孫小花，?？×x，趙 剛

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院馬鈴薯研究所， 甘肅 蘭州 730070； 2.甘肅農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院， 甘肅 蘭州 730070；3.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院旱地農(nóng)業(yè)研究所， 甘肅 蘭州 730070)

土壤有機碳(soil organic carbon，SOC)作為土壤結(jié)構(gòu)保持、養(yǎng)分循環(huán)供應(yīng)及土壤微環(huán)境的核心物質(zhì)對作物生長發(fā)育具有重要意義[1-2]，也是反映土壤質(zhì)量或土壤健康的一個重要指標[3]。土壤有機碳庫的動態(tài)平衡直接影響土壤肥力的保持與提高，進而影響作物產(chǎn)量水平[4]。而土壤有機碳庫的變化是一個漫長的過程，因此，越來越多的關(guān)注轉(zhuǎn)向能夠響應(yīng)短期農(nóng)作措施影響的活性有機碳(labile organic carbon， LOC)組分[1,5-6]，因其具有移動快、穩(wěn)定性差、易氧化、礦化的特性，在指示土壤碳庫變化上比總有機碳更靈敏，可作為快速判斷碳庫變化及改善土壤質(zhì)量的有效手段[7]。國內(nèi)外的研究者多傾向于用易氧化有機碳(easily oxidized organic carbon，EOOC)和顆粒有機碳(particu1ate organic carbon，POC)作為表征土壤碳庫周轉(zhuǎn)和變化的指示物[6,8]。它們作為土壤有機碳庫的重要組成部分，可以在土壤全碳發(fā)生變化之前反映土壤的微小變化，并且直接參與土壤生物化學轉(zhuǎn)化過程，作為土壤微生物生命活動的能源，對土壤養(yǎng)分的有效化具有重要作用，能更好地反映土壤質(zhì)量變化、營養(yǎng)元素循環(huán)和轉(zhuǎn)化速率等[9-10]。近年來，對于土壤易氧化有機碳和顆粒有機碳的變化國內(nèi)外已有部分研究。劉正剛等[11]研究表明土壤易氧化有機碳與總有機碳含量顯著正相關(guān)，隨土層深度的加深而遞減，且土地利用變化對土壤易氧化有機碳并沒有顯著影響。Majumder等通過研究不同施肥處理對土壤有機碳庫的影響，認為土壤易氧化有機碳的測定成本低廉，容易實現(xiàn)，可以作為評價土壤質(zhì)量和作物產(chǎn)量的良好指標[12-13]。土壤顆粒有機碳也可用作評價土壤質(zhì)量變化和固碳能力的有效指標，其對管理措施的響應(yīng)很敏感[14]，可作為土壤活性有機碳的組分和量度指標[15]，也可作為有機碳長期變化的累積性指標[16]。因此，了解土壤有機碳庫數(shù)量、質(zhì)量及其變化特征對認知農(nóng)田生態(tài)效應(yīng)、機制及其效果評價具有重要意義。

同時，合理的施肥對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)意義重大，Anonym指出，如果不重視過量施肥帶來的環(huán)境威脅，將造成災難性的后果[17]。氮肥對夏玉米等大秋作物而言，合理的施用量尤為重要。金繼運等[18]研究結(jié)果表明，高淀粉玉米和普通玉米在施氮量195 kg·hm-2時可獲得最高產(chǎn)量；趙營等[19]綜合考慮產(chǎn)量、氮肥利用率、養(yǎng)分運轉(zhuǎn)及環(huán)境污染等因素，推薦陜西省扶風縣最優(yōu)施氮量為125 kg·hm-2；王俊忠等[20]在河南省溫縣研究認為，夏玉米高產(chǎn)田推薦施氮量應(yīng)控制在300 kg·hm-2以內(nèi)；王宜倫等[21]認為，河南省夏玉米超高產(chǎn)田的適宜施氮量為255～300 kg·hm-2。由此可見，氮肥合理施肥量具有區(qū)域特點，與當?shù)赝寥?、氣候、栽培等因素有關(guān)。本研究以黃土高原半干旱偏潤區(qū)不同前茬復播夏玉米及農(nóng)田土壤為對象，通過田間試驗，分析不同前茬與施氮量對夏玉米產(chǎn)量、土壤有機碳庫的影響，探討不同前茬下施氮對農(nóng)田土壤總有機碳及活性有機碳(易氧化有機碳和顆粒有機碳)的影響，旨在為建立合理的施肥制度，提高農(nóng)田土壤肥力與實現(xiàn)資源的可持續(xù)利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在甘肅省鎮(zhèn)原縣上肖鄉(xiāng)甘肅省農(nóng)業(yè)科學院鎮(zhèn)原旱地農(nóng)業(yè)試驗站(35°30′N，107°29′E)進行，海拔1 254 m，無霜期165 d，年平均溫度8.3℃，≥10℃積溫為2 722℃，多年平均降雨量500 mm。降雨季節(jié)短而集中，主要分布在7—9月，占全年降水量的50%～70%。試驗地土壤容重1.35 g·cm-3，肥力中等，田間最大持水量21.8%。供試夏玉米品種選擇當?shù)貜筒ブ髟云贩N金頓302。供試田土壤基本理化性狀見表1。

1.2 試驗設(shè)計

分別布設(shè)以冬油菜(試驗Ⅰ)和冬小麥(試驗Ⅱ)為前茬，進行夏玉米不同氮肥處理試驗。

田間試驗為單因素隨機區(qū)組排列，在冬油菜茬/冬小麥茬口下，P、K肥固定，設(shè)置3個N肥處理：(1) 不施氮(N0(CK)：純N 0 kg·hm-2)；(2) N120：純N 120 kg·hm-2；(3) N240：純N 240 kg·hm-2。每個處理3次重復，隨機排列。帶幅100 cm，膜面70 cm，膜間30 cm，膜上種植2行，行距50 cm，株距33.3 cm，每公頃留苗60 000株。每小區(qū)長5 m，寬3 m。各小區(qū)間、區(qū)組間均留0.5 m走道。試驗地周邊設(shè)2 m保護行。冬油菜茬2013年6月10日播種，同年9月15日收獲，生育期97 d；冬小麥茬2013年6月19日播種，同年9月27日收獲，生育期100 d。地膜覆蓋處理為全膜覆蓋，膜寬120 cm、膜厚0.008 mm (聚乙烯材料，甘肅天水天寶塑業(yè)有限責任公司)。施過磷酸鈣375 kg·hm-2(含P2O512%)、硫酸鉀225 kg·hm-2(含K2O 50%)。所有肥料在播種時一次施入，不再追肥。

表1 供試田土壤基本理化性狀 Table 1 Basic physical-chemical properties of experiment field

1.3 土壤樣品采集與處理

1.3.1 冬油菜茬 分別于出苗(6月17日)、拔節(jié)期(7月1日)、抽雄期(7月28日)、開花期(8月5日)、吐絲期(8月15日) 、成熟期(9月15日) 進行土壤樣品采集。

1.3.2 冬小麥茬 分別于出苗(6月27日)、拔節(jié)期(7月15日) 、抽雄期(8月11日)、開花期(8月18日)、吐絲期(8月28日)、成熟期(9月27日) 進行土壤樣品采集。

田間采樣時，土壤濕度適宜，按蛇形采樣法每小區(qū)隨機采集3點，采樣深度30 cm。土樣放于塑料自封袋中帶回，除去動植物殘體、沙礫，同一小區(qū)的樣品混勻作為一個土壤樣品。室內(nèi)自然風干，分別過0.15 mm、0.25 mm、2 mm篩備用。

1.4 分析方法

1.4.1 土壤總有機碳測定 采用外加熱重鉻酸鉀-硫酸氧化-滴定法測定[22]。稱取過0.15 mm篩孔的風干土樣0.500 g，加入5 mL 0.80 mol·L-1K2Cr2O7標準溶液，再加入5 mL濃H2SO4。將試管放于170℃～180℃的油浴鍋中加熱5 min，后將試管中溶液倒入250 mL三角瓶中，定容至100 mL。加入鄰菲羅啉指示劑3滴。用標準的0.2 mol·L-1FeSO4滴定。記下FeSO4滴定體積(V)，計算土壤總有機碳含量。

1.4.2 易氧化活性有機碳測定 采用高錳酸鉀氧化法測定[23]。土壤樣品經(jīng)研磨過0.25 mm篩孔，根據(jù)土壤總有機碳含量，計算含有15 mg碳的土壤樣品量作為待測樣品的稱樣重，然后將樣品轉(zhuǎn)移至50 mL離心管中，向離心管中加入25 mL濃度為333 mmol·L-1的高錳酸鉀溶液，振蕩1 h，然后在轉(zhuǎn)速2 000 rpm下離心5 min，將上清液用去離子水以1∶250 倍稀釋，吸取1 mL上清液轉(zhuǎn)移至250 mL容量瓶中，加去離子水至250 mL，稀釋樣品用分光光度計在565 nm處測定吸光值，配制高錳酸鉀標準曲線。易氧化活性有機碳計算公式為：

易氧化有機碳/mg·kg-1=

1.4.3 顆粒有機碳測定[24-25]根據(jù)Cambardella等的方法，并作了一些改進。具體方法為：稱取過2 mm篩孔的風干土20.00 g，加入100 mL 5 g·L-1的(NaPO3)6水溶液，手搖15 min，再震蕩(90 r·min-1)18 h。把土壤懸液過53 μm篩，反復用蒸餾水沖洗，把所有留在篩子上的物質(zhì)，在60℃下過夜烘干稱量，計算這些部分占整個土壤樣品質(zhì)量的比例為顆粒有機碳所占比例。通過分析烘干樣品中有機碳含量，換算為單位質(zhì)量土壤樣品的對應(yīng)組分有機碳含量即為土壤的顆粒有機碳含量。

夏玉米產(chǎn)量的測定：于每個試驗小區(qū)隨機選取兩行夏玉米，測定夏玉米籽粒的鮮重及含水量(105℃烘1 h，殺青，70℃下烘72 h) ，最后折算到每公頃的產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用SPSS 16.0進行單因素方差分析，不同處理差異顯著性的多重比較采用最小顯著差異(LSD0.05)法。各圖表中的數(shù)據(jù)均為3次重復的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同前茬與施氮量對夏玉米產(chǎn)量的影響

如表2所示，冬油菜茬與冬小麥茬N120和N240處理中的夏玉米產(chǎn)量均顯著高于CK(N0)(P<0.05)，而冬油菜茬N120處理與CK差異不顯著(P>0.05)。冬油菜茬N120和N240處理較CK分別增產(chǎn)9.76%和24.88%，冬小麥茬N120和N240處理較CK分別增產(chǎn)12.56%和22.50%。冬小麥茬N120處理中的夏玉米產(chǎn)量顯著高于N0處理(平均高529.15 kg·hm-2)，而冬油菜茬差異不顯著?？偟膩砜?，冬油菜茬的夏玉米產(chǎn)量均高于相同處理下的冬小麥茬的產(chǎn)量，這可能與冬小麥茬夏玉米播種較遲，前期營養(yǎng)生長過快，后期生殖生長不足，導致夏玉米減產(chǎn)有關(guān)。從產(chǎn)量構(gòu)成看，不論是冬油菜茬還是冬小麥茬，施氮均顯著增加了穗粒數(shù)和千粒重(P<0.05)，且隨施氮量的增加而增加。

表2 不同前茬與施氮量對夏玉米籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響 Table 2 Effects of fore-rotation and N-fertilizer application on yield and its components in summer maize

注：同一茬口的同列數(shù)據(jù)后標以不同字母者表示在P<0.05水平上差異顯著。

Note: data in the same column with different letters indicate significant difference at 0.05 level.

2.2 不同前茬與施氮量對土壤有機碳庫的影響

2.2.1 對土壤總有機碳(TOC)的影響 不同前茬與施氮量處理中夏玉米各生育期0～30 cm 土層土壤總有機碳含量見圖1。由圖1可知，不論是冬油菜茬還是冬小麥茬施氮均增加了土壤總有機碳的含量，但差異不顯著。與CK(N0)相比，冬油菜茬N120與N240處理土壤TOC分別高出0.04～0.31 g·kg-1與0.18～0.68 g·kg-1；冬小麥茬N120與N240處理土壤TOC分別高出0.07～0.37 g·kg-1與0.13～0.76 g·kg-1。

注：(A)為冬油菜茬；(B)為冬小麥茬；下同。
Note: (A)-winter rape crops rotation; (B)-winter wheat crops rotation; the same as below.

圖1 不同前茬與施氮量下夏玉米各生育期0～30 cm土層土壤總有機碳含量

Fig.1 Total soil organic carbon in the 0～30 cm soil layer under different fore-rotation and N-fertilizer application

同一茬口不同處理間夏玉米田土壤TOC含量為N240>N120>N0，但處理間差異不顯著(P>0.05)，表明氮肥的施用能夠促進土壤有機碳的積累。不同施氮處理間比較均表現(xiàn)為N240處理含量大于N120處理，說明高氮有利于土壤有機碳的積累。夏玉米各生育期土壤TOC含量變化除冬油菜茬成熟期N240與N0差異顯著外(P<0.05)，其余時期差異均不顯著(P>0.05)。

不同茬口間TOC含量有著相同的變化趨勢，但冬油菜茬的TOC含量高于冬小麥茬，其中N0、N120和N240處理冬油菜茬土壤TOC含量分別高于冬小麥茬1.07～1.70、1.07～1.93 g·kg-1和0.77～1.60 g·kg-1。這可能一方面是由于冬油菜屬于直根系作物，其根系生長較深，可達土層深度20～40 cm，從而導致20 cm以下土層有機碳含量較高；另一方面是由于冬油菜茬夏玉米較冬小麥茬提前播種10 d左右，作物殘茬的累積、分解對土壤有機碳養(yǎng)分增加的作用時間較長。

2.2.2 對土壤易氧化有機碳(EOOC)含量的影響 用化學氧化方法測定的易氧化有機碳是土壤中有效性較高、移動較快、易氧化、易被土壤微生物分解利用、能直接供給作物養(yǎng)分的有機碳，可用于指示土壤有機碳在短期內(nèi)的變化特征，是反映土壤有機碳有效性和土壤質(zhì)量的重要指標。不同前茬與施氮量處理下土壤易氧化有機碳含量的變化如圖2、圖3所示。由圖2、圖3可知：不同前茬與施氮量處理下土壤EOOC含量隨著夏玉米生長進程發(fā)生變化，兩種不同前茬下，從出苗至成熟期土壤EOOC含量隨著施氮量的增加而增加。冬油菜茬土壤EOOC含量在開花至成熟期處理間差異較大，N240處理顯著高于N0和N120處理(P<0.05)，N0和N120處理差異不顯著(P>0.05)；冬小麥茬土壤EOOC含量在抽雄至成熟期處理間有差異，N240處理顯著高于N0處理(P<0.05)，N0和N120處理差異不顯著(P>0.05)。由圖3可知，冬油菜茬中在夏玉米整個生育期內(nèi)，土壤EOOC含量從出苗開始緩慢降低，到開花期達到最低，之后逐漸增大，各施氮處理變化趨勢一致；冬小麥茬土壤EOOC含量從出苗開始緩慢降低，到抽雄期達到最低，之后逐漸增大，其中N240處理整個生育期變化較N0和N120處理平穩(wěn)。表明氮肥的施用能夠促進土壤易氧化有機碳的積累，且隨施氮量的增大而增大。夏玉米出苗時期土壤EOOC含量較高，開花前后降到最低值，之后又逐漸增大，這可能與夏玉米田苗期土壤溫度高，微生物活動頻繁，此期田間管理措施較多等有關(guān)。

圖2 不同前茬與施氮量下夏玉米各生育期0～30 cm土層土壤易氧化有機碳含量

Fig.2 Easily oxidized soil organic carbon in the 0～30 cm soil layer under different fore-rotation and N-fertilizer application

2.2.3 對土壤顆粒有機碳(POC)含量的影響 土壤顆粒有機碳(POC)是與土壤砂粒組分結(jié)合的那部分有機碳，通常由未分解或半分解的動植物和根系殘體組成，在土壤中周轉(zhuǎn)速度較快，對表層土壤中植物殘體的積累和根系分布的變化非常敏感，最易受土壤管理方式的影響，被作為土壤有機碳庫變化的早期預示指標，是活性較高的有機碳庫，在土壤碳、氮循環(huán)中有著重要的作用。由圖4、圖5可知，不同前茬土壤POC含量變化趨勢迥異，冬油菜茬在拔節(jié)期和成熟期、冬小麥茬在開花后N0和N240處理差異顯著(P<0.05)，但N0和N120、N120和N240處理間差異不顯著(P>0.05)，兩種前茬下其他生育期各處理間差異均不顯著；不同茬口間比較，從夏玉米出苗到成熟，冬油菜茬土壤POC含量高于冬小麥茬0.05～0.27 g·kg-1。這可能是由于冬油菜茬夏玉米播種較冬小麥茬早，作物根系殘茬、有機物料分解較多有關(guān)。

圖3 不同前茬與施氮量下夏玉米各生育期0～30 cm土層土壤易氧化有機碳動態(tài)變化 Fig.3 Dynamic changes of easily oxidized soil organic carbon in the 0～30cm soil layer under different fore-rotation and N-fertilizer application

圖4 不同前茬與施氮量下夏玉米各生育期0～30 cm土層土壤顆粒有機碳含量

Fig.4 Particulate organic carbon in the 0～30 cm soil layer under different fore-rotation and N-fertilizer application

圖5 不同前茬與施氮量下夏玉米各生育期0～30 cm土層土壤顆粒有機碳動態(tài)變化

Fig.5 Dynamic changes of particulate organic carbon in the 0～30 cm soil layer under different fore-rotation and N-fertilizer application

2.3 不同前茬與施氮量對土壤有機碳組分的貢獻

采用下式計算不同施氮量處理下土壤中增加的總有機碳進入不同有機碳組分的比例：

式中，Noc為施氮處理土壤中某組分有機碳含量；CKoc為對照處理土壤中某組分有機碳含量；Ntoc為施氮處理土壤總有機碳含量；CKtoc為對照處理土壤總有機碳含量。

與土壤總有機碳含量相比，各組分有機碳對總有機碳的貢獻率可以指示土壤有機碳活性強度，能更好反映出不同施肥措施對土壤碳轉(zhuǎn)化的影響。分析結(jié)果表明(表3)，N120、N240兩種不同施氮處理均有利于土壤有機碳的轉(zhuǎn)化。冬油菜茬中，N120、N240處理對EOOC的貢獻率分別為0.34%～0.92%、0.43%～2.63%，對POC的貢獻率分別為10.14%～36.25%、13.29%～51.41%；冬小麥茬，N120、N240處理對EOOC的貢獻率分別為0.48%～3.45%、0.54%～1.83%，對POC的貢獻率分別為10.51%～17.84%、12.57%～23.40%。這兩種施肥模式對EOOC的貢獻較小，僅為0.34%～3.45%，對POC的貢獻為10.14%～51.41%，這一結(jié)果表明施氮有利于增加黃土高原半干旱偏潤區(qū)農(nóng)田土壤中POC的比例。

表3 施氮對不同組分有機碳的貢獻率/%Table 3 Contribution rate of increased soil organic carbon within different organic carbonfractions under different N-fertilizer application

3 討 論

3.1 不同前茬與施氮量對夏玉米產(chǎn)量的影響

在農(nóng)田生產(chǎn)條件下，作物生長發(fā)育受水、肥、氣、熱及栽培管理措施等因素的影響，在栽培管理措施相對一致的情況下，肥料投入對于作物增產(chǎn)起著不可替代的基礎(chǔ)性作用[26-27]。本試驗結(jié)果表明，N120和N240處理顯著增加了夏玉米產(chǎn)量，而N0處理對夏玉米產(chǎn)量沒有影響，兩者間的關(guān)系呈直線型。與高肖賢等[28]研究的拋物線型不一致，可能因為其氮肥施用量范圍(0～451、0～331kg·hm-2)偏高。N0處理的增產(chǎn)效果不顯著，這可能與試驗時間較短，前茬作物殘茬、秸稈、根系等的腐解率較低有關(guān)。N120處理的產(chǎn)量高于N240處理，這可能是高氮處理促進了前茬根系的分解與加快后茬作物生物量的積累的交互作用導致的，總之，施氮處理促進了土壤中有效養(yǎng)分的釋放以供夏玉米生長需要。本研究結(jié)果表明，在黃土高原半干旱偏潤區(qū)中等肥力土壤上施氮量為240kg·hm-2時可獲得最高產(chǎn)量。

3.2 不同前茬與施氮量對土壤總有機碳(TOC)的影響

土壤TOC含量是土壤、氣候、植被覆蓋和人為干擾等多重因素的綜合作用下有機碳輸入與輸出的動態(tài)平衡的結(jié)果。土壤TOC主要來源于動植物、微生物殘體、根系分泌物等[29]。土壤TOC含量直接影響土壤肥力水平和作物產(chǎn)量的高低[1]，因此增加農(nóng)田土壤碳庫儲量，對提高土壤生產(chǎn)力具有重要意義。而施化肥通過增加作物生物量從而引起土壤TOC含量增加[30]，一方面由于它們可以增加作物產(chǎn)量，從而使更多作物殘茬還田；另一方面因肥料本身含有碳，可向土壤直接輸入有機碳。本試驗結(jié)果表明不論是冬油菜茬還是冬小麥茬施氮均顯著增加了土壤TOC的含量，以N240處理增幅最高。同一茬口不同處理間夏玉米田土壤TOC含量為N240>N120>N0，但處理間差異不顯著(P>0.05)，表明氮肥的施用能夠促進TOC的積累，不施氮對土壤TOC的累積作用不明顯，這可能與本文試驗時間較短有關(guān)。

3.3 不同前茬與施氮量對土壤易氧化有機碳(EOOC)的影響

土壤EOOC可表征土壤物質(zhì)循環(huán)特征，作為土壤潛在生產(chǎn)力和土壤管理措施變化引起土壤有機質(zhì)變化的早期指標[31]。EOOC在指示土壤質(zhì)量和肥力變化時比TOC更靈敏，可及時反映土壤肥力和物理性質(zhì)的變化；而難分解或穩(wěn)定的土壤有機碳可能更適合于反映土壤固碳特征的主要部分。本試驗表明，不同前茬與施氮量處理下土壤EOOC含量隨著夏玉米生長進程的推進發(fā)生變化，兩種不同前茬下，從出苗至成熟期土壤EOOC含量隨著施氮量的增加而增加。夏玉米出苗期土壤EOOC含量較高，開花前后降到最低值，之后又逐漸增大，這可能與夏玉米苗期土壤溫度高，微生物活動頻繁，此期田間管理措施較多等有關(guān)，作物殘茬和化肥活性組分進入土壤后易被分解利用，使得土壤中EOOC含量上升。

3.4 不同前茬與施氮量對土壤顆粒有機碳(POC)的影響

顆粒有機碳(POC)是土壤中相對活躍的有機碳庫[32]，是土壤有機質(zhì)中的非保護性組分，其性質(zhì)不穩(wěn)定，易被微生物利用、分解，其主要來自于植物殘渣，對施肥比較敏感[33]。本研究結(jié)果表明，不同前茬土壤POC含量變化不同，冬油菜茬在拔節(jié)期和成熟期、冬小麥茬在開花后N0和N240處理差異顯著(P<0.05)，但N0和N120、N120和N240處理間差異不顯著(P>0.05)，兩種前茬下其他生育期各處理間差異不顯著；N120、N240處理較N0處理土壤POC含量明顯增大，這與Ouédraogo[34]等研究結(jié)果不一致，Ouédraogo等研究認為，有機肥能增加土壤POC含量，但單施氮肥不利于有機質(zhì)的積累，會引起POC含量降低。這可能是由于研究區(qū)域土壤、氣候、植被覆蓋和人為干擾等不同所致。

3.5 不同前茬與施氮量對土壤有機碳組分的貢獻

土壤EOOC和POC分配比例綜合了土壤有機碳絕對含量與其組分有機碳含量，排除了有機碳總量的差異，該指標可以表明不同土地管理方式下土壤有機碳的穩(wěn)定強度。袁穎紅等[35]的研究結(jié)果表明，有機肥及有機肥與化肥配施有利于提高土壤POC分配比例，而本研究表明，施氮也有利于提高黃土高原半干旱偏潤區(qū)農(nóng)田土壤中POC對總有機碳的貢獻率。POC的分配比例一般在10%以上[36]，可高達30%～85%[37]，本研究N120、N240處理對土壤POC的貢獻率分別為10.14%～36.25%、12.57%～51.41%，貢獻率相對不高，這可能與POC屬于非保護性有機質(zhì)，表層土壤在耕作過程中易于礦化損失有關(guān)。

4 結(jié) 論

在兩種不同前茬下施氮均提高了黃土高原半干旱偏潤區(qū)農(nóng)田土壤總有機碳(TOC)、易氧化有機碳(EOOC)、顆粒有機碳(POC)的含量，且以施氮量240 kg·hm-2(N240)促進效果最為顯著。冬油菜茬土壤總有機碳、易氧化有機碳、顆粒有機碳的含量較冬小麥茬高。施氮對各有機碳組分貢獻較大，其中以顆粒有機碳對施肥響應(yīng)最明顯，可以作為施肥管理措施下土壤有機碳變化的有效指示碳庫。因此，適當施用氮肥是短期內(nèi)快速提升土壤有機碳水平、增加土壤肥力的有效措施。

[2] Lal R. Forest soils and carbon sequestration[J]. Forest Ecology and Management, 2005,220(1-3):242-258.

[3] 龔 偉,顏曉元,蔡祖聰,等.長期施肥對小麥-玉米作物系統(tǒng)土壤顆粒有機碳和氮的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學報,2008，19(11)：2375-2381.

[4] 趙麗娟,韓曉增,王守宇,等.黑土長期施肥及養(yǎng)分循環(huán)再利用的作物產(chǎn)量及土壤肥力變化Ⅳ.有機碳組分的變化[J].應(yīng)用生態(tài)學報,2006,17(5):817-821.

[5] Partyka T, Hamkalo Z. Estimation of oxidizing ability of organic matter of forest and arable soil[J]. Zemdirbvste-Agriculture, 2010,97(1):33-40.

[6] Vieira FCB, Bayer C, Zanatta JA, et al. Carbon management index based on physical fractionation of soil organic matter in an Acrisol under long-term no-till cropping systems[J]. Soil and Tillage Research, 2007,96(1):195-204.

[7] Leifeld J, K?gel-Knabner I. Soil organic matter fractions as early indicators for carbon stock changes under different land-use[J]. Geoderma, 2005,124(1/2):143-155.

[8] Tirol-Padre A, Ladha J K. Assessing the reliability of permanganate-oxidizable carbon as an index of soil labile carbon[J]. Soil Science Society of American Journal, 2004,68(3):969-978．

[9] Saviozzi A, Levi Minzi R, Cardelli R, et al. A comparison of soil quality in adjacent cultivated, forest and native grassland soils[J]. Plant and Soil, 2001,233(2):251-259.

[10] 王清奎,汪思龍,馮宗煒,等.土壤活性有機質(zhì)及其與土壤質(zhì)量的關(guān)系口[J].生態(tài)學報,2005,25(3):513-519.

[11] 劉正剛,裴柏洋,王憲帥,等.岷江上游干旱河谷不同土地利用類型的土壤有機碳和易氧化態(tài)碳特征[J].水土保持研究,2011,18(3):24-27.

[12] Majumder B, Mandal B, Bandyopadhyay PK, et al. Soil organic carbon pools and productivity relationships for a 34 year old rice-wheat-jute agroecosystem under different fertilizer treatments[J]. Plant and Soil, 2007,297(1/2):53-67.

[13] Majumder B, Mandal B, Bandyopadhyay P K. Soil organic carbon pools and productivity in relation to nutrient management in a 20-year-old rice-ber seem agroeco system[J]. Biology and Fertility of Soils, 2008,44(3):451-461.

[14] 黃雪夏,唐曉紅,魏朝富,等.利用方式對紫色水稻土有機碳與顆粒態(tài)有機碳的影響[J]．生態(tài)環(huán)境,2007,16(4):1277-1281.

[15] Marriott EE, Wander M. Qualitative and quantitative differences in particulate organic matter fractions in organic and conventional farming systems[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2006,38(7):1527-1536.

[16] 于建光,李輝信,陳小云,等.秸稈施用及蚯蚓活動對土壤活性有機碳的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學報,2007,18(4):818-824.

[17] Anonym. Fertilized to death[J]. Nature, 2003,425:894-895.

[18] 金繼運,何 萍,劉海龍,等.氮肥用量對高淀粉玉米和普通玉米吸氮特性及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報,2004,10(6):568-573.

[19] 趙 營,同延安,趙護兵.不同供氮水平對夏玉米養(yǎng)分累積、轉(zhuǎn)運及產(chǎn)量的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報,2006,12(5):622-627.

[20] 王俊忠,黃高寶,張超男,等.施氮量對不同肥力水平下夏玉米碳氮代謝及氮素利用率的影響[J].生態(tài)學報,2009,29(4):2045-2052.

[21] 王宜倫.超高產(chǎn)夏玉米氮肥運籌效應(yīng)及其生理基礎(chǔ)研究[D].鄭州:河南農(nóng)業(yè)大學,2010.

[22] 魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法[M].北京:中國農(nóng)業(yè)科技出版社,2000:107-108,111-123.

[23] Lefroy R D B, Blair G J, Strong W M, et al. Changes in soil organic matter with cropping as measured by organic carbon fractions and 13C natural isotope abundance[J]. Plant Soil, 1993,155(1):155-156,399-402.

[24] Cambardella MR, Elliott ET. Particulate soil organic matter changes across a grassland cultivation sequence[J]. Soil Science Society of America Journal, 1992,56(3):777-783.

[25] 方華軍,楊學明,張曉平,等.東北黑土區(qū)坡耕地表層土壤顆粒有機碳和團聚體結(jié)合碳的空間分布[J].生態(tài)學報,2006,26(9):2847-2854.

[26] 呂 鵬,張吉旺,劉 偉,等.施氮量對超高產(chǎn)夏玉米產(chǎn)量及氮素吸收利用的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報,201l,17(4):852-860.

[27] 易鎮(zhèn)邪,王 璞,劉 明,等.不同類型氮肥與施氮量下夏玉米水、氮利用及土壤氮素表觀盈虧[J].水土保持學報,2006,20(1):63-67.

[28] 高肖賢,張華芳,馬文奇,等.不同施氮量對夏玉米產(chǎn)量和氮素利用的影響[J].玉米科學,2014,22(1):121-126.

[29] Liu L, Song C, Yan Z, et al. Characterizing the release of different composition of dissolved organic matter in soil under acid rain leaching using three-dimensional excitation-emission matrix spectroscopy[J]. Chemosphere, 2009,77(1):15-21.

[30] Gregorich E G, Ellert B H, Drury C F. Fertilization effects on soil organic matter turnover and corn residue C atorage[J]. Soil Science Society of America Journal, 1996,60(2)：472-476.

[31] Haynes R J. Labile organic matter fractions as central components of the quality of agricultural soils: an overview[J]. Advances in Agronomy, 2005,85:221-268.

[32] Conant RT, Six J, Paustian K. Land use effects on soil carbon fractions in the southeastern United States. II. changes in soil carbon fractions along a forest to pasture chronosequence[J]. Biology and Fertility of Soils, 2004,40(3):194-200.

[33] 佟小剛,黃紹敏,徐明崗,等.長期不同施肥模式對潮土有機碳組分的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報,2009,15(4):831-836．

[34] Ouédraogo E, Mando A, Stroosnijder L. Effects of tillage, organic resources and nitrogen fertilizer on soil carbon dynamics and crop nitrogen uptake in semi-arid West Africa[J]. Soil and Tillage Research, 2006,91:57-67.

[35] 袁穎紅,李輝信,黃欠如,等.長期施肥對水稻土顆粒有機碳和礦物結(jié)合態(tài)有機碳的影響[J].生態(tài)學報,2008,28(1):353-360．

[36] Carter MR, Kunelius HT, Angers DA. Soil structural form and stability, and organic matter under cool-season perennial grasses[J]. Soil Science Society of America Journal, 1994,58(4):1194-1199．

[37] Cambardella CA, Gajda AM, Doran JW, et al. Estimation of particulate and total organic matter by weight loss-on-ignition[C]//Lal R, Kimble J M, Follett RF, et al. Assessment methods for soil carbon. Boca Raton, Florida: The Chemical Rubber Company Press, 2001:349-359.