长期施肥对两种农田土壤中木质素特性的影响

• 作 者: 刘宁
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2010年期

土壤有机碳(SOC)水平是评价农田土壤质量的重要指标之一。在农田生态系统中,施肥是维持和增加SOC水平的重要管理措施。施肥能够显著地影响SOC的转化和形成。作为土壤中相对容易积累的有机组分,木质素可以指示进入土壤的植物残体被微生物分解和利用的情况,进而作为一种标识物指示植物来源有机物质在土壤中的积累以及参与碳素循环的过程。然而,到目前为止,木质素在农田土壤中的转化和积累动态对于不同施肥方式的响应情况还不清楚。因此,我们考察了不同施肥方式对于农田土壤中木质素的含量、分布和氧化程度等特性的影响,从而为阐明土壤碳素循环过程提供一定的依据。　　
本研究选取了我国东北地区主要耕作土壤黑土和棕壤的0-20 cm和20-40 cm土层的土壤样品,选择了包括单施化肥、单施有机肥以及化肥和有机肥配施共12个处理,并结合颗粒分级方法,研究了木质素和土壤矿物颗粒的复合作用以及在各粒级中的分配情况。主要结果如下:　　
1.化肥的长期施用能够明显增加黑土下层及棕壤表层土壤和各粒级中木质素的含量,有益于木质素来源碳在土壤有机碳中的相对积累,延缓了木质素的分解。　　
2.长期施用有机肥以及长期配施化肥和有机肥能够增强黑土和棕壤两种土壤和各粒级中植物来源的木质素的积累,加强了木质素来源碳的选择性积累,增加土壤有机碳的截获量和稳定性,在一定程度上能够减少由于耕作等因为导致的有机碳损失,对于改善和提高农田土壤质量具有良好的作用。　　
3.在农田土壤中,木质素的含量与土壤原有的有机碳含量呈显著的正相关关系(P<0.05)。与有机质水平相对较高的黑土相比,棕壤中的木质素含量显著低于黑土。相似地,表层土壤中的木质素含量明显高于下层土壤。此外,有机肥的用量也是影响农田土壤中木质素含量及木质素来源碳在SOC中相对积累的一个关键因素。　　
4.土壤中木质素的保持具有颗粒特异性。无论是在何种施肥方式下,粉粒级均是木质素酚类物质以及木质素来源碳的主要储备库,约占土壤中木质素含量的一半以上。此外,来源于作物根茬和有机肥中未被土壤微生物和木质素酶分解的木质素主要存在于砂粒部分,而已分解的木质素分子则在小的矿物粒级中相对富集。随着土壤矿物粒径的下降,木质素的富集程度逐渐下降,而氧化程度则呈现出逐渐增加的趋势。　　
5.与作物根茬和有机肥料中高的肉桂基木质素单体比例不同,农田土壤中的木质素均以香草基单体和丁香基单体为主,而肉桂基单体所占比例最小。