī)肥均顯著提高DOC含量，其中旱地提高幅度最大（76%），顯著高于水田和水旱輪作（34%和39%），而水田和水旱輪作二者提高幅度差異不顯著；施化肥僅在旱地和水旱輪作下顯著提高DOC含量，提高幅度前者（18%）大于后者（8%），而施化肥沒(méi)有顯著提高水田DOC含量（圖2，表2）。

與不施肥相比，不同熟制下施有機(jī)肥均顯著提高DOC含量，其中一年一熟提高幅度最大（85%），顯著高于一年兩熟（38%），而一年一熟和一年兩熟二者提高幅度均與一年三熟的差異不顯著；施化肥僅在一年一熟和一年兩熟下顯著提高DOC含量，二者提高幅度差異不顯著，且施化肥沒(méi)有顯著提高一年三熟下DOC含量（圖2，表2）。

不同土壤pH條件下，相比不施肥，施化肥和施有機(jī)肥均顯著提高DOC含量，其中，施有機(jī)肥對(duì)DOC含量的提高幅度在不同土壤pH下存在顯著差異，其提高幅度均隨著土壤pH的升高而增加，即堿性土壤（85%）＞中性土壤（48%）＞酸性土壤（32%）；施化肥對(duì)DOC含量的提高幅度僅在堿性土壤（19%）和酸性土壤（10%）之間存在顯著差異，前者顯著高于后者，而堿性土壤和中性土壤二者提高幅度差異不顯著（圖2，表2）。

點(diǎn)和誤差線分別代表增加的百分?jǐn)?shù)及其 95%的置信區(qū)間，如果 95%的置信區(qū)間沒(méi)有跨越零線表示處理與對(duì)照存在顯著差異；括號(hào)內(nèi)的數(shù)值代表樣本數(shù)。下同

表2 不同利用方式、熟制和土壤pH下同一施肥方式對(duì)土壤溶解性有機(jī)碳氮含量提升幅度（%）的差異性比較

不同小寫(xiě)字母表示不同條件同一施肥下對(duì)土壤溶解性有機(jī)碳氮含量提升幅度（%）在5%水平上差異顯著

Different lowercase letters mean significantly difference of the increments (%) of DOC and DON contents under the same condition at the level of 5%

2.3 不同利用方式、熟制和土壤pH下施肥對(duì)DON含量的影響

與不施肥相比，施化肥和有機(jī)肥對(duì)DON含量的影響顯著，提高幅度分別為29%（，19%—40%）和93%（，81%—106%）（圖3）。分析結(jié)果表明，不同利用方式、熟制和土壤pH下，施肥對(duì)DON含量的影響程度存在一定差異（圖3，表2）。不同利用方式下，施肥對(duì)DON含量有一定的影響。相比不施肥，不同利用方式下施有機(jī)肥均顯著提高DON含量，其中旱地提高幅度最大（136%），顯著高于水旱輪作（52%），而旱地和水旱輪作二者提高幅度均與水田的差異不顯著；施化肥顯著提高旱地和水田DON含量，卻沒(méi)有顯著提高水旱輪作DON含量，其提高幅度在不同利用方式之間差異不顯著（圖3，表2）。

圖3 不同利用方式、熟制和土壤pH下施化肥和有機(jī)肥對(duì)DON含量增加量的影響

對(duì)于不同熟制，施肥對(duì)DON含量的影響存在一定的差異，但其提高幅度差異均不顯著。與不施肥相比，在不同熟制下施有機(jī)肥均顯著提高DON含量，且一年一熟、一年兩熟和一年三熟條件下提高幅度分別為124、87和55%；施化肥顯著增加一年一熟（23%）和一年兩熟（36%）下DON含量，卻沒(méi)有顯著提高一年三熟下DON含量（圖3，表2）。

不同土壤pH下，施肥對(duì)DON含量的影響存在明顯差異。與不施肥相比，不同土壤pH下施有機(jī)肥均顯著提高DON含量，其中堿性土壤提高幅度最大（162%），顯著高于中性土壤（70%）和酸性土壤（61%），而中性土壤和酸性土壤二者提高幅度差異不顯著；施化肥顯著提高酸性土壤和堿性土壤DON含量，卻沒(méi)有顯著提高中性土壤DON含量，其提高幅度在不同土壤pH之間差異不顯著（圖3，表2）。

2.4 DOC和DON含量的相互關(guān)系

由圖4可知，DOC和DON含量呈極顯著線性正相關(guān)（＜0.01），表明兩者之間存在相互依賴(lài)、轉(zhuǎn)化的關(guān)系，其含量隨著某一方的增加而呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。另外，DOC含量與年均有機(jī)肥碳?xì)w還量呈極顯著的非線性相關(guān)關(guān)系（圖5-a），表明隨著年均有機(jī)肥碳?xì)w還量的增加，DOC含量增加的速率越來(lái)越小，并有可能趨于飽和；DON含量與年均有機(jī)肥氮輸入量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（圖5-b），線性擬合的斜率0.06，表明當(dāng)有機(jī)肥氮投入量每增加1.00 kg·hm-2時(shí)，DON含量增加0.06 mg·kg-1。

圖4 DOC和DON含量的關(guān)系

3 討論

3.1 施肥對(duì)DOC和DON含量的影響

施肥是影響土壤溶解性有機(jī)碳、氮含量變化的重要因素之一。整合分析結(jié)果表明，與不施肥相比，施肥能夠顯著提高DOC和DON含量，這與邵興芳等[26]研究結(jié)果一致。施用有機(jī)肥對(duì)DOC和DON的提高幅度分別是施化肥的4.6倍和3.2倍。其主要原因是：一方面有機(jī)肥本身含有豐富的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分[27]及溶解性有機(jī)碳、氮[28]，可以促進(jìn)土壤微生物的生長(zhǎng)繁殖[29-30]；另一方面，有機(jī)肥的大量投入補(bǔ)充了土壤有機(jī)碳源[31]，促進(jìn)溶解性有機(jī)碳、氮的生成。此外，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥能夠改變土壤的物理性質(zhì)，提高通氣透水性，促進(jìn)土壤氮素的礦化作用，有利于DON的形成[32-33]。

圖5 DOC（a）和 DON（b）與年均有機(jī)肥碳、氮投入量的關(guān)系

3.2 熟制和利用方式對(duì)DOC和DON含量的影響

本研究表明，與不施肥相比，在一年一熟和一年兩熟條件下，施用化肥和有機(jī)肥有利于增加土壤溶解性碳、氮含量，而一年三熟條件下施化肥土壤溶解性碳、氮含量并未顯著增加（圖2，圖3，表2）。

這可能是由于一年一熟種植制度主要分布在東北及西北地區(qū)，其年均溫較低且降水量較少，微生物活性低，從而降低了微生物對(duì)土壤溶解性有機(jī)碳、氮的分解。研究表明，降雨后，DOC和DON可以通過(guò)水分或土壤溶液的作用從表層土壤遷移至深層土壤[34-35]，從而減少了表層土壤DOC和DON含量，降水量較少也降低了土壤溶解性有機(jī)碳氮的淋溶和下滲。另外，一年三熟條件下，對(duì)土壤擾動(dòng)較多。而耕作會(huì)使土壤理化性質(zhì)及生物學(xué)特性發(fā)生改變，提高土壤的通氣透水性，有利于植物根系的生長(zhǎng)發(fā)育，增加植物對(duì)DOC和DON的吸收利用，進(jìn)而導(dǎo)致土壤溶液中溶解性有機(jī)碳、氮含量的降低。

對(duì)旱地來(lái)說(shuō)，施化肥和有機(jī)肥都能顯著提高DOC和DON含量且提升幅度顯著高于水田和水旱輪作（圖2，圖3，表2），這與王桂躍等研究結(jié)果存在一定的差異[36]。首先，水田及水旱輪作主要分布在中國(guó)南方地區(qū)，其積溫高于旱地，而高溫有利于土壤有機(jī)碳的周轉(zhuǎn)，不利于DOC和DON的積累；其次，溶解性有機(jī)碳、氮作為土壤活性物質(zhì)易溶于水移動(dòng)[5]，而旱地土壤水分含量較低且鹽分含量相對(duì)較高，降低了DOC和DON的移動(dòng)性。另外，旱地條件下也能夠抑制土壤微生物的活性，從而減少微生物對(duì)DOC和DON的利用[37]；最后水旱輪作地干濕交替加強(qiáng)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)，促進(jìn)土壤有機(jī)碳的分解和團(tuán)聚體的分散使DOC和DON含量增加[38-39]。

3.3 土壤pH對(duì)DOC和DON含量的影響

土壤酸堿度是影響土壤溶解性有機(jī)碳、氮含量的重要因素之一[40]。土壤溶解性有機(jī)碳、氮主要是由一些高分子、多官能團(tuán)的電解質(zhì)溶液組成，它的溶解能力主要依靠其電荷密度[41]。不同土壤pH下，與不施肥相比，施化肥和有機(jī)肥在堿性和酸性條件下均能顯著提升DOC和DON含量，且其提升效果均在堿性（pH＞7.5）條件下達(dá)到最大。其原因可能是土壤pH升高時(shí)，能夠大大提高土壤中溶解性有機(jī)物的溶解性。Tipping等[42]研究表明，當(dāng)pH升高0.5個(gè)單位時(shí)，土壤中可移動(dòng)的有機(jī)質(zhì)量將增加50%。眾多研究表明，隨著pH升高，土壤中鐵鋁氧化物和氫氧化物帶正電荷性降低，對(duì)DOC和DON的吸附量減少[43-44]，同時(shí)土壤C、N礦化速率提高[45]，使得土壤溶液中DOC和DON含量升高。另外，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥能夠提高土壤pH，增加土壤微生物的數(shù)量，大大提高土壤微生物的活性，促進(jìn)土壤有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，從而提高DOC和DON含量[46]。

4 結(jié)論

（1）施肥均能顯著增加DOC和DON含量；（2）施有機(jī)肥（單施或配施）對(duì)DOC和DON含量的提高幅度是化肥的4.6倍和3.2倍；（3）不同利用方式、熟制和土壤pH條件下，施有機(jī)肥和化肥對(duì)DOC和DON含量的影響程度存在明顯差異。其中，與不施肥相比較，旱地施用有機(jī)肥對(duì)DOC的提高幅度顯著高于水田和水旱輪作，其對(duì)DON的提高幅度顯著高于水旱輪作，旱地施用化肥對(duì)DOC的提高幅度顯著高于水田；施有機(jī)肥在一年一熟下DOC含量的提高幅度顯著高于一年兩熟；堿性土壤上施用有機(jī)肥后DOC和DON含量的提高幅度顯著高于中性土壤和酸性土壤，堿性土壤上施用化肥后DOC含量的提高幅度顯著高于酸性土壤。（4）DOC和DON含量具有協(xié)同增加的趨勢(shì)，且與有機(jī)肥碳、氮輸入量呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。

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A Meta-analysis of Long-term Fertilization Impact on Soil Dissolved Organic Carbon and Nitrogen Across Chinese Cropland

LI YaLin1, ZHANG XuBo2, REN FengLing1, SUN Nan1, XU Meng2, XU MingGang1

(1Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences/National Engineering Laboratory for Improving Quality of Arable Land, Beijing 100081;2Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences/Key Laboratory of Ecosystem Network Observation and Modeling, Beijing 100101)

【Objective】The objectives of this study were to assess the in?uence of long-term fertilization on the soil dissolved organic carbon (DOC) as well as soil dissolved organic nitrogen (DON) under various use types, cropping systems and soil pH, to give management guidance on how to increase soil carbon and nitrogen in Chinese Cropland. 【Method】In current study, 72 literatures including effects of long-term fertilization on the contents of DOC and DON in Chinese Cropland from 2000 to 2019 were selected (510 dataset for DOC and 208 dataset for DON). The meta-analysis was used to investigate how the magnitude of the DOC and DON contents response to mineral fertilizer and manure application at three aspects: use types, cropping systems and soil pH.【Result】At national scale, the contents of DOC and DON in the fertilized soils were significantly higher than those in the no fertilized soils (CK). The increments of DOC and DON contents in manure applied soils (60%和93%) were 4.6 and 3.2 times higher than those in the soils with mineral fertilizers (13% and 29%). Under different use types, fertilizer application can significantly increase the contents of DOC and DON in upland soil, and the increments of DOC and DON contents improved by manure in upland soil were higher than those in upland-paddy soil. Furthermore, manure application could increase the content of DOC in mono-cropping (85%) compared with no fertilizer (CK), which was significantly higher than that in double-cropping (38%). For the alkaline soils (pH＞7.5), the increments of DOC and DON contents in the treatment with manure amendment (85% and 162%) were higher than those in the neutral (6.5＜pH＜7.5, 48% and 70%) and acidic soils (pH＜6.5, 32% and 61%) compared with no fertilizer (CK), respectively. 【Conclusion】In summary, the application of manure (only manure or combined with mineral fertilizer) could significantly increase the contents of DOC and DON, but the effects varied greatly across various use types, cropping systems, soil pH. Therefore, the appropriate conditions of soil and environment should be taken into account when applying manure.

long-term fertilization; soil dissolved organic carbon; soil dissolved organic nitrogen; use types; cropping systems; soil pH; Meta-analysis

2019-06-11；

2019-08-05

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2017YFC0503805）、國(guó)家自然科學(xué)基金（41701333、41620104006）、中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)（Y2017LM06）

李亞林，Tel：15238579116；E-mail：henanyalin@163.com。通信作者張旭博，Tel：15210464308；E-mail：zhangxb@igsnrr.ac.cn。通信作者孫楠，Tel：010-82105062；E-mail：sunnan@caas.cn

（責(zé)任編輯 李云霞）