不同秸稈還田模式對(duì)冬小麥土壤活性有機(jī)碳庫(kù)的影響

【特約主持人】 張志勇：中原科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，河南省特聘教授

【主持人按語(yǔ)】 習(xí)近平總書記指出：“推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和是黨中央經(jīng)過深思熟慮作出的重大戰(zhàn)略決策，是我們對(duì)國(guó)際社會(huì)的莊嚴(yán)承諾，也是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)、形成綠色低碳產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求.”農(nóng)業(yè)兼具碳源和碳匯雙重屬性，是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的重要領(lǐng)域.土壤有機(jī)質(zhì)是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的活性碳庫(kù)，每年全球土壤呼吸所釋放的二氧化碳相當(dāng)于化石燃料燃燒排放量的10倍以上.我國(guó)目前農(nóng)業(yè)耕地面積達(dá)1.28億hm2，大多農(nóng)田有機(jī)質(zhì)含量不高，碳匯能力弱.而農(nóng)藝措施的優(yōu)化對(duì)提升土壤有機(jī)質(zhì)含量、改善土壤碳庫(kù)容具有顯著效果，尤其在目前“雙碳”背景下，農(nóng)田碳庫(kù)的改良尤為重要.期待本專欄能夠從土壤碳庫(kù)提升的農(nóng)業(yè)措施優(yōu)化、方法與技術(shù)等方面為從事農(nóng)業(yè)生態(tài)改良領(lǐng)域的學(xué)者提供參考.

摘" 要：為探尋最適宜小麥種植的秸稈還田模式，優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)、提升土壤質(zhì)量，采用根箱培養(yǎng)，以不施肥（CK）為對(duì)照，設(shè)置不同秸稈還田方式配施化肥共6個(gè)處理，即秸稈還田（SF）、秸稈生物炭還田（BF）、秸稈配施腐熟劑還田（SDF）、秸稈配施納米載體腐熟劑還田（SNDF）以及單施化肥（F）.結(jié)果表明：所有處理在不同時(shí)期的土壤活性有機(jī)碳庫(kù)組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本表現(xiàn)為隨土層的加深而降低， SNDF處理在小麥成熟期的表層土壤總有機(jī)碳（SOC）、土壤可溶性有機(jī)碳（DOC）、土壤微生物量碳（MBC）質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為36.40 g/kg、491.56 mg/kg、273.10 mg/kg，土壤碳庫(kù)管理指數(shù)為225.7%； SDF在小麥成熟期的土壤活性有機(jī)碳（LOC）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.79 g/kg；SOC、土壤DOC、土壤MBC、土壤LOC和碳庫(kù)管理指數(shù)之間均存在極顯著的正相關(guān)性（P＜0.01）.研究發(fā)現(xiàn) SNDF處理對(duì)冬小麥土壤有機(jī)碳組分及土壤碳庫(kù)管理指數(shù)的改善效果最好，該結(jié)果為秸稈還田與化肥配施在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用提供了理論依據(jù)和研究基礎(chǔ).

關(guān)鍵詞：秸稈還田；土壤活性有機(jī)碳庫(kù)；碳庫(kù)管理指數(shù)

中圖分類號(hào)：S153.6""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1000-2367（2024）06-0001-09

土壤有機(jī)碳庫(kù)在全球生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中的作用至關(guān)重要，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)與土層深度、地理位置等有關(guān)［1-2］.土壤活性有機(jī)碳在總量上占比不大，但由于其快速周轉(zhuǎn)、易于響應(yīng)環(huán)境變化的特性，被視為土壤有機(jī)碳庫(kù)健康狀況和穩(wěn)定性的重要指標(biāo)［3-5］.土壤碳庫(kù)管理指數(shù)（carbon management index，CMI）作為一種實(shí)用

收稿日期：2024-03-07;修回日期：2024-04-19.

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2023YFD2301500）.

作者簡(jiǎn)介：張黛靜（1974-），女，河南新鄉(xiāng)人，河南師范大學(xué)教授，博士，研究方向?yàn)樾←溤耘嗌?，E-mail：zdjdai@163.com.

通信作者：李春喜，河南師范大學(xué)教授，博士，研究方向?yàn)樾←溤耘嗌恚珽-mail：wheat_lab@163.com.

引用本文：張黛靜，劉毅昕，陳慧平，等.不同秸稈還田模式對(duì)冬小麥土壤活性有機(jī)碳庫(kù)的影響［J］.河南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2024，52（6）：1-9.（Zhang Daijing，Liu Yixin，Chen Huiping，et al.Effects of different straw-returning modes on active organic carbon pools in wheat soils［J］.Journal of Henan Normal University（Natural Science Edition），2024，52（6）：1-9.DOI：10.16366/j.cnki.1000-2367.2024.03.07.0004.）

工具，能夠量化評(píng)估特定土地管理措施對(duì)土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)變化的影響程度.

冬小麥為華北平原主要種植作物之一，合理的秸稈還田模式在麥田土壤管理中扮演著關(guān)鍵角色，可對(duì)土壤碳固存、土壤質(zhì)量提升以及作物增產(chǎn)產(chǎn)生積極的影響［6-8］.秸稈還田后，土壤微生物通過一系列分解和礦化過程將秸稈中的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可供作物吸收利用的無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì).這一過程有利于提升土壤質(zhì)量，且得到了廣泛的研究證實(shí)［9-12］.同時(shí)，研究顯示，秸稈還田除了能顯著提高土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)和土壤肥力之外，還對(duì)改善土壤理化性質(zhì)、提高水氮利用效率以及促進(jìn)冬小麥干物質(zhì)積累和最終作物產(chǎn)量有積極作用［13］.多年來，科研人員不斷探索更高效、更環(huán)保的秸稈還田技術(shù)，如秸稈生物炭還田、秸稈配施腐熟劑還田以及秸稈配施納米腐熟劑還田等，將秸稈轉(zhuǎn)化為易于土壤吸收的養(yǎng)分，從而改善土壤結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)土壤保水保肥能力［14］.

目前，已有較多關(guān)于不同秸稈還田模式下土壤養(yǎng)分、土壤氮素循環(huán)及作物產(chǎn)量的相關(guān)研究［15-16］，但針對(duì)不同秸稈還田模式對(duì)土壤活性有機(jī)碳庫(kù)及碳庫(kù)管理指數(shù)的影響研究仍較少.因此，本研究通過設(shè)置不同秸稈還田處理的小麥根箱試驗(yàn)，總結(jié)并分析出不同秸稈還田模式下土壤總有機(jī)碳、活性有機(jī)碳庫(kù)組分及碳庫(kù)管理指數(shù)的變化規(guī)律，為篩選出最適宜小麥種植的秸稈還田模式提供理論依據(jù).

1" 材料與方法

1.1" 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)于2022年9月在河南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院網(wǎng)室進(jìn)行.試驗(yàn)采用根箱（長(zhǎng)100 cm×寬50 cm×高100 cm）培養(yǎng)種植小麥，箱內(nèi)土壤采自河南師范大學(xué)試驗(yàn)田（深0～100 cm），按原土層分層（0～20 cm、＞20～40 cm、＞40～60 cm、＞60～100 cm）移入.

試驗(yàn)冬小麥品種為新麥26.不同秸稈還田模式材料來源：（1）冬小麥秸稈（河南師范大學(xué)試驗(yàn)田冬小麥秸稈）；（2）秸稈生物炭（河南譽(yù)中奧農(nóng)業(yè)科技有限公司）；（3）微生物腐熟劑（鶴壁市人元生物技術(shù)發(fā)展有限公司）；（4）納米材料凹凸棒土（南京遠(yuǎn)大粘土有限公司）.

1.2" 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以不施入任何化肥為對(duì)照（CK），設(shè)置不同秸稈還田方式配施化肥處理，即：秸稈還田（straw，SF）、秸稈生物炭還田（biochar，BF）、秸稈配施腐熟劑還田（straw decomposing inoculant，SDF）、秸稈配施納米載體菌劑還田（straw nanocarrier decomposing inoculant，SNDF），以及單施化肥（fertilizer，F(xiàn)），共6個(gè)處理.各處理下的肥料按等碳量施入，具體施肥方式見表1.

按照當(dāng)?shù)靥镩g正常施肥量折算，除CK處理不施化肥外，其他處理冬小麥播前均底施化肥74.96 g/m2（N、P、K質(zhì)量比為24∶6∶10）于0～30 cm土壤中，各還田物料均勻覆蓋表面.供試土壤為壤質(zhì)潮土，其基本性質(zhì)如下：有機(jī)質(zhì)26.11 g/kg，全氮1.72 g/kg，速效氮39.20 mg/kg，速效磷18.65 mg/kg，速效鉀127.88 mg/kg.每組處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，每個(gè)根箱播種面積為0.5 m2， 2022-10-27播種冬小麥，2023-05-30收獲.冬小麥生長(zhǎng)期間，定期進(jìn)行澆水、除草、除蟲等管理措施，維持作物的正常生長(zhǎng).

1.3" 測(cè)定指標(biāo)及方法

于冬小麥拔節(jié)期、開花期和成熟期分3層（0～20 cm、＞20～40 cm、＞40～60 cm）采集土壤樣品，去除肉眼可見的動(dòng)植物殘?bào)w、砂礫后自然風(fēng)干，粉碎后過0.15 mm篩，重復(fù)3次，進(jìn)行土壤有機(jī)碳指標(biāo)測(cè)定：土壤總有機(jī)碳（SOC）采用重鉻酸鉀-外加熱法［17］；土壤可溶性碳（DOC）采用去離子水浸提法測(cè)定［18］；土壤活性有機(jī)碳（LOC）用高錳酸鉀氧化法測(cè)定［18］；土壤MBC采用氯仿熏蒸浸提法測(cè)定［19］.

碳庫(kù)管理指數(shù)計(jì)算方法參照BLAIR等［20］：

CMI=CPI×LI×100;CPI=CT sample/CT reference;

LI=Lsample/Lreference;L=CL/CNL.

式中，CMI為碳庫(kù)管理指數(shù)；CPI為碳庫(kù)指數(shù);LI為碳庫(kù)活度指數(shù)；CT sample為樣品SOC（g/kg）；CT reference為參考SOC（g/kg）；Lsample為樣品土壤碳庫(kù)活度；Lreference為參考土壤碳庫(kù)活度；L為活性碳庫(kù)；CL為活性碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)（g/kg），CNL為非活性碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)（g/kg）.

1.4" 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

用Excel和SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)處理，進(jìn)行Duncan檢驗(yàn)處理間的顯著性（P＜0.05）.Origin軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與圖表繪制.

2" 結(jié)果與分析

2.1" 不同秸稈還田模式對(duì)土壤總有機(jī)碳（SOC）質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由圖1可知，SOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨生育期的推進(jìn)呈逐漸升高的趨勢(shì)，隨土層的加深呈逐漸降低的趨勢(shì).拔節(jié)期，0～20 cm土層，各處理SOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著高于CK處理（P＜0.05），SDF（秸稈+腐熟劑+化肥）處理下的SOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)在小麥拔節(jié)期與開花期顯著高于其他處理（P＜0.05），分別為30.52 g/kg、30.15 g/kg，而在成熟期，相較于其他處理，BF（生物炭+化肥）和SNDF（秸稈+納米載體+化肥）處理土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，分別為36.34 g/kg、36.40 g/kg；＞20～40 cm土層，SF和BF處理在拔節(jié)期均顯著高于CK與其他處理（P＜0.05），在開花期，SNDF處理下SOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)相較于BF處理提高了32.12%，為23.41g/kg，SF處理顯著低于CK處理（P＜0.05）；＞40～60 cm土層，SNDF處理下SOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)在拔節(jié)期、開花期與成熟期均顯著高于CK與其他處理（P＜0.05）.

2.2" 不同秸稈還田模式對(duì)土壤活性有機(jī)碳庫(kù)組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由圖2可知，隨生育期的推進(jìn)，土壤DOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈逐漸升高的趨勢(shì)；隨土層的加深，土壤DOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈“增-減”的趨勢(shì).0～20 cm土層，SNDF處理下小麥拔節(jié)期、開花期與成熟期的土壤DOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著高于CK與其他處理（P＜0.05），分別為359.39 mg/kg、394.11 mg/kg和491.56 mg/kg；＞20～40 cm土層，SNDF處理在拔節(jié)期顯著高于CK與SDF處理（P＜0.05），在開花期，除SNDF處理外，所有秸稈還田處理土壤DOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于CK處理，所有秸稈還田處理DOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)在成熟期均低于F處理，SNDF土壤DOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)相較于0～20 cm土層顯著降低了28.57%（P＜0.05）；＞40～60 cm土層中，SNDF土壤DOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為286.54 mg/kg，高于CK與其他處理，開花期SF處理土壤DOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為265.92 mg/kg，高于CK處理，且相較于F處理降低了12.18%，而在成熟期，SDF與SNDF處理土壤DOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于其他處理，分別為313.59mg/kg和350.30 mg/kg，且二者差異性顯著（P＜0.05）.

由圖3可知，土壤MBC質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著生育期的推進(jìn)呈先減小后增大的趨勢(shì)，隨土層的加深呈逐漸降低的趨勢(shì).小麥拔節(jié)期，0～20 cm土層，SNDF處理下土壤MBC質(zhì)量分?jǐn)?shù)在拔節(jié)期、開花期與成熟期均顯著高于CK與其他處理（P＜0.05），分別為225.73 mg/kg 、229.43 mg/kg和273.10 mg/kg；＞20～40 cm土層，與CK與其他處理相比，BF處理下土壤MBC質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為208.02 mg/kg，在成熟期，SF與BF處理相較于CK處理分別降低了28.46%、45.89%；＞40～60 cm土層，所有秸稈還田處理中，SNDF處理在拔節(jié)期、開花期與成熟期均顯著高于其他處理（P＜0.05），其土壤MBC質(zhì)量分?jǐn)?shù)在拔節(jié)期相比SDF、BF處理分別增加了22.34%、13.29%，在開花期相較于SDF處理大幅提高了44.95%.

由圖4可知，土壤LOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨生育時(shí)期推進(jìn)呈逐漸增高的趨勢(shì)，隨土層的加深呈逐漸減少的趨勢(shì).小麥拔節(jié)期，0～20 cm土層，SF 處理下土壤LOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于CK處理，且分別比SDF、BF處理增加了16.09%、10.66%，SDF處理下土壤LOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)在開花期與成熟期顯著高于其他處理（P＜0.05），分別為7.75 g/kg、7.79 g/kg；＞20～40 cm土層，BF處理下LOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為2.84 g/kg，且顯著高于CK與其他處理（P＜0.05），開花期所有處理下土壤LOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)均無(wú)顯著差異， SF處理下LOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)在成熟期最高，為2.59 g/kg，相較于SDF、SNDF處理分別提高了1.93%、14.70%；＞40～60 cm土層，SF、BF處理下土壤LOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于CK處理（P＜0.05），而在開花期，SF處理具有最高的LOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)，且相較于SDF處理提高了10.51%，SDF處理下土壤LOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)在成熟期顯著高于其他處理（P＜0.05），為2.89 g/kg.

2.3" 不同秸稈還田模式對(duì)土壤碳庫(kù)管理指數(shù)的影響

土壤碳庫(kù)管理指數(shù)是反應(yīng)土壤利用和管理方式對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化影響的重要指標(biāo)，其值越大，土壤碳庫(kù)質(zhì)量越高［5］.由表2可以看出，各時(shí)期不同秸稈還田模式對(duì)土壤碳庫(kù)管理指數(shù)的影響顯著，隨生育時(shí)期的推進(jìn)，碳庫(kù)管理指數(shù)呈現(xiàn)為先增大后減小的變化規(guī)律，且隨土層加深大體呈現(xiàn)出“高-低-高”的變化規(guī)律.

小麥拔節(jié)期，0～20 cm土層，SDF處理下的碳庫(kù)管理指數(shù)在拔節(jié)期與開花期顯著高于CK與其他處理（P＜0.05），而在成熟期，SNDF處理下的碳庫(kù)管理指數(shù)顯著高于其他處理（P＜0.05），相較于SDF處理提高了9.14%；＞20～40 cm土層，CK處理具有最高的碳庫(kù)管理指數(shù)，SNDF處理與0～20 cm土層中一致，碳庫(kù)管理指數(shù)相較于其他處理為最低，開花期BF處理下的碳庫(kù)管理指數(shù)相較于CK處理大幅提高了25.25%，且顯著高于其他處理（P＜0.05），成熟期所有處理下的碳庫(kù)管理指數(shù)均顯著低于CK處理（P＜0.05），但均高于F處理；＞40～60cm土層，與前2個(gè)土層截然不同的是，SNDF處理在這一土層具有最高的碳庫(kù)管理指數(shù)，且相較于SDF處理大幅提高了165.48%，在開花期，SF處理具有最高的碳庫(kù)管理指數(shù)，且顯著高于其他處理（P＜0.05），F(xiàn)處理在成熟期具有最高的碳庫(kù)管理指數(shù)，且顯著高于其他處理（P＜0.05）.

2.4" 土壤有機(jī)碳庫(kù)組分、土壤碳庫(kù)管理指數(shù)之間的相關(guān)性

土壤有機(jī)碳庫(kù)組分、土壤碳庫(kù)管理指數(shù)之間密切相關(guān)，由表3可知，SOC、土壤DOC、土壤MBC、土壤LOC和碳庫(kù)管理指數(shù)之間均存在極顯著的正相關(guān)性（P＜0.01）.這表明了不同秸稈還田模式配施化肥對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)組分、碳庫(kù)管理指數(shù)以及對(duì)冬小麥土壤質(zhì)量有明顯改善作用.

3" 討" 論

3.1" 不同秸稈還田模式對(duì)SOC及活性有機(jī)碳庫(kù)組分的影響

土壤有機(jī)碳庫(kù)作為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的核心組成部分，其動(dòng)態(tài)平衡與外源物質(zhì)的輸入密切相關(guān).當(dāng)不同質(zhì)量的外源物質(zhì)（如作物殘茬、有機(jī)肥料、生物質(zhì)廢棄物等）通過人工翻埋等方式被引入土壤時(shí)，會(huì)被土壤中的微生物轉(zhuǎn)化、分解，進(jìn)而對(duì)土壤活性有機(jī)碳庫(kù)組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)產(chǎn)生顯著影響［21］.本研究表明，SDF（秸稈配施腐熟劑還田）處理能顯著提高0～20 cm土層SOC及MBC、LOC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（P＜0.05），原因可能是外源有機(jī)物料的施入能夠提供微生物生長(zhǎng)代謝所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而對(duì)土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)和活性碳庫(kù)組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)產(chǎn)生積極影響［22］，但是與SDF處理表現(xiàn)相反的是SF（秸稈還田）處理抑制了MBC質(zhì)量分?jǐn)?shù)的積累，這種抑制在＞20～40 cm土層表現(xiàn)更為明顯，但BF處理在＞20～40 cm土層具有最高的SOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可能是由于生物炭相較于秸稈直接還田具有較高的碳濃度，故其能夠明顯提高土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)［23］.在＞40～60 cm土層，SNDF（秸稈配施納米載體腐熟劑還田）處理顯著提高了SOC及DOC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，SDF處理顯著提高了土壤MBC及LOC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（P＜0.05）.SF的施入相較于SDF和SNDF處理沒有更好地改善土壤活性有機(jī)碳庫(kù)，很有可能是因?yàn)榻斩捙涫└靹┖蟮玫搅顺浞指?，進(jìn)而提高土壤活性碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)［24］.而SDF處理的有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、DOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于SNDF處理，原因可能是后者施用了納米載體腐熟劑，秸稈腐熟效果相較于前者有了較大提升［25］.

本試驗(yàn)顯示，所有模式的秸稈還田處理下土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)和土壤活性有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于CK處理.各模式下土壤活性有機(jī)碳的增加確實(shí)與不同還田模式下的碳投入量密切相關(guān)，且這一投入主要集中在土壤表層，因而導(dǎo)致土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)及活性有機(jī)碳庫(kù)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨土層的加深越來越少，且微生物分解有機(jī)物料的過程中，會(huì)產(chǎn)生多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和秸稈腐解物質(zhì)，這些產(chǎn)物不僅是土壤中活性碳庫(kù)組分的主要來源，也是土壤肥力的重要組成部分［26-27］.DOC和LOC是土壤活性有機(jī)碳庫(kù)的重要組成部分，它們分別反映了土壤有機(jī)質(zhì)在水溶態(tài)和易于微生物利用兩方面的活性特征［28］.因此，在農(nóng)業(yè)管理實(shí)踐中，合理利用秸稈還田等措施，適當(dāng)增加外源有機(jī)碳輸入，有助于構(gòu)建健康的土壤生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)土壤碳庫(kù)的可持續(xù)管理與利用.

3.2" 不同秸稈還田模式對(duì)土壤碳庫(kù)管理指數(shù)及其與土壤有機(jī)碳庫(kù)組分相關(guān)性的影響

碳庫(kù)管理指數(shù)作為一種量化工具，確實(shí)被廣泛應(yīng)用于衡量土壤養(yǎng)分狀況和土壤碳素動(dòng)態(tài)變化，其優(yōu)勢(shì)在于比單純測(cè)量SOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)更能靈敏地反映出土壤碳庫(kù)的綜合狀況及其對(duì)管理措施的響應(yīng)［28-29］.本研究發(fā)現(xiàn)，麥-玉周年各時(shí)期不同秸稈還田模式對(duì)土壤碳庫(kù)管理指數(shù)的影響顯著，隨生育時(shí)期的推進(jìn)，碳庫(kù)管理指數(shù)呈現(xiàn)為“增大-減小-增大”的變化規(guī)律，且隨土層加深大體呈現(xiàn)出“高-低-高”的變化規(guī)律.SDF處理下的碳庫(kù)管理指數(shù)在小麥拔節(jié)期和開花期相較于其他處理均有顯著提高（P＜0.05），這可能是由于SDF處理添加了微生物腐熟劑，提高了秸稈利用效率的同時(shí)提高了微生物對(duì)其周轉(zhuǎn)利用的效率，從而提高了土壤碳庫(kù)活度指數(shù)，進(jìn)而提高了CMI.SNDF處理在小麥成熟期具有最高的碳庫(kù)管理指數(shù)，這種現(xiàn)象可能是由于SNDF處理下的SOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)在短期內(nèi)增加，所以此時(shí)CPI較高，導(dǎo)致CMI值較大［30］.

土壤有機(jī)碳庫(kù)組分、土壤碳庫(kù)管理指數(shù)之間密切相關(guān)，SOC、土壤DOC、土壤MBC、土壤LOC和碳庫(kù)管理指數(shù)之間均存在極顯著的正相關(guān)性（P＜0.01）.這表明了連續(xù)不同秸稈還田模式配施化肥對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)組分、碳庫(kù)管理指數(shù)以及對(duì)冬小麥土壤質(zhì)量有明顯改善作用.

4" 結(jié)" 論

本研究采用根箱培養(yǎng)試驗(yàn)的方法，旨在系統(tǒng)地分析不同秸稈還田模式對(duì)土壤活性有機(jī)碳庫(kù)及碳庫(kù)管理指數(shù)的影響.結(jié)論如下：

1）不同秸稈還田模式對(duì)土壤活性有機(jī)碳庫(kù)組分有顯著影響.0～20 cm土層，與其他處理相比，SDF處理能較好地提高土壤活性有機(jī)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；＞20～40 cm土層，BF處理下土壤活性有機(jī)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在所有處理中最高；＞40～60 cm土層，SNDF處理下土壤活性有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于SDF與SF處理（P＜0.05）.

2）不同秸稈還田模式對(duì)土壤碳庫(kù)管理指數(shù)有顯著影響.0～20 cm土層，SDF處理下的碳庫(kù)管理指數(shù)顯著高于其他處理（P＜0.05）；＞20～40 cm土層，SF處理具有最高的碳庫(kù)管理指數(shù)，且顯著高于其他處理（P＜0.05）；＞40～60 cm土層，與前兩個(gè)土層截然不同的是，SDF處理下的碳庫(kù)管理指數(shù)在這一土層具有最高的碳庫(kù)管理指數(shù).

3）SOC、土壤DOC、土壤MBC、土壤LOC和碳庫(kù)管理指數(shù)之間均存在極顯著的正相關(guān)性（P＜0.01）.

參" 考" 文" 獻(xiàn)

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Effects of different straw-returning modes on active organic carbon pools in wheat soils

Zhang Daijing， Liu Yixin， Chen Huiping， Fang Ling， Li Chunxi， Wang Lan

（College of Life Sciences， Henan Normal University， Xinxiang 453007， China）

Abstract： This experiment was conducted to find out the most suitable straw return mode for wheat cultivation， to optimize soil structure and to improve soil quality. In this study， we used root box culture， no fertilizer（CK） as the control， and set up six treatments， namely：straw-farming（SF）， straw-biochar-farming（BF）， straw-decomposing（SDF）， straw-nanocarrier-decomposing（SNDF）， and fertilizer-application alone（F）， for the different methods of straw-farming and fertilizer application. The results showed that the contents of soil active organic carbon pool components in all treatments at different times generally decreased with the deepening of the soil layer， and the contents of total soil organic carbon（SOC）， soil soluble organic carbon（DOC）， and soil microbial biomass carbon（MBC）in the surface soil of SNDF treatment at the maturity stage of wheat were 36.40 g/kg， 491.56 mg/kg， 273.10 mg/kg. And the soil carbon pool management index was 225.7%; the soil LOC content of SDF was 7.79 g/kg at the maturity stage of wheat; and there was a significant positive correlation between SOC， soil DOC， soil MBC， soil LOC， and the carbon pool management index（P＜0.01）. In conclusion， the SNDF treatment had the best effect on the improvement of soil organic carbon fractions and soil carbon pool management index in winter wheat， and the results provide a theoretical basis and research foundation for the application of straw return and fertilizer blending in agricultural production.

Keywords： straw return; soil active organic carbon pools; carbon pool management indexes

［責(zé)任編校" 劉洋" 楊浦］

附" 錄