王 艷，楊麗娟，周崇峻，儲慧霞

(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院，遼寧沈陽110161)

土壤有機碳是土壤質(zhì)量的核心[1]，它不僅為植被生長提供碳源[2]，而且在維持土壤良好的物理結(jié)構(gòu)、控制養(yǎng)分和污染物的生物有效性中起著重要的作用[3]。Biederbeck等人[4]通過動力學(xué)研究指出，土壤有機質(zhì)的短暫波動主要發(fā)生在易氧化、分解部分，并選擇易氧化碳作為土壤活性有機碳的指示因子。易氧化有機碳(EOC)是指能被333 mmol/L的高錳酸鉀氧化的有機碳，它在種植作物時變化最大[5]。在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的系統(tǒng)研究中，土壤碳庫容量的變化主要是發(fā)生于土壤易氧化有機碳庫中的，所以認(rèn)為這一活性指標(biāo)可以指示土壤有機質(zhì)的早期變化[4]。

目前，對于土壤易氧化有機碳的研究不夠深入，主要集中在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)及活性有機碳的綜述方面。吳建國等[6]對六盤山林區(qū)幾種土地利用方式下易氧化有機碳進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，不同土地利用下土壤易氧化有機碳的差異主要在0—70 cm土層;含量和其占土壤活性有機碳的比例隨土層加深而遞減。劉淑霞等[7]對黑土在凍融作用下有機碳的數(shù)量變化研究表明，易氧化有機碳在短期內(nèi)并未因凍結(jié)強度和凍融頻次的變化而發(fā)生顯著變化。謝勇等[8]通過沼渣連續(xù)施用對土壤有機碳組成及剖面分布的研究表明，土壤易氧化有機碳的含量隨連續(xù)施用沼渣年限的延長而增加。張電學(xué)等[9]研究了長期不同施肥制度下土壤有機質(zhì)質(zhì)量動態(tài)變化規(guī)律，結(jié)果表明不同施肥制度主要影響土壤易氧化有機碳含量，進(jìn)而影響到土壤有機碳的總量和氧化穩(wěn)定系數(shù)(Kos值)。王玲莉等[10]通過長期施肥對棕壤活性有機碳指標(biāo)的影響研究表明，長期施用化肥、有機肥及有機肥配施化肥均顯著改變了土壤總碳、輕組有機碳、易氧化有機碳、水溶性有機碳和顆粒有機碳的含量。現(xiàn)在有關(guān)長期施肥對設(shè)施內(nèi)菜田土壤易氧化有機碳影響的研究則少見報道。本文研究了國內(nèi)首家設(shè)施內(nèi)長期施用有機肥、化肥及有機肥與化肥配施對設(shè)施栽培蔬菜土壤易氧化有機碳的影響，分析不同土層易氧化有機碳的變化規(guī)律，探索與總結(jié)長期而緩慢的變化規(guī)律，為合理保護(hù)和利用有限的土壤資源及土壤肥力評價與管理提供理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

本試驗是在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院蔬菜保護(hù)地長期肥料定位試驗基地進(jìn)行的，基地位于遼寧省沈陽市東陵區(qū)沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)院內(nèi)(北緯 41°31′，東經(jīng)123°24′)，土壤類型為草甸土。該長期定位試驗已經(jīng)連續(xù)進(jìn)行了21 a。

1.2 試驗設(shè)計

蔬菜施肥長期定位試驗設(shè)18個施肥處理，分為兩個部分:第一部分為施有機肥(A組):AN0，AN1，AN2 ，AP2 ，AK ，APK ，ANP ，ANK ，ANPK;第二部分為不施有機肥(B 組):BN0，BN1，BN2，BP ，BK ，BPK ，BNP，BNK，BNPK。各字母含義及施肥量為:A施馬糞75 000 kg/(hm2?a)，B 不施有機肥，N0不施氮肥，N1尿素 652 kg/(hm2?a)，N2尿素1 305 kg/(hm2?a)，P過磷酸鈣4 802 kg/(hm2?a)，K 硫酸鉀360 kg/(hm2?a)。馬糞養(yǎng)分含量分別為全N 6.12 g/kg，P2O52.80 g/kg和K2O 2.41 g/kg，有機質(zhì)含量204 g/kg。尿素含N量46%，過磷酸鈣有效P2O5含量14%，硫酸鉀含K2O量50%。每處理重復(fù)3次，為防止水分、肥料相互滲透，小區(qū)之間用水泥砌成0.8 m深的水泥池，小區(qū)面積為1.5 m2。

有機肥為腐熟的馬糞，與磷、鉀肥在定植前一次性均勻撒施地表，然后人工翻地20 cm深，氮肥分別在定植后第30 d和第50 d分兩次追施。

供試土壤為草甸土，原始耕層 1988年(0—20 cm)性質(zhì)如下:有機質(zhì) 24 g/kg，土壤全碳含量14.09 g/kg，全氮 1.16 g/kg，全磷 1.37 g/kg，堿解氮86.41 mg/kg，速效磷70.80 mg/kg，速效鉀56.14 mg/kg ，pH 值(H2O)6.75。

本研究選用與碳相關(guān)性較大的AN0，AN1，AN2，ANP，ANK ，ANPK ，BN0，BN1，BN2，BNP ，BNK ，BNPK這12個處理作為研究對象。

1.3 土樣采集

供試土壤于2009年5月采自沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)蔬菜長期施肥定位試驗基地收獲后空地，上茬作物為番茄(佳粉 10號)，于 2008年 4月 28日定植，密度為5 200株/hm2，按照當(dāng)?shù)乇Ｗo(hù)地番茄栽培正常管理。設(shè)施栽培為一年一茬長季節(jié)栽培，2006—2008年栽培作物為番茄，2003—2006年為黃瓜，1999—2002年為番茄，1997—1998年為茄子，此前的露地試驗相繼采用8種蔬菜(從1988年秋季開始一年兩茬的栽培順序為:大白菜、菜豆、蘿卜、洋蔥、黃瓜、馬鈴薯、葉用芥菜、甜椒)輪作。每個處理按對角線3點采樣法取混合樣，每個點分別按0—20 cm ，20—40 cm，40—60 cm土層深度取樣，風(fēng)干，磨碎，過篩備用。

1.4 測定方法

土壤易氧化有機碳的測定采用高錳酸鉀氧化比色法[11]，稱取2 g左右待測風(fēng)干土壤樣品(約含有機碳15～30 mg)加入25 ml，333 mmol/L KMnO4溶液，空白試驗同時進(jìn)行，3次重復(fù)。振蕩1 h后2 000 r/min離心5 min，取上清液用去離子水按1∶250稀釋。利用分光光度計在565 nm波長處進(jìn)行比色(此前需做土壤總有機碳含量測定，確定樣品測定時的取樣質(zhì)量，保證樣品含碳量在系列含碳范圍內(nèi))，土壤碳素氧化量用mg/g碳表示(1 mmol KMnO4氧化1 mg碳)并根據(jù)所消耗的KMnO4量和不含土壤的空白樣進(jìn)行比較，計算土壤易氧化有機碳的含量。數(shù)據(jù)采用Excel和DPS軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對不同土層土壤易氧化有機碳的影響

2.1.1 不同施肥處理對0—20 cm土層土壤易氧化有機碳的影響 由表1可見，有機肥組(A)耕層(0—20 cm)各處理易氧化有機碳含量高低順序為:ANP＞ANPK＞ANK＞AN2＞AN1＞AN0，且各施氮處理土壤易氧化有機碳含量均顯著高于不施氮處理(AN0);但ANK和AN2之間不存在顯著性差異，AN2和AN1之間亦無顯著性差異，說明有機肥處理中不同氮肥施用量及N，P，K的配合施用有利于耕層土壤易氧化有機碳的積累，但有機肥配施氮磷與有機肥配施氮磷鉀對0—20 cm土壤易氧化有機碳的影響相差不大;氮素兩種用量和ANK這3者之間區(qū)別不大。

化肥組(B)中，易氧化有機碳含量高低順序為:BNP＞BN1＞BNK ＞BNPK＞BN2＞BN0，BN0和其它各處理之間存在顯著性差異，說明化肥處理中不同氮肥施用量及N，P，K的配合施用有利于耕層土壤易氧化有機碳的積累。

A和B組12個處理中，BN0易氧化有機碳含量最低，且和AN0呈顯著性差異，BN0，AN0和其它 10個處理均呈顯著性差異，說明有機肥處理與化肥處理中，施用氮肥和N，P，K配施均有利于耕層土壤易氧化有機碳的積累，特別是有機肥與N，P配施;有機肥與N，P，K配施更利于易氧化有機碳的積累。

表1 不同處理對各土層EOC含量的影響 mg/kg

2.1.2 不同施肥處理對20—40 cm土層土壤易氧化有機碳的影響 A組處理中易氧化有機碳含量高低順序為:ANP＞ANPK ＞AN2＞AN1＞ANK＞AN0，AN0和其它處理均呈顯著性差異;ANP含量雖最高 ，但和ANPK 相差不大;AN1，AN2，ANK 之間均無顯著性差異?？梢夾組20—40 cm土層各處理中易氧化有機碳的含量差異不如0—20 cm大。

B組各處理的易氧化有機碳含量相差較小，其高低順序為:BNP＞BNK＞BN1＞BNPK ＞BN0＞BN2，可見B組各處理中易氧化有機碳含量差異不大。

A和B組12個處理中EOC高低順序為:ANP＞ANPK＞BNP＞AN2＞BNK＞AN1＞BN1＞ANK＞BNPK ＞BN0＞BN2＞AN0，AN0和 BN2，BN0之間無顯著性差異;ANP含量雖最高，但是和ANPK、BNP差別不大?？梢?，20—40 cm由于土層的加深，其易氧化有機碳的含量降低，各處理間差異變小。

2.1.3 不同施肥處理對40—60 cm土層土壤易氧化有機碳的影響 A組中ANK顯著低于其它5個處理，AN2，AN1，AN0這 3者之間無顯著性差異;ANP中易氧化有機碳含量最高，但和ANPK相差很小;二者與 AN2，AN1，AN0，ANK 有顯著性差異?？梢?0—60 cm土層不同氮肥用量其易氧化有機碳含量無顯著性差異。

B組中BN0含量最低，僅為0.995 6 mg/kg，其次是 BNP ，BNK ，BN2，BN1。BNPK 含量最高，BNPK和BN1間差異不顯著;BN1，BN2和BNK之間，BN2，BNK和BNP之間及BNP和BN0之間均無顯著性差異。說明40—60 cm土層化肥各處理間易氧化有機碳含量相差不大。

2.2 不同施肥處理對0—60 cm土層土壤易氧化有機碳剖面分布的影響

由圖1—2可以看出，在0—60 cm土壤剖面上，除了AN0和BN0外，各處理總變化呈隨土層的加深易氧化有機碳的含量呈逐漸減少的趨勢，AN0隨土層的加深易氧化有機碳含量0—40 cm先減少，而后從40—60 cm其含量又開始增加;而BN0隨土層的加深0—40 cm先增加，從40—60 cm其含量又開始減少。除了BN1在0—20 cm其易氧化有機碳的含量比AN0高外，其它各處理A組的易氧化有機碳的含量均比B組高，這可能是由于多年來AN0僅施用有機肥而BN0不施用任何肥料，加上人為活動、土壤的翻耕，導(dǎo)致了這種特殊變化。

0—60 cm 土層 BN1，BN2，BNPK 的降幅由大到小;AN1，AN2，BNP，BNK下降速率則是由慢到快;ANPK和ANP的變化較平緩;ANK易氧化有機碳含量降幅一直很大，說明有機肥處理相對于化肥處理來說有利于土壤中易氧化有機碳的積累，尤其是有機肥與N，P配施和有機肥與N，P，K配施更有利于土壤深層易氧化有機碳的積累。

圖1 A組施肥處理土壤易氧化有機碳剖面分布

圖2 B組施肥處理土壤易氧化有機碳剖面分布

3 結(jié)論

設(shè)施栽培條件下，施有機肥和施化肥各處理土壤易氧化有機碳的剖面分布有隨著土層的加深其含量呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，這與崔志強、邵月紅[12-13]的研究相似，且有機肥處理中易氧化有機碳的含量較化肥高。在設(shè)施栽培條件下，長期施用有機肥和N，P，K配施都能夠提高土壤中易氧化有機碳的含量，這與韓曉日、沈宏[14-15]的研究結(jié)果相同。

0—60 cm土壤剖面上，0—20 cm土層土壤易氧化有機碳的含量高于其它層次，可能是由于大量作物根系殘留在土壤中的結(jié)果;土壤垂直方向上不同層次氧氣含量和受人為活動的影響程度不同，這些因素也直接或間接影響著土壤易氧化有機碳的分解和合成。而且，隨著土層深度加深，土壤微生物活性減弱，對有機化合物分解速率降低，亦可能導(dǎo)致土壤易氧化有機碳數(shù)量隨土層深度加深而下降，而且土層越深，土壤有機碳駐留時間越長，有效性越低。因此，相對于深層土壤來說，土壤易氧化有機碳更易在淺層土壤積累。長期施肥對土壤微生物和活性有機碳的影響問題，正在深入研究之中。

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