土壤活性有機碳的影響因素與綜合分析

張淑香，張文菊，徐明崗,2

·導讀·

土壤活性有機碳的影響因素與綜合分析

張淑香1，張文菊1，徐明崗1,2

（1中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/耕地培育技術(shù)國家工程實驗室，北京 100081；2中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院南亞熱帶作物研究所，廣東湛江 524091）

土壤有機碳的數(shù)量和形態(tài)，顯著影響其在土壤中的轉(zhuǎn)化，與全球碳循環(huán)特別是全球氣候變化密切相關(guān)，為現(xiàn)代土壤學、環(huán)境科學等學科的研究熱點。土壤有機碳（土壤有機質(zhì)）也是土壤肥力的核心指標，對土壤物理特性、化學屬性、生物學特征及其生產(chǎn)力等起關(guān)鍵作用[1]，一直是農(nóng)學家關(guān)注的重點。但土壤有機碳變化是一個緩慢的生物地球化學過程，為了能夠清晰地揭示其變化和機制，許多學者從土壤有機碳的周轉(zhuǎn)特性和功能出發(fā)，對有機碳的組成進行了廣泛研究，提出了活性有機碳的概念。活性有機碳是土壤有機碳的活性部分，它是指土壤中活性較高、易被土壤微生物分解利用、直接參與植物養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和供應(yīng)的那部分有機碳[2]，主要包括溶解性（水溶性或鹽溶性）有機碳、易氧化有機碳、微生物量碳及各級物理保護的團聚體中的有機碳組分。土壤水溶性有機碳，顧名思義是土壤中能夠被水溶解的有機碳，是土壤有機碳中極為活躍且重要的組分，盡管其含量很少，但易被微生物吸收利用，可直接參與土壤物理、化學、生物轉(zhuǎn)化過程。近年來，國際上流行的STEWART等[3]和SIX等[4]有機碳分組方法，是采用對土壤擾動較小的物理分組將有機碳分為物理、化學和生物化學保護等不同組分，其中的物理組分具有較高的活性，被稱為活性有機碳?？梢?，雖然土壤活性有機碳的測定方法和其組分不完全相同，但他們具有共同的特點，即活性有機碳與土壤有機碳的周轉(zhuǎn)和生物有效性、土壤CO2釋放、土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化等過程具有更密切的關(guān)系。

農(nóng)田土壤活性有機碳不僅受氣候和土壤屬性的影響，也受施肥、耕作、輪作等農(nóng)業(yè)管理措施等因素的強烈影響。如施肥可以直接增加農(nóng)田有機物料和養(yǎng)分輸入，通過提高作物產(chǎn)量、增加殘茬或根系分泌物等途徑來影響土壤活性有機碳的含量和組成。對我國4種典型農(nóng)田土壤（黑土、潮土、紅壤、水稻土）的活性有機碳研究顯示，與單施化肥相比，無論是旱田還是水田土壤，長期有機無機配施均可顯著提高土壤水溶性有機碳含量及其所占比例；秸稈還田處理的土壤，水溶性有機碳也在一定程度上有所提升[2,5-7]。土壤有機碳是土壤團聚體形成的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，能促進團粒結(jié)構(gòu)形成。耿瑞霖等[9]在潮土上的研究表明，長期施用有機肥可顯著提高土壤2—0.25 mm粒徑團聚體含量，降低0.25—0.053 mm粒徑團聚體比例；無機肥的施用增加了各粒級團聚體有機碳含量，但對團聚體所占比例無顯著影響。陸太偉等[9]的整合分析研究揭示，施肥對各粒徑團聚體有機碳含量的影響程度因土壤質(zhì)地和種植制度而異，施用有機肥對各級團聚體有機碳的提升幅度是同等條件下化肥的4.6—9.2倍。在同一條件不同粒徑下，一年兩熟、旱地、砂土及黏土下施用有機肥對2—0.25 mm粒徑團聚體有機碳含量的提升幅度顯著高于其他粒徑。配施有機肥更有利于農(nóng)田土壤大團聚體的形成，特別是在旱地及質(zhì)地較輕的砂土中，有機肥的配施尤為重要。

本專題匯聚的5篇文章，基于我國主要土壤類型的長期試驗，分析了土壤活性有機碳對施肥（化肥和有機肥）的響應(yīng)過程與機制，主要包括施肥對土壤活性有機碳[6-7]、土壤酶活性[10]、土壤團聚體及其影響因素的綜合分析[11]，還對長期施肥對土壤溶解性有機碳氮含量的影響進行了整合分析[12]。結(jié)果表明，有機物料不同程度提升了土壤水溶性有機碳中各組分含量、增加了土壤酶活性、增強了土壤微生物分解代謝。本專題僅涵蓋該研究領(lǐng)域一小部分內(nèi)容，希望借國家大力倡導推廣秸稈還田、有機肥資源化利用、有機肥替代化肥提高肥料利用率等措施以提升土壤質(zhì)量、確保糧食安全之契機，推動土壤有機碳的深入研究。

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Influencing Factors and Comprehensive Analysis of Soil Active Organic Carbon

ZHANG ShuXiang1, ZHANG WenJu1, XU MingGang1,2

(1Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences/National Engineering Laboratory for Improving Quality of Arable Land, Beijing 100081;2South Subtropical Crop Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences (CATAS), Zhanjiang 524091, Guangdong)

：2019-03-12

國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201503120）、國家自然基金重點國際合作項目（41620104006）

張淑香，E-mail：xuminggang@caas.cn

2019-03-05；

（責任編輯 李云霞）