張文鋒，袁穎紅，*，周際海，芮紹云，李麗，李大明，黃欠如，成艷紅

1.南昌工程學(xué)院生態(tài)與環(huán)境科學(xué)研究所，江西 南昌 330099；2.江西省紅壤研究所，江西 進(jìn)賢 331717

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長(zhǎng)期施肥對(duì)紅壤性水稻土碳庫管理指數(shù)和雙季水稻產(chǎn)量的影響

張文鋒1，袁穎紅1，2*，周際海1，芮紹云1，李麗1，李大明2，黃欠如2，成艷紅2

1.南昌工程學(xué)院生態(tài)與環(huán)境科學(xué)研究所，江西 南昌 330099；2.江西省紅壤研究所，江西 進(jìn)賢 331717

摘要：農(nóng)業(yè)土壤碳儲(chǔ)量和碳固定是全球變化及碳循環(huán)研究值得關(guān)注的重要問題。水稻土是我國(guó)主要的農(nóng)業(yè)土地利用類型。土壤活性有機(jī)碳和碳庫管理指數(shù)是描述土壤質(zhì)量和評(píng)價(jià)土壤管理水平的良好指標(biāo)，因此研究長(zhǎng)期施肥對(duì)紅壤性水稻土壤活性有機(jī)碳、土壤碳庫管理指數(shù)及水稻產(chǎn)量的影響具有非常重要的實(shí)際意義?；?3年的長(zhǎng)期田間定位試驗(yàn)，研究了不同施肥對(duì)紅壤性水稻土碳庫管理指數(shù)及雙季水稻產(chǎn)量的影響。試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)處理，即對(duì)照（CK）、氮肥（N）、氮肥與磷肥配施（NP）、氮磷鉀肥配施（NPK）和無機(jī)肥與有機(jī)肥配施（NPKM）。結(jié)果表明，連續(xù)施肥33年后，不同施肥處理土壤總有機(jī)碳含量、土壤活性碳含量和碳庫管理指數(shù)順序均為NPKM＞NPK＞NP＞N＞CK。單施無機(jī)肥處理土壤有機(jī)碳增加約42.05%～60.23%，NPKM處理土壤有機(jī)碳增加約70.35%。單施無機(jī)肥對(duì)土壤活性碳含量的影響均不顯著，NPKM處理對(duì)土壤活性碳含量的影響均顯著；與CK相比，不同施肥處理土壤微生物量碳、可溶性有機(jī)碳、活性有機(jī)碳和顆粒有機(jī)碳含量增幅分別為13.19%～67.70%、2.11%～23.41%、2.42%～99.37%、8.18%～31.27%，且NPKM處理效果優(yōu)于單施無機(jī)肥。長(zhǎng)期施肥處理土壤碳庫管理指數(shù)均有不同程度增加，單施化肥對(duì)土壤碳庫管理指數(shù)均無顯著影響，NPKM處理對(duì)土壤碳庫管理指數(shù)影響顯著。各施肥處理的雙季水稻年產(chǎn)量順序?yàn)镹PKM＞NPK＞NP＞N＞CK，NPKM處理的雙季水稻年產(chǎn)量增幅最大，為109.87%～118.8%，晚稻產(chǎn)量高于早稻產(chǎn)量。因此，有機(jī)肥和無機(jī)肥配施對(duì)水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和提升碳庫管理指數(shù)有重要的作用。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)期施肥；紅壤性水稻土；活性有機(jī)碳；碳庫管理指數(shù)；水稻產(chǎn)量

引用格式：張文鋒，袁穎紅，周際海，芮紹云，李麗，李大明，黃欠如，成艷紅.長(zhǎng)期施肥對(duì)紅壤性水稻土碳庫管理指數(shù)和雙季水稻產(chǎn)量的影響［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2016，25（4）:569-575.

ZHANG Wenfeng，YUAN Yinghong，ZHOU Jihai，RUI Shaoyun，LI li，LI Daming，HUANG Qianru，CHENG Yanhong.Effects of Long-term Fertilization on the Carbon Management Index and Double Rice Yield in Red Paddy Soils ［J］.Ecology and Environmental Sciences，2016，25（4）:569-575.

水稻是我國(guó)重要的糧食作物，南方紅壤稻田是我國(guó)水稻主產(chǎn)區(qū)之一，在全國(guó)水稻生產(chǎn)中具有重要地位，水稻產(chǎn)量受稻田水分管理、氣候、施肥等諸多因素影響，其中施肥是確保水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的行之有效的措施之一（董春華等，2014）193。紅壤性水稻土是一類經(jīng)過長(zhǎng)期水耕熟化的人為土，具有高度風(fēng)化、質(zhì)地黏重和養(yǎng)分易淋失等特性。近年來，改良紅壤性水稻土的酸度及肥力衰退等研究受到廣泛關(guān)注（柳開樓等，2015；李明等，2015）。科學(xué)施肥是高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)及培肥土壤的重要保障，因此研究施肥對(duì)紅壤性水稻土培肥作用及對(duì)水稻產(chǎn)量的影響具有非常重要的實(shí)際意義。

土壤碳庫為陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳儲(chǔ)庫，在陸地碳循環(huán)研究中有著重要的作用（袁穎紅等，2007）554。土壤碳庫管理指數(shù)可作為土壤有機(jī)質(zhì)總量及其質(zhì)量變化的較為系統(tǒng)和敏感的監(jiān)測(cè)指標(biāo)，是土壤管理措施引起土壤有機(jī)質(zhì)變化的重要依據(jù)（吳建富等，2013）。目前有許多研究報(bào)道施肥不但能夠明顯降低土壤容重、改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤質(zhì)量，而且能增加活性有機(jī)碳含量、提高土壤碳庫管理指數(shù)（邵興華等，2012；何翠翠等，2015；李瑋等，2015；李碩等，2015）；但也有研究認(rèn)為，單施化肥可使土壤質(zhì)量下降（汪建飛等，1998；沈宏等，1998）。土壤碳庫的動(dòng)態(tài)平衡與作物營(yíng)養(yǎng)、土壤管理關(guān)系密切，直接影響到作物產(chǎn)量（沈宏等，2000）。有機(jī)-無機(jī)肥配施既能培肥土壤又能使作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)（Ragasits et al.，2000；Saleque et al.，2004；孫宏德等，2002；王開峰等，2007）。已有研究報(bào)道相關(guān)試驗(yàn)多是土壤肥力和產(chǎn)量的變化，但有關(guān)紅壤性稻田長(zhǎng)期定位施肥對(duì)土壤碳庫管理指數(shù)和雙季水稻產(chǎn)量影響的研究報(bào)道甚少，本研究以33年長(zhǎng)期定位試驗(yàn)為基礎(chǔ)，探明長(zhǎng)期不同施肥措施對(duì)紅壤性水稻土碳庫管理指數(shù)和雙季水稻產(chǎn)量的影響，為切實(shí)優(yōu)化施肥管理措施及提高雙季水稻產(chǎn)量提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

紅壤性水稻土長(zhǎng)期定位試驗(yàn)設(shè)在江西省紅壤研究所（進(jìn)賢縣高橋）（116°20′24″E、28°15′30″N）內(nèi)，為典型的低丘紅壤地區(qū)，海拔高度26 m，氣候溫和，雨量豐富，日照充足，無霜期長(zhǎng)，屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫17.7～18.5 ℃，最熱月（7月）平均氣溫28.0～29.8 ℃，月平均最低氣溫4.6 ℃，年平均降雨量1537 mm，其中50%降雨量集中在3─6月，年蒸發(fā)量1100～1200 mm，7─9月為旱季，蒸發(fā)量占全年蒸發(fā)量的40%～50%，具有明顯的干濕季節(jié)變化。試驗(yàn)從1981年早稻開始實(shí)施，試驗(yàn)前為雙季稻綠肥輪作制，水稻年產(chǎn)量9000 kg·hm-2左右。土壤為第四紀(jì)紅色黏土發(fā)育的潴育型水稻土，剖面特征為Ap-P-W1-W2型。試驗(yàn)前耕層土壤基本理化性質(zhì)如表1。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)從1981年早稻開始實(shí)施，在研究所內(nèi)建立了15塊固定試驗(yàn)樣地，小區(qū)面積46.67 m2，3次重復(fù)，小區(qū)隨機(jī)排列。試驗(yàn)分為5種處理，分別為CK、N、NP、NPK、NPKM。肥料用量：CK處理是不施肥；N處理每季水稻施N 90 kg·hm-2；NP處理每季水稻施N 90 kg·hm-2，P2O545 kg·hm-2；NPK處理每季水稻施N 90 kg·hm-2、P2O545 kg·hm-2、K2O 75 kg·hm-2；NPKM處理早稻施N 90 kg·hm-2、P2O545 kg·hm-2、K2O 75和22500 kg·hm-2新鮮紫云英，晚稻施N 90 kg·hm-2、P2O545 kg·hm-2、K2O 75 kg·hm-2和22500 kg·hm-2新鮮豬糞。紫云英平均含有機(jī)碳23315 g·kg-1，N 311 g·kg-1，P 213 g·kg-1，K1 011 g·kg-1，豬糞平均含有機(jī)碳6913 g·kg-1，N 516 g·kg-1，P 312 g·kg-1，K 712 g·kg-1。

1.3土壤樣品的采集

于2014年12月（晚稻收獲后）采用五點(diǎn)混合采樣法采集土壤樣品，分耕作層（A：0～15 cm）、犁底層（P：16～23 cm）2層進(jìn)行采樣，用自封袋將土樣密封帶回實(shí)驗(yàn)室，采集的土樣充分混合，置于0～4 ℃冷藏箱待處理。將部分土壤樣品在自然條件下風(fēng)干，研磨過篩備用。

1.4測(cè)定指標(biāo)及方法

土壤微生物量碳測(cè)定：微生物量碳采用氯仿熏蒸-K2SO4提取法測(cè)定，微生物量碳的換算系數(shù)為0.45（魯如坤，2000）231-233。

土壤可溶性有機(jī)碳測(cè)定：純凈水提取鮮土可溶性有機(jī)碳，水土比4∶1，200 r·min-1振蕩2 h后，在4 ℃條件下以4500 r·min-1離心20 min。將上清液過0.45 μm濾膜后得到土壤可溶性有機(jī)碳樣品，可溶性有機(jī)碳含量采用TOC分析儀測(cè)定（Zhou et al.，2001）

土壤顆粒有機(jī)碳測(cè)定：稱取過2 mm篩的風(fēng)干土25 g，放入塑料瓶中，加入30 mL 5 g·L-1的六偏磷酸鈉溶液，在往復(fù)式振蕩器（90 r·min-1）上振蕩18 h，分散。分散溶液置于53 μm篩上，用清水沖洗直至瀝濾液澄清。將篩上保留的53～2000 μm土壤在60 ℃下烘干至恒量，計(jì)算其占整個(gè)土壤樣品的百分比。將烘干樣品中的有機(jī)碳含量分別換算為單位質(zhì)量土壤樣品的對(duì)應(yīng)組分有機(jī)碳含量，即為顆粒有機(jī)碳含量（龔偉等，2008）。

土壤活性碳測(cè)定：依據(jù)Blair et al.（1995）KMnO4氧化性分級(jí)方法測(cè)定。稱取過500 μm土壤篩的含碳15 mg的風(fēng)干土壤，加入25 mL的333 mmol·L-1KMnO4，振蕩1 h，振蕩后在4000 r·min-1離心5 min，吸取上清液稀釋250倍，稀釋液在565 nm波長(zhǎng)處進(jìn)行比色，同時(shí)配制標(biāo)準(zhǔn)系列濃度KMnO4溶液，也在565 nm處比色，依標(biāo)準(zhǔn)曲線得KMnO4濃度，進(jìn)而求得消耗KMnO4量。

有關(guān)項(xiàng)目測(cè)定均按常規(guī)方法（魯如坤，2000）147-193進(jìn)行。有機(jī)碳（SOC）：H2SO4-K2CrO7外加熱法；全氮：半微量凱氏定氮法；全磷：氫氧化鈉堿熔-鉬銻抗比色法；全鉀：氫氧化鈉堿熔-火焰光度法；水解氮：堿解擴(kuò)散法；速效磷：碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀：醋酸銨浸提-火焰光度法。

表1　供試紅壤水稻土表層（0～15 cm）土壤基本性狀Table 1 Basic properties of the soil in the surface layer （0～15 cm） of the red paddy soil studied

1.5計(jì)算公式

穩(wěn)態(tài)碳=總有機(jī)碳-活性碳；碳庫指數(shù)（CPI）=農(nóng)田土壤有機(jī)碳/參考農(nóng)田土壤有機(jī)碳；碳庫活度（A）=活性碳/穩(wěn)態(tài)碳；碳庫活度指數(shù)（AI）=農(nóng)田碳庫活度/參考土壤碳庫活度；碳庫管理指數(shù)（CPMI）=碳庫指數(shù)×碳庫活度指數(shù)×100；活性碳有效率=活性碳/土壤有機(jī)碳×100%（徐明崗等，2006）461。

1.6數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行處理和繪圖，采用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行差異顯著性分析，顯著性水平設(shè)為P＜0.05，極顯著水平設(shè)為P＜0.01。

2　結(jié)果與分析

2.1長(zhǎng)期施肥處理對(duì)紅壤水稻土壤有機(jī)碳的影響

由圖1可知，各處理耕作層土壤有機(jī)碳含量均高于犁底層，CK、NP、NPKM處理耕作層與犁底層之間土壤有機(jī)碳含量差異不顯著，N、NPK處理耕作層與犁底層之間土壤有機(jī)碳含量差異顯著。在耕作層，與CK相比，N、NP、NPK、NPKM處理土壤有機(jī)碳含量分別增加了0.23%、1.82%、13.05%、20.21%；NPKM與CK、N、NP處理之間土壤有機(jī)碳含量差異顯著，NPKM與NPK處理之間土壤有機(jī)碳含量差異不顯著，CK、N、NP、NPK處理間土壤有機(jī)碳含量差異不顯著。在犁底層，與CK相比，NP、NPK、NPKM處理土壤有機(jī)碳分別增加了18.73%、11.34%、61.34%；除N處理外，NPKM與其它處理之間土壤有機(jī)碳含量差異不顯著；CK、N、NP、NPK處理間土壤有機(jī)碳含量差異不顯著。

圖1　長(zhǎng)期施肥處理對(duì)紅壤水稻土壤有機(jī)碳的影響Fig.1 Effect of long-term fertilization on soil organic carbon of reddish paddy soil

2.2長(zhǎng)期施肥處理對(duì)紅壤水稻土壤有機(jī)碳組分的影響

由圖2可知，與CK相比，各處理紅壤性水稻土土壤微生物量碳、可溶性有機(jī)碳、活性有機(jī)碳、顆粒有機(jī)碳含量均有所增加，且有機(jī)肥和無機(jī)肥配施效果優(yōu)于單施無機(jī)肥，在耕作層和犁底層各施肥處理土壤微生物量碳增加量均高于可溶性有機(jī)碳、活性有機(jī)碳和顆粒有機(jī)碳。各處理耕作層土壤有機(jī)碳組分含量均顯著大于犁底層。

耕作層土壤微生物量碳含量，與CK相比，N、NP、NPK、NPKM處理分別增加約為14.26%、13.19%、26.63%、67.70%；NPKM處理顯著高于CK、N、NP、NPK處理，N、NP、NPK處理間無顯著性差異，NPK處理顯著高于CK處理，N、NP處理與CK處理間無顯著性差異。在犁底層，與CK相比，N、NP、NPK、NPKM處理分別增加約為29.57%、52.50%、33.14%、167.20%；NPKM處理顯著高于CK、N處理，與NP、NPK處理間無顯著差異，除NPKM處理外，其它各處理間均無顯著差異（圖2）。

耕作層土壤可溶性碳含量，與CK相比，N、NP、NPK、NPKM處理分別增加約為2.11%、1.69%、22.41%、23.41%；各處理間土壤可溶性碳含量均無顯著差異。在犁底層，與CK相比，N、NP、NPK、NPKM處理土壤可溶性碳含量分別增加約為12.64%、11.76%、12.91%、14.41%；各處理間土壤可溶性碳含量均無顯著差異。

耕作層土壤顆粒有機(jī)碳含量，與CK相比，N、NP、NPK、NPKM處理分別增加約為13.76%、8.18%、14.73%、31.27%；NPKM處理與CK處理間土壤顆粒有機(jī)碳含量差異顯著，除NPKM處理外，其它各處理間均無顯著差異。在犁底層，與CK相比，N、NP、NPK、NPKM處理土壤顆粒有機(jī)碳含量分別增加約為7.68%、10.90%、0.59%、65.84%；NPKM處理與CK、N、NP、NPK處理差異顯著，CK、N、NP、NPK處理之間均無顯著差異。

耕作層土壤活性有機(jī)碳含量，各施肥處理大小順序?yàn)镹PKM＞NPK＞NP＞N＞CK，與CK相比，NPKM處理土壤活性有機(jī)碳含量增加了99.37%，差異達(dá)顯著水平；N、NP、NPK處理土壤活性有機(jī)碳含量均有所增加，但差異不顯著。在犁底層，與CK相比，NPKM處理土壤活性有機(jī)碳含量增加了106.16%且差異達(dá)顯著水平；N、NP、NPK處理土壤活性有機(jī)碳含量均有所增加，但差異不顯著。

2.3長(zhǎng)期施肥對(duì)紅壤性水稻土碳庫管理指數(shù)的影響

由表2可知，在耕作層，各處理紅壤性水稻土壤穩(wěn)態(tài)碳含量和碳庫指數(shù)均無顯著差異，穩(wěn)態(tài)碳含量表現(xiàn)為NPK＞NP＞NPKM＞CK＞N，碳庫指數(shù)表現(xiàn)為NPKM＞NPK＞NP＞N=CK；NPKM處理的碳庫活度、碳庫活度指數(shù)、碳庫管理指數(shù)均顯著高于其它處理，其它處理之間均無顯著性差異，碳庫管理指數(shù)表現(xiàn)為NPKM＞NPK＞NP＞N＞CK。在犁底層，各處理紅壤性水稻土壤穩(wěn)態(tài)碳含量、碳庫指數(shù)和碳庫活度指數(shù)均無顯著差異，穩(wěn)態(tài)碳含量表現(xiàn)為NPKM＞NPK＞NP＞CK＞N，碳庫指數(shù)表現(xiàn)為NPKM＞NPK＞NP＞N＞CK，碳庫活度指數(shù)表現(xiàn)為NPKM＞N＞CK＞NP＞NPK；NPKM處理的碳庫活度與NPK處理的碳庫活度差異顯著，其它處理之間無顯著性差異；NPKM處理的碳庫管理指數(shù)顯著高于其它處理，其它處理之間無顯著性差異。

圖2　長(zhǎng)期施肥處理對(duì)紅壤水稻土壤有機(jī)碳組分的影響Fig.2 Effect of long-term fertilization on soil organic carbon fractions of reddish paddy soil

表2　長(zhǎng)期施肥對(duì)土壤碳庫管理指數(shù)的影響Table 2 Effect of long-term fertilization on soil carbon pool management index

2.4長(zhǎng)期施肥對(duì)雙季早、晚水稻產(chǎn)量的影響

從表3可以看出，2013年和2014年單施氮肥（N）處理與對(duì)照（CK）處理之間早稻產(chǎn)量均無顯著性差異，NPK處理的早稻產(chǎn)量均顯著高于CK、N處理，NPKM處理的早稻產(chǎn)量均顯著高于其它處理；2013年和2014年各施肥處理的晚稻產(chǎn)量均顯著高于CK處理，NPKM處理的晚稻產(chǎn)量均顯著高于其它施肥處理，NPK、NP處理的晚稻產(chǎn)量均顯著高于N處理。2013年和2014年各處理的水稻年產(chǎn)量均表現(xiàn)為NPKM＞NPK＞NP＞N＞CK，與CK相比，NPKM、NPK、NP、N處理的2013年水稻年產(chǎn)量分別增加了118.8%、40.12%、33.68%、0.97%，2014年水稻年產(chǎn)量分別增加了109.88%、49.88%、25.46%、9.24%；2013年NPKM處理水稻年產(chǎn)量顯著高于其它處理，NPK和NP處理水稻年產(chǎn)量均顯著高于N和CK處理，NPK和NP處理之間水稻年產(chǎn)量無顯著性差異，N和CK處理之間無顯著性差異；2014年NPKM處理水稻年產(chǎn)量顯著高于其它處理，NPK處理水稻年產(chǎn)量顯著高于NP、N、CK處理，NP處理水稻年產(chǎn)量顯著高于N、CK處理，N與CK處理之間水稻年產(chǎn)量無顯著性差異。NPKM處理2季早稻和4季稻平均產(chǎn)量顯著高于其它處理，NPK處理2季早稻和4季稻平均產(chǎn)量顯著高于NP、N、CK處理，NP處理2季早稻和4季稻平均產(chǎn)量顯著高于N、CK處理，N和CK處理之間2季早稻和4季稻平均產(chǎn)量無顯著性差異。2季晚稻平均產(chǎn)量表現(xiàn)為NPKM＞NPK＞NP＞N＞CK，與CK相比，NPKM、NPK、NP、N處理2季晚稻平均產(chǎn)量分別增加了110.15%、39.25%、29.65%、13.34%，且各處理之間2季晚稻平均產(chǎn)量差異顯著。

3　討論

3.1長(zhǎng)期施肥對(duì)紅壤性水稻土碳庫的影響

施肥是影響土壤有機(jī)碳水平的重要因素之一（徐香茹等，2015）757，近20年來，我國(guó)農(nóng)田土壤有機(jī)碳呈增加趨勢(shì)，尤其是在南方紅壤丘陵地區(qū)和太湖地區(qū)更為明顯（Pan et al.，2003）。本研究經(jīng)過33年長(zhǎng)期定位施肥試驗(yàn)后，結(jié)果表明施用無機(jī)肥和有機(jī)肥可以顯著提高紅壤性水稻土耕作層土壤有機(jī)碳的水平和增加土壤有機(jī)碳各組分含量，單施無機(jī)肥耕作層土壤有機(jī)碳增加約42.05%～ 60.23%，無機(jī)肥和有機(jī)肥配施耕作層土壤有機(jī)碳增加約70.35%，配施效果優(yōu)于單施化肥。李輝信等（2006）、袁穎紅等（2007）555-557和徐香茹等（2015）759研究表明長(zhǎng)期施肥對(duì)土壤有機(jī)碳含量的影響主要表現(xiàn)在表層，有機(jī)肥和無機(jī)肥長(zhǎng)期配施能顯著增加土壤總有機(jī)碳和有機(jī)碳組分含量，這與本研究的結(jié)果一致。Zhang et al.（2012）研究也表明，施肥可以顯著提高紅壤性水稻土的碳生物量。主要原因可能一是有機(jī)肥本身含有大量有機(jī)碳，直接提高了系統(tǒng)的碳輸入量，因而土壤有機(jī)碳幅度較大；二是在南方紅壤地區(qū)，由于氣溫高，土壤生物循環(huán)旺盛，有機(jī)質(zhì)分解快，施用有機(jī)肥為微生物提供了能源，加速了土壤生物活動(dòng)，促進(jìn)了土壤有機(jī)碳形成（Plante et al.，2004）。目前有關(guān)施肥對(duì)紅壤性水稻土有機(jī)碳組分影響的研究文獻(xiàn)較少，不同研究結(jié)果差異的根本原因需要進(jìn)一步探索。

表3　長(zhǎng)期施肥對(duì)紅壤性雙季水稻產(chǎn)量的影響Table 3 Effect of long-term fertilization on double-rice yield of reddish paddy soil kg·hm-2

研究土壤活性有機(jī)碳和碳庫管理指數(shù)能明確土壤管理和施肥的科學(xué)性（徐明崗等，2006）464，是描述土壤質(zhì)量和評(píng)價(jià)土壤管理水平的良好指標(biāo)（汪吉東等，2007）。已有研究認(rèn)為，土壤不同形態(tài)碳素含量和碳庫管理指數(shù)的變化程度與耕作方式和施肥等農(nóng)業(yè)管理措施密切相關(guān)（苗淑杰等，2009）。本研究結(jié)果表明，連續(xù)施肥33年后，施肥處理對(duì)紅壤性水稻土耕作層和犁底層活性碳含量有不同的影響，單施無機(jī)肥對(duì)土壤耕作層和犁底層活性碳含量的影響均不顯著，有機(jī)肥和無機(jī)肥配施對(duì)土壤耕作層和犁底層活性碳含量的影響均顯著。吳小丹等（2008）研究表明有機(jī)肥和無機(jī)肥配施處理的土壤活性有機(jī)質(zhì)的增幅顯著高于單施無機(jī)肥處理，表明長(zhǎng)期施肥有利于土壤活性有機(jī)質(zhì)各組分的積累。王彩絨等（2000）研究也表明，長(zhǎng)期單施無機(jī)肥對(duì)土壤易氧化有機(jī)質(zhì)含量影響不明顯，有機(jī)肥和無機(jī)肥配施能明顯增加土壤易氧化有機(jī)質(zhì)含量。因此，有機(jī)肥和無機(jī)肥的配施是一項(xiàng)有效的農(nóng)作管理措施。另外，本研究結(jié)果表明，長(zhǎng)期施肥處理增加了耕作層和犁底層土壤碳庫管理指數(shù)，各施肥處理的土壤碳庫管理指數(shù)均大于100，單施無機(jī)肥對(duì)土壤碳庫管理指數(shù)均無顯著影響，有機(jī)肥和無機(jī)肥的配施對(duì)土壤碳庫管理指數(shù)影響顯著。

3.2長(zhǎng)期施肥對(duì)紅壤性水稻土水稻產(chǎn)量的影響

施肥是調(diào)控農(nóng)田系統(tǒng)生產(chǎn)力的重要手段，有助于提高土壤基礎(chǔ)地力和生產(chǎn)力的持續(xù)性（Nayak et al.，2012；Premi et al.，2013），有機(jī)肥和無機(jī)肥配施兼顧兩者的優(yōu)勢(shì)。侯紅乾等（2011）研究指出，有機(jī)肥和無機(jī)肥配施處理產(chǎn)量均高于單施化肥處理，高量有機(jī)肥配施無機(jī)肥更有利于稻田長(zhǎng)期增產(chǎn)，水稻年產(chǎn)量比不施肥增產(chǎn)65.4%～71.5%，比施無機(jī)肥增產(chǎn)3.9%～7.8%。本研究表明，各施肥處理的雙季水稻晚稻產(chǎn)量高于早稻產(chǎn)量，一方面這可能與早稻施用的有機(jī)肥在晚稻殘留有關(guān)（董春華等，2014）197，另一方面這可能與晚稻對(duì)施肥響應(yīng)較大有關(guān)（李忠芳等，2010）；施肥處理雙季水稻年產(chǎn)量高于對(duì)照，有機(jī)肥和無機(jī)肥配施的雙季水稻年產(chǎn)量增幅最大，效果最好，原因可能是施用無機(jī)肥有利于提供稻田土壤速效養(yǎng)分，施用有機(jī)肥有利于改善土壤理化特性和持續(xù)提供土壤養(yǎng)分（沈善敏，1984），從而有利于水稻生長(zhǎng)，增加水稻產(chǎn)量。這與吳煥煥等（2014）的研究結(jié)果一致。

4　結(jié)論

長(zhǎng)期施用肥料，有機(jī)肥與無機(jī)肥配施能明顯提高紅壤性水稻土土壤微生物量碳、可溶性有機(jī)碳、活性有機(jī)碳、顆粒有機(jī)碳含量以及碳庫管理指數(shù)；單施無機(jī)肥對(duì)紅壤性水稻土總有機(jī)碳、有機(jī)碳各組分、碳庫管理指數(shù)的影響不顯著。不同施肥處理紅壤性水稻土耕作層總有機(jī)碳、有機(jī)碳各組分含量均高于犁底層；在耕作層和犁底層有機(jī)肥和無機(jī)肥配施效果均優(yōu)于單施無機(jī)肥。各施肥處理的雙季水稻年產(chǎn)量順序?yàn)镹PKM＞NPK＞NP＞N＞CK，有機(jī)肥和無機(jī)肥配施的雙季水稻年產(chǎn)量增幅最大，晚稻產(chǎn)量高于早稻產(chǎn)量。

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Effects of Long-term Fertilization on the Carbon Management Index and Double Rice Yield in Red Paddy Soils

ZHANG Wenfeng1，YUAN Yinghong1，2?，ZHOU Jihai1，RUI Shaoyun1，LI li1，LI Daming2，HUANG Qianru2，CHENG Yanhong2
1.Institute of Ecological & Environmental Science，Nanchang Institute of Technology，Nanchang 330099，China；2.Jiangxi Institute of Red Soil，Jinxian 331717，China

Abstract：Agricultural soil carbon storage and carbon sequestration are the important issue of global change and carbon cycle.Paddy soil is major using types of agricultural soil in China.Soil labile organic carbon and carbon management index （CMI） are a good indicator to describe soil quality and evaluate soil management level.So study of the effects of the long-term fertilization on soil labile organic carbon，soil carbon management index in red paddy soil and rice yield has important practical significance.Based on the 33-year field experiment，research was conducted on effects of different fertilization on carbon management index and double rice yield in red paddy soil.Five treatments were set in the experiment，which included control （CK），N fertilizer （N），combined application of N and P fertilizer （NP），combined application of N，P and K fertilizer （NPK），combined application of inorganic and organic fertilizer （NPKM）.The results indicated that the order of soil organic carbon，the labile organic carbon and carbon management index in different fertilizations was NPKM＞NPK＞NP＞N＞CK in red paddy soil.The content of soil organic carbon increased by 42.05%～60.23% in application of chemical fertilizer treatments，and which increased by 70.35% in NPKM treatment.The application of chemical fertilizer had no significant effect on content of soil labile organic carbon，but NPKM treatment had significant effect on them.Compared with CK，the content of soil microbial biomass carbon，dissolved organic carbon，labile organic carbon and particulate organic carbon in different treatments increased by 13.19%～67.70%、2.11%～23.41%、2.42%～99.37%、8.18%～31.27% respectively，and the effect of combined application of organic and inorganic fertilizers is better than that of single fertilizer application.Soil carbon management index had increased in different degrees in long-term fertilization treatments，the application of chemical fertilizer had no significant effect on carbon management index，but NPKM treatment had significant effect on them.The order of annual production of double rice in different fertilization treatments was NPKM＞NPK＞NP＞N＞CK，the maximum annual yield of double rice increased by 109.87%～118.8% in NPKM treatment，and the rice yield of late rice was higher early rice.Therefore，the combined application of organic and inorganic fertilizers played an important role in the high and stable yield of rice and the improvement of carbon pool management index.

Key words：long-term fertilization； red paddy soil； labile organic carbon； carbon management index； rice yield

DOI：10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.04.004

中圖分類號(hào)：S157.4+1； X144

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-5906（2016）04-0569-07

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41461050）；江西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（20142BAB204016）；南昌工程學(xué)院2015年大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目

作者簡(jiǎn)介：張文鋒（1990年生），男，碩士研究生，主要從事水土保持研究。E-mail:zwf9017@163.com

*通信作者。E-mail:yhyuan@ nit.edu.cn

收稿日期：2016-01-31