添加玉米秸稈對黑鈣土重組有機(jī)碳含量及有機(jī)無機(jī)復(fù)合的影響

高雪瑩，孫元宏，趙興敏，隋 標(biāo)，王鴻斌，趙蘭坡

添加玉米秸稈對黑鈣土重組有機(jī)碳含量及有機(jī)無機(jī)復(fù)合的影響

高雪瑩，孫元宏，趙興敏，隋 標(biāo)，王鴻斌，趙蘭坡*

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，吉林省商品糧基地土壤資源可持續(xù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長春130118）

為了科學(xué)評(píng)價(jià)土壤的固碳性能和潛力，以黃土和紅土母質(zhì)及其發(fā)育的黑鈣土為供試土壤，在田間調(diào)查的基礎(chǔ)上，分別采集耕層和母質(zhì)層土壤樣品，研究添加有機(jī)物料后土壤重組有機(jī)碳含量、有機(jī)無機(jī)復(fù)合狀況的變化。針對東北玉米主產(chǎn)區(qū)黑鈣土秸稈還田技術(shù)推廣中亟待闡明的科學(xué)問題，通過室內(nèi)恒溫培養(yǎng)試驗(yàn)?zāi)M了一個(gè)作物生長期內(nèi)，黑鈣土母質(zhì)和耕層土壤添加不同比例的玉米秸稈后，重組有機(jī)碳含量和有機(jī)無機(jī)復(fù)合狀況的變化。結(jié)果表明：隨秸稈添加量的增加，供試耕層土壤和母質(zhì)中的重組有機(jī)碳含量、原土有機(jī)碳復(fù)合量均呈同步增加趨勢，但原土有機(jī)碳復(fù)合度呈逐步下降趨勢。在耕層土壤中，原土有機(jī)碳含量越低的土壤，其重組有機(jī)碳增量和原土有機(jī)碳復(fù)合量增率越大，說明原土有機(jī)碳含量低的土壤具有更大的固碳潛力。母質(zhì)層土壤重組有機(jī)碳增量、原土有機(jī)碳復(fù)合量增率和追加復(fù)合量均大于耕層土壤，說明母質(zhì)的固碳潛力遠(yuǎn)大于耕層土壤，且紅土母質(zhì)的固碳潛力更強(qiáng)。

黃土母質(zhì)；紅土母質(zhì)；黑鈣土；重組有機(jī)碳；有機(jī)無機(jī)復(fù)合

黑鈣土是東北玉米主產(chǎn)區(qū)的重要耕作土壤[1]。黑鈣土區(qū)屬于半濕潤半干旱型氣候，成土母質(zhì)以質(zhì)地較黏重的黃土狀沉積物和紅土母質(zhì)為主，成土過程主要是腐殖質(zhì)積累和較弱的淋溶過程，在剖面一定深度有石灰反應(yīng)[2]。土壤質(zhì)地較輕，易發(fā)生干旱，養(yǎng)分缺乏、保水保肥能力和抗逆性較弱、潛在肥力低是黑鈣土的主要肥力特征[2-4]。

目前，黑鈣土改良培肥的主要措施是秸稈還田和增施有機(jī)肥?？蒲泻蜕a(chǎn)實(shí)踐證明，秸稈還田對于提高有機(jī)質(zhì)含量、充分發(fā)揮土壤固碳性能、減少CO2等溫室氣體排放等具有重要作用[5-7]。但秸稈還田的效果既與秸稈還田的方式有關(guān)[8]，也與土壤的固碳性能和潛力有關(guān)[9]。土壤中的重組有機(jī)碳是與土壤礦質(zhì)膠體結(jié)合的有機(jī)碳，是土壤有機(jī)碳的主要賦存形式[10]。重組有機(jī)碳在土壤中比較穩(wěn)定，對外界的干擾不敏感，因此是衡量土壤固碳性能大小的重要指標(biāo)[11]，研究土壤中添加秸稈后重組有機(jī)碳含量和有機(jī)無機(jī)復(fù)合能力的變化，可揭示秸稈還田后土壤有機(jī)質(zhì)與礦物的復(fù)合能力和土壤的固碳性能[12-13]。但迄今為止，有關(guān)黑鈣土的固碳性能和潛力的研究很少，特別是不同母質(zhì)上發(fā)育的黑鈣土的固碳性能和潛力、現(xiàn)時(shí)土壤的有機(jī)碳含量對土壤固碳性能和潛力是否有影響、不同秸稈添加量對黑鈣土有機(jī)無機(jī)復(fù)合的影響等問題均有待深入研究。

基于上述情況，我們以黃土和紅土母質(zhì)及其發(fā)育的黑鈣土為供試土壤，在田間調(diào)查的基礎(chǔ)上，分別采集了耕層和母質(zhì)層土壤樣品，根據(jù)黑鈣土區(qū)一季作物生長周期內(nèi)，氣溫≥25℃的天數(shù)不超過120 d的實(shí)際情況，以玉米秸稈粉碎與土壤混合還田的方式，于室內(nèi)設(shè)置秸稈還田的恒溫培養(yǎng)試驗(yàn)，研究了不同秸稈添加量對耕層和兩種成土母質(zhì)的重組有機(jī)碳含量及有機(jī)無機(jī)復(fù)合的影響，旨在揭示東北地區(qū)兩種成土母質(zhì)及其發(fā)育的黑鈣土耕層土壤對玉米秸稈碳的固持性能，同時(shí)為以秸稈還田為核心的低成本、環(huán)境友好型耕作模式的構(gòu)建提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 供試土壤和有機(jī)物料

供試土壤分別為發(fā)育在黃土母質(zhì)和紅土母質(zhì)上的黑鈣土耕層和母質(zhì)層土壤。于2015年5月分別采自吉林省農(nóng)安縣伏龍泉鎮(zhèn)、開安鎮(zhèn)和吉林省松原市前郭縣套浩太鄉(xiāng)、額如鄉(xiāng)、王府站鎮(zhèn)。按不同的有機(jī)碳含量，采用蛇形采樣法，分別采集3個(gè)黃土母質(zhì)上發(fā)育的耕層土壤和3個(gè)紅土母質(zhì)上發(fā)育的耕層土壤的混合樣品，采樣深度均為0～18 cm；另外還分別采集了有代表性的黃土母質(zhì)和紅土母質(zhì)樣品各1個(gè)。供試耕層土壤均為玉米連作土壤，連作年限均在20年以上，常年施用化肥，均已多年未施用過有機(jī)肥，秸稈的處理方式是打碎翻壓還田、田間焚燒或?qū)⒔斩掃\(yùn)回作為飼料。將上述供試土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)風(fēng)干后過2 mm篩備用，其基本理化性質(zhì)如表1所示。

供試有機(jī)物料為玉米秸稈，采自吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田。樣品經(jīng)自然風(fēng)干、粉碎，過1 mm篩后備用。供試玉米秸稈的有機(jī)碳含量為486.15 g·kg-1，全氮含量為5.29 g·kg-1，C/N為91.9。

1.2 培養(yǎng)試驗(yàn)

培養(yǎng)試驗(yàn)按秸稈添加量占秸稈和土壤的總重（總重為500 g，土壤以風(fēng)干土為基準(zhǔn)）不同分別設(shè)置0%、0.5%、1%、2%、3%、5%、10%、15%，共8個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。不同處理稱取的秸稈質(zhì)量與土壤質(zhì)量見表2，將其充分混合后用一定量的蒸餾水將土壤含水量調(diào)整至15%（相當(dāng)于田間持水量的60%）。將上述混合物攪拌均勻后裝入長×寬×高=15.6 cm×11 cm×7 cm、體積約為1200 mL長方形帶蓋（蓋上有通氣孔）的塑料盒中，稱重后放在25℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)120 d，每隔6 d通過稱重補(bǔ)充水分以彌補(bǔ)蒸發(fā)損失量，120 d后取出晾干備用。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

土壤重組的提取方法[14]：采用相對密度分組法。稱取過60目篩的風(fēng)干土樣10.00 g于100 mL離心管中。向離心管中加入相對密度為1.8的重液（ZnBr2和蒸餾水添加比約為1∶1，用比重計(jì)測量其相對密度并調(diào)節(jié)至1.8 g·cm－3）25 mL，連續(xù)振蕩1 h，使土壤充分分散。處理后的土樣以3000 r·min－1的轉(zhuǎn)速離心10 min，將輕組有機(jī)物置于帶有濾紙的玻璃漏斗中過濾。離心管內(nèi)的土壤繼續(xù)加重液反復(fù)清洗至無輕組有機(jī)物為止。離心管中的重組用95%乙醇清洗3次，再用蒸餾水清洗3次，離心管中土樣低溫烘干，稱重，將烘干的土樣研磨過60目篩，備用。重組有機(jī)碳的測定采用重鉻酸鉀氧化法[14]。

表1 供試黑鈣土的基本理化性質(zhì)Table 1 Basic physical and chemical properties of tested chernozem

表2 培養(yǎng)試驗(yàn)不同處理的土壤和秸稈的添加量Table 2 The amount of soil and straw added to different treatments

原土有機(jī)碳復(fù)合量（QC）是指土壤中有機(jī)碳與土壤礦物復(fù)合的質(zhì)量占土壤質(zhì)量的比例；原土有機(jī)碳復(fù)合度（DC）是指土壤中復(fù)合的有機(jī)碳占土壤總有機(jī)碳的比例。土壤中添加有機(jī)物料后，增加的復(fù)合有機(jī)碳占土壤的比重，重組有機(jī)碳的增加量占土壤總有機(jī)碳增加量的比重，即表現(xiàn)為追加復(fù)合量（QAC）和追加復(fù)合度（DAC）[12]。涉及到的計(jì)算公式如下：

原土有機(jī)碳復(fù)合量（g·kg－1）=（重組土質(zhì)量×重組有機(jī)碳含量）÷土質(zhì)量

原土有機(jī)碳復(fù)合度=復(fù)合量÷有機(jī)碳含量×100%

追加復(fù)合量（g·kg－1）=增加的復(fù)合量－原土復(fù)合量

追加復(fù)合度=追加復(fù)合量÷追加有機(jī)碳含量×100%

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2007和Origin 8.5統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈添加量對黑鈣土耕層和母質(zhì)層土壤重組有機(jī)碳含量的影響

不同秸稈添加量對黑鈣土耕層和母質(zhì)層土壤重組有機(jī)碳含量的影響如圖1a所示。隨著秸稈添加量的增加，所有耕層土壤的重組有機(jī)碳含量均呈同步增加趨勢，即使在秸稈添加量高達(dá)15%的條件下，各耕層土壤的重組有機(jī)碳含量仍然在增加，尚未達(dá)到“飽和”狀態(tài)，說明耕層土壤尚存在很大的固碳潛力。從圖1a還可看出，6個(gè)耕層土壤重組有機(jī)碳含量從大到小的順序?yàn)長HC－Ap、RHC－Ap、LMC－Ap、RLC2－Ap、RLC1－Ap及LLC－Ap。這一順序與6個(gè)耕層土壤原土的有機(jī)碳含量大小順序一致，說明在本試驗(yàn)條件下，原土有機(jī)碳含量在重組有機(jī)碳中仍然占有主導(dǎo)地位，盡管是不同成土母質(zhì)類型發(fā)育的耕層土壤，但是對秸稈轉(zhuǎn)化的腐殖質(zhì)碳的固碳性能無明顯影響。圖1a中，隨秸稈添加量的增加，兩個(gè)成土母質(zhì)的重組碳含量也迅速增加，特別是秸稈添加量在0.5%～10%區(qū)間內(nèi)，重組有機(jī)碳含量幾乎呈直線上升，曲線的陡度顯著高于耕層土壤。當(dāng)秸稈添加量達(dá)15%時(shí)，黃土母質(zhì)的重組有機(jī)碳含量高達(dá)14.00 g·kg－1，而紅土母質(zhì)重組有機(jī)碳含量高達(dá)16.44 g·kg－1，紅土母質(zhì)的重組有機(jī)碳含量總體上大于黃土母質(zhì)，說明前者的固碳性能略強(qiáng)一些。

圖1b是重組有機(jī)碳增量（添加玉米秸稈的耕層和母質(zhì)層土壤重組有機(jī)碳含量與未添加秸稈的對照重組有機(jī)碳含量的差值）與秸稈添加量的關(guān)系曲線。可見，各耕層土壤及母質(zhì)的重組有機(jī)碳增量均隨著秸稈添加量的增加而呈逐步增加趨勢。但從各曲線在圖中的上下順序來看，原土有機(jī)碳含量很低的兩個(gè)母質(zhì)的曲線均位于6個(gè)耕層土壤的上方，而在耕層土壤中，也有原土有機(jī)碳含量越高、曲線位置越低的趨勢。由圖1b還可看出，兩個(gè)供試母質(zhì)原土有機(jī)碳含量極低，但其重組有機(jī)碳增量均隨秸稈添加量的增加而呈迅速上升趨勢。當(dāng)秸稈添加量達(dá)15%時(shí)，黃土母質(zhì)的重組有機(jī)碳增量較其三個(gè)耕層土壤重組有機(jī)碳增量的平均值（8.96 g·kg－1）增加了4.05 g·kg－1，而紅土母質(zhì)重組有機(jī)碳增量較其三個(gè)耕層土壤重組有機(jī)碳增量的平均值（9.55 g·kg－1）增加了5.93 g·kg－1，說明母質(zhì)的固碳能力明顯大于耕層土壤，其中紅土母質(zhì)的固碳能力要比黃土母質(zhì)略強(qiáng)。通過相關(guān)性分析可知，重組有機(jī)碳增量與原土有機(jī)碳含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（r=－0.890**），與原土全氮含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（r=－0.871**），與DCB可溶成分（游離氧化鐵和氧化鋁）呈極顯著正相關(guān)（r=0.855**）。

2.2 秸稈添加量對黑鈣土耕層和母質(zhì)層土壤有機(jī)無機(jī)復(fù)合的影響

不同秸稈添加量對黑鈣土耕層和母質(zhì)層QC、DC的影響如圖2所示。QC隨著秸稈添加量的增加而增加，當(dāng)秸稈添加量＜10%時(shí)，QC呈快速增加趨勢，同時(shí)還可看出在此范圍內(nèi)兩種母質(zhì)曲線的陡度顯著高于耕層土壤。6個(gè)耕層土壤重組有機(jī)碳含量曲線在圖中由上至下的次序也與6個(gè)耕層土壤原土的有機(jī)碳含量大小順序一致。從增加幅度來看，與對照相比，當(dāng)秸稈添加量為15%時(shí)，LLC－Ap、LMC－Ap、LHC－Ap的QC增率分別為118.90%、99.07%及37.70%，RLC1－Ap、RLC2－Ap、RHC－Ap的QC增率分別為122.79%、119.95%及76.49%。說明QC增率隨著原土有機(jī)碳含量的增加呈下降趨勢。添加秸稈能夠促進(jìn)土壤中有機(jī)碳與土壤礦物的復(fù)合，耕層土壤有機(jī)碳含量越低，復(fù)合量越高。當(dāng)秸稈添加量為15%時(shí)，黃土母質(zhì)和紅土母質(zhì)QC的增率分別為1 159.78%、1 553.82%，遠(yuǎn)大于耕層土壤。說明兩種母質(zhì)的復(fù)合能力高于耕層土壤，并且紅土母質(zhì)的復(fù)合能力更強(qiáng)。

圖1 不同秸稈添加量對黑鈣土耕層和母質(zhì)層土壤重組有機(jī)碳含量及其增量的影響Figure 1 Different straw addition on HFOM and increment in top soil and parent material of chernozem

圖2 不同秸稈添加量對黑鈣土耕層及母質(zhì)層原土有機(jī)碳復(fù)合量（QC）、原土有機(jī)碳復(fù)合度（DC）的影響Figure 2 Different rates of straw addition on QC and DC in top soil and parent material of chernozem

黑鈣土耕層和母質(zhì)層的DC均隨著秸稈添加量的增加而減小，與QC呈相反趨勢，說明秸稈添加量越多，越不利于秸稈的腐解，導(dǎo)致輕組有機(jī)碳的增加速率大于重組有機(jī)碳的增加速率。從圖2b可看出，當(dāng)秸稈添加量達(dá)15%時(shí)，與對照相比，黃土母質(zhì)發(fā)育的三個(gè)耕層DC減率的平均值為56.19%，紅土母質(zhì)發(fā)育的三個(gè)耕層DC減率的平均值為55.16%，說明耕層土壤有機(jī)碳復(fù)合程度占土壤總有機(jī)碳的比例相差不多，母質(zhì)類型對耕層土壤QC的影響不大。在本試驗(yàn)秸稈添加范圍內(nèi)，黃土母質(zhì)和紅土母質(zhì)的DC分別小于其發(fā)育的耕層土壤，當(dāng)秸稈添加量達(dá)15%時(shí)，黃土母質(zhì)DC減率為66.25%，紅土母質(zhì)DC減率為59.93%，說明母質(zhì)的有機(jī)碳復(fù)合程度占土壤總有機(jī)碳的比例比耕層小。與黃土母質(zhì)相比，紅土母質(zhì)的有機(jī)碳復(fù)合程度占土壤總有機(jī)碳的比例大。

不同秸稈添加量對黑鈣土耕層和母質(zhì)層土壤QAC和DAC的影響見圖3。無論是耕層還是母質(zhì)層土壤，其QAC均隨著秸稈添加量的增加而逐步增大，至于原土有機(jī)碳含量對QAC的影響，圖3a中雖看不出明顯的規(guī)律性，但有機(jī)碳含量極低的兩種成土母質(zhì)的QAC曲線均位于耕層土壤之上的事實(shí)，還是反映出低原土有機(jī)碳含量條件有利于QAC的提升。從圖3b可以看出，隨秸稈添加量的增加，耕層和母質(zhì)層土壤的DAC均呈下降趨勢，原土有機(jī)碳含量的影響規(guī)律性進(jìn)一步弱化，母質(zhì)與耕層土壤的差別進(jìn)一步縮小。

3 討論

重組有機(jī)碳是與土壤礦物質(zhì)結(jié)合并以有機(jī)無機(jī)復(fù)合體狀態(tài)存在的碳[11]，重組碳含量的高低與土壤礦質(zhì)膠體含量和組成密切相關(guān)[15-16]。本試驗(yàn)研究表明：土壤中添加有機(jī)物料后，均可不同程度提高重組有機(jī)碳的含量，而且原土有機(jī)碳含量越低的耕層土壤，其固碳能力越強(qiáng)，添加玉米秸稈后，其重組有機(jī)碳的增量也就越大，與前人研究結(jié)果[17-19]一致。但是，本研究還發(fā)現(xiàn)母質(zhì)層的固碳能力遠(yuǎn)大于耕層土壤，紅土母質(zhì)的固碳能力略大于黃土母質(zhì)。這是因?yàn)椋孩偻寥乐械恼沉Ｊ峭寥烙袡C(jī)碳重要的載體[20-21]，原土有機(jī)碳含量高的土壤，其有機(jī)碳的吸附位點(diǎn)容易達(dá)到飽和，因此對外源碳的吸附能力降低[22]。與耕層土壤相比，母質(zhì)層土壤的有機(jī)碳吸附位點(diǎn)多處于“空置”狀態(tài)，有利于其對有機(jī)碳的吸附[23]。②紅土母質(zhì)的DCB可溶成分（游離態(tài)鐵鋁氧化物含量）明顯大于黃土母質(zhì)，并均大于耕層土壤（表1）。鐵鋁氧化物是土壤中重要的礦質(zhì)膠結(jié)物質(zhì)，是土壤中可變正電荷和負(fù)電荷的主要載體，它們有較大的比表面積和表面電荷，其含量越多，對有機(jī)碳的吸附作用越強(qiáng)[24]。

為了探究短期內(nèi)黑鈣土對秸稈碳的最大固持能力，本研究設(shè)置了不同梯度的秸稈添加量。由試驗(yàn)結(jié)果可知，即使在秸稈添加量（高達(dá)15%）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于生產(chǎn)實(shí)踐、培養(yǎng)時(shí)間僅相當(dāng)于東北一個(gè)作物生長季的條件下，耕層土壤重組碳也仍然呈現(xiàn)較高的增長態(tài)勢，說明土壤中黏粒膠體結(jié)合有機(jī)碳的位點(diǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到飽和狀態(tài)。本研究結(jié)果從另一側(cè)面說明，當(dāng)外源有機(jī)碳供應(yīng)充足的條件下，土壤重組碳在東北地區(qū)一個(gè)作物生育期內(nèi)可較為迅速地上升到一定水平，從而為生產(chǎn)實(shí)踐中有機(jī)質(zhì)快速提升技術(shù)措施的制定奠定了理論支撐。但在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)條件下，秸稈還田對土壤有機(jī)質(zhì)含量提升作用一般比較緩慢，其原因主要與秸稈還田量和還田方式有關(guān)。在黑鈣土區(qū)玉米秸稈產(chǎn)量一般與玉米籽粒產(chǎn)量相當(dāng)，即使每年都將玉米秸稈全量還田（按秸稈量9000 kg·hm-2、耕層土壤重量2250 t·hm-2），其占耕層土壤重量的比率也僅為0.4%，礦化后的殘留碳量一般不超過31.3%[17]。因此，在短時(shí)期內(nèi)提升有機(jī)碳含量的效果十分有限[25]。如果采取秸稈地表覆蓋方式還田，其對耕層土壤有機(jī)碳的提升效果將會(huì)更加有限[26]。

圖3 不同秸稈添加量對黑鈣土耕層及母質(zhì)層追加復(fù)合量（QAC）、追加復(fù)合度（DAC）的影響Figure 3 Different rates of straw addition on QAC and DAC in top soil and parent material of chernozem

由本試驗(yàn)研究可知：土壤添加玉米秸稈后，可以增加QC，降低DC，與傅積平等[27]研究一致。土壤中添加了秸稈后，微生物活性增加，促進(jìn)秸稈碳的礦化及腐殖化作用，進(jìn)而使土壤重組有機(jī)碳含量增加。但當(dāng)秸稈添加量過大時(shí)，可能會(huì)使C/N增大，從而抑制微生物活性，進(jìn)而抑制重組有機(jī)碳含量的增長，致使DC呈下降趨勢[17，28]。

本研究中黑鈣土添加有機(jī)物料后，均可不同程度提高土壤的QAC，其作用效果主要取決于有機(jī)物料的化學(xué)組成，并隨物料添加量的增加而提高[29-30]。但對土壤DAC的影響卻有所不同，隨秸稈添加量的增加，整體呈下降趨勢，與傅積平等[27]的研究結(jié)果一致。然而姜巖等[17]在連續(xù)2年的盆栽試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在玉米秸稈添加量0.25%～9.0%，并施用一定量的氮、磷化肥的條件下，DAC隨玉米秸稈添加量的增加而提高。本研究中，由于沒有對添加秸稈的供試土壤進(jìn)行C/N調(diào)整，在較低的秸稈添加量范圍內(nèi)，微生物活性可能不受C/N的制約，DAC隨著秸稈添加量的增加呈同步增加趨勢；但在秸稈添加量較高、培養(yǎng)時(shí)間較短的條件下，隨秸稈添加量的增加，C/N也不斷增大，致使微生物活性及秸稈碳的轉(zhuǎn)化受到抑制，造成土壤QAC的增加速度逐步小于土壤有機(jī)碳的增加速度，使DAC下降，說明試驗(yàn)條件對土壤DAC的變化有很大影響。

4 結(jié)論

（1）隨著秸稈添加量的增加，供試黑鈣土耕層和母質(zhì)層土壤的重組有機(jī)碳含量、QC、QAC均顯著增加，DC、DAC均降低。

（2）通過對比重組有機(jī)碳增量和QC增率可知，原土有機(jī)碳含量越高的土壤其QC增率越小，且母質(zhì)層遠(yuǎn)高于耕層土壤，說明有機(jī)碳含量越低的土壤固碳潛力越大。紅土母質(zhì)的固碳潛力大于黃土母質(zhì)，母質(zhì)層均大于耕層土壤。

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Effects of adding corn straw on heavy fraction organic matter and organic-mineral complex of chernozem

GAO Xue-ying,SUN Yuan-hong,ZHAO Xing-min,SUI Biao,WANG Hong-bin,ZHAO Lan-po*
（College of Resources and Environment,Jilin Agricultural University,Key Laboratory of Sustainable Utilization of Soil Resources in the Commodity Grain Bases,Changchun 130118,China）

Based on information from a previous field investigation,soil samples from loess parent material,laterite parent material,and their corresponding developed topsoils of chernozem were collected.It is important to evaluate soil carbon sequestration and potential scientifically by studying the changes in the heavy fraction organic matter（HFOM）and organic-mineral complex after organic materials are added.Considering the scientific problems that need to be clarified for the technology of returning straw to chernozem in the main maize producing areas of Northeast China,the changes in the HFOM and organic-mineral complex were studied by adding different proportions of corn straw to the parent materials and their corresponding developed topsoils of chernozem in a crop growing period through laboratory incubation experimentation.The results showed that the HFOM increment,compound quantity（QC）,and additional compound quantity（QAC）in parent materials and their corresponding developed topsoils increased with an increase in the amount of straw added,but compound degree（DC）and additional compound degree（DAC）showed a decreasing trend.For the topsoil,the increment of HFOM and the QC growth rate decreased with increasing organic carbon content,which indicates that soil with low organic carbon content has higher carbon sequestrationpotential.Although the effect of organic carbon content on QAC had no obvious regularity,the QAC of the two kinds of soil parent materials with very low organic carbon content were higher than that of their corresponding developed topsoils.At the same time,the increment of HFOM and the increase rate of QC in the parent material were much greater than that of their corresponding developed topsoils,and those of the laterite parent material were higher than those of the loess parent material.This indicated the carbon sequestration potential of the parent material was much higher than that of their corresponding developed topsoils,and the carbon sequestration potential of the laterite parent material was greater than that of the loess parent material.

loess parent material;laterite parent material;chernozem;heavy fraction organic matter（HFOM）;organic-mineral complex

X712

A

1672-2043（2017）09-1829-07

10.11654/jaes.2017-0186

高雪瑩，孫元宏，趙興敏，等.添加玉米秸稈對黑鈣土重組有機(jī)碳含量及有機(jī)無機(jī)復(fù)合的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2017,36（9）：1829-1835.

GAO Xue-ying,SUN Yuan-hong,ZHAO Xing-min,et al.Effects of adding corn straw on heavy fraction organic matter and organic-mineral complex of chernozem[J].Journal of Agro-Environment Science,2017,36（9）:1829-1835.

2017－02－19

高雪瑩（1990—），女，吉林長春人，碩士研究生，從事土壤肥力調(diào)控研究。E-mail：503878460@qq.com

*通信作者：趙蘭坡E-mail：zhaolanpo12@163.com

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41403077）；吉林省科技廳科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（20130204050SF）

Project supported：The National Natural Science Foundation of China（41403077）；The Science and Technology Support Program of Jilin Province,China（20130204050SF）