孫志朋，郭玉冰，劉建玲，蘇曉紅，廖文華，汪紅霞

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/河北省農(nóng)田生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 保定 071000；2.中國(guó)冶金地質(zhì)總局地球物理勘查院測(cè)試中心，河北 保定 071000；3.涿州市高官莊鎮(zhèn)人民政府，河北 涿州 072758）

土壤有機(jī)質(zhì)是體現(xiàn)土壤是否肥沃的標(biāo)志性指標(biāo)之一，其分解后可為植物生長(zhǎng)提供大量必需營(yíng)養(yǎng)元素［1-3］。施用有機(jī)肥可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，繼而提升土壤肥力［4-6］。李彥等［7］在潮土20 年定位試驗(yàn)的研究發(fā)現(xiàn)，施有機(jī)肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量與施肥時(shí)間呈正相關(guān)，且增長(zhǎng)速率呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)，單施化肥土壤有機(jī)質(zhì)有所降低。陳修斌等［8］在灌漠土上的研究結(jié)果為，有機(jī)肥化肥配施可顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，增幅達(dá)21.33%～29.96%。同樣王曉娟等［9］在壚土上發(fā)現(xiàn)高量有機(jī)肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的提升較低量處理提高4.10%～4.60%。

腐殖質(zhì)是有機(jī)質(zhì)的主體成分，約占有機(jī)質(zhì)的65%，其具有獨(dú)特的高分子結(jié)構(gòu)，土壤微生物不易分解利用，因此被認(rèn)定為土壤中較為穩(wěn)定的有機(jī)碳組分［10］。腐殖質(zhì)的重要組分之一是胡敏酸，富里酸不僅參與形成胡敏酸，同時(shí)又是其分解的產(chǎn)物。徐寧等［11］研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期施入有機(jī)肥化肥顯著提升土壤腐殖質(zhì)的含量，胡敏酸、富里酸的增加量分別達(dá)到44.18%，56.11%。另外王薇等［12］通過(guò)20 年定位試驗(yàn)也證明，施有機(jī)肥不僅提高土壤腐殖質(zhì)及其組成的含量，而且提高了土壤胡富比，且在等氮條件下，有機(jī)無(wú)機(jī)配施比常量施肥更能提高耕層土壤胡富比。

有機(jī)碳約占土壤有機(jī)質(zhì)的70%左右，它是土壤肥力的核心所在。施入有機(jī)肥可提升土壤中總有機(jī)碳含量，提升土壤碳的固定量［13］。高偉等［14］通過(guò)在旱作潮土上的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，連續(xù)多年施用化肥、有機(jī)肥和秸稈還田后，土壤有機(jī)碳總量顯著上升，增幅達(dá)11.10%～52.90%，并且發(fā)現(xiàn)土壤有機(jī)碳的施入量與固定量間表現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)性。郝小雨等［13］通過(guò)在黑土35 年長(zhǎng)期定位試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不施肥和施用化肥土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量均呈現(xiàn)虧損狀態(tài)，有機(jī)肥化肥配施土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量呈現(xiàn)盈余。Zhang等［15］計(jì)算出我國(guó)6種典型土壤的固碳效率，并提出年均碳投入量與固碳量呈極顯著的線性正相關(guān)性，6 種典型土壤的固碳效率在6.8%～31.0%之間。

施肥與土壤養(yǎng)分的積累和作物的產(chǎn)量息息相關(guān)，有機(jī)肥與化肥的配施比例及對(duì)作物的增產(chǎn)效果，一直是學(xué)者們關(guān)注的焦點(diǎn)話題［16-17］。長(zhǎng)期定位試驗(yàn)可以較為準(zhǔn)確地分析土壤養(yǎng)分的演變及產(chǎn)量效應(yīng)，為合理施肥提供重要的參考依據(jù)。目前對(duì)于土壤有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)影響的研究大都集中在糧食作物上，對(duì)于露地菜田的研究較少。潮褐土是太行山山前平原典型的土壤類型，該區(qū)域水分狀況良好，是作物高產(chǎn)的重要農(nóng)業(yè)區(qū)域。本研究利用潮褐土長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，探究露地菜田長(zhǎng)期施入有機(jī)肥、磷肥情況下，土壤腐殖質(zhì)及其組成、土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量、固存量、土壤凈固碳量的演變特征，探討外源碳物質(zhì)輸入與土壤有機(jī)碳的關(guān)系，為切實(shí)提高潮褐土土壤肥力、優(yōu)化施肥管理措施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地基本情況及供試材料

試驗(yàn)位于河北省保定市河北農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)基地（38°37′N，115°21′E）。該地屬暖溫帶半濕潤(rùn)半干旱季風(fēng)氣候帶，年均溫度為13.0 ℃，年平均日照時(shí)長(zhǎng)為2 700 h，年均無(wú)霜期165 ～210 d，年均降雨量532.0 mm，蒸發(fā)量1 758 mm。供試土壤為中壤偏重的潮褐土，初始土壤（2002 年）的物理化學(xué)性質(zhì)為：pH 7.50，有機(jī)質(zhì)17.90 g/kg，全氮1.00 g/kg，有效磷20.10 mg/kg，速效鉀170.90 mg/kg，腐殖酸3.85 g/kg，胡敏酸1.30 g/kg，富里酸2.55 g/kg。每年在春季、秋季種植2 茬蔬菜，春季種植菜豆，品種為‘美國(guó)冠軍’，秋季種植大白菜，品種為‘神農(nóng)綠幫菜’。由于試驗(yàn)區(qū)域重新規(guī)劃，于2012 年對(duì)試驗(yàn)地小區(qū)進(jìn)行平移，將小區(qū)表層土壤（0 ～20 cm）充分混勻后形成新的小區(qū)，面積縮減為4 m2。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)共包括有機(jī)肥（鮮重）3 個(gè)施入量處理：0、75、150 t/hm2（M0、M1、M2），磷肥3 個(gè)施入量處理：0、180、360 kg/hm2（P0、P1、P2），完全試驗(yàn)設(shè)計(jì)，各個(gè)處理分別為P0M0、P0M1、P0M2、P1M0、P1M1、P1M2、P2M0、P2M1、P2M2， 共計(jì)9 個(gè)處理，3 次重復(fù)，采用隨機(jī)區(qū)組排列。其中，有機(jī)肥自2003 年起隔年施用，有機(jī)肥類型為腐熟牛糞，含水量平均為65.0%，養(yǎng)分含量（干重）平均為N 1.40%、P2O50.65%、K2O 0.80%，有機(jī)質(zhì)平均含量45.08% ；化肥品種：尿素（N 46%），硫酸鉀（K2O 51%），過(guò)磷酸鈣（P2O516%）。豆角氮肥（N）、鉀肥（K2O）用量分別為75 kg/hm2、450 kg/hm2，作底肥施入。秋茬大白菜氮肥（N）、鉀肥（K2O）用量分別為450 kg/hm2、300 kg/hm2，磷鉀肥和2/3氮肥作底肥，1/3 氮肥在團(tuán)棵期作追肥施入［18］。

1.3 土壤樣品采集與分析

每年秋季收獲白菜后采用隨機(jī)取樣法選取6 個(gè)點(diǎn)位，采集0 ～20 cm 土層，混合均勻收袋，將土壤樣品風(fēng)干，研磨、過(guò)篩以備進(jìn)行測(cè)定分析。土壤有機(jī)質(zhì)測(cè)定采用重鉻酸鉀—外加熱法；土壤容重測(cè)定采用環(huán)刀法［19］；腐殖酸采用土壤腐殖質(zhì)組成修正法［20］。

有機(jī)碳儲(chǔ)量（t/hm2）= 土壤有機(jī)碳（g/kg）×土壤容重（g/cm3）×土層厚度（cm）×10-1［21］

有機(jī)碳固存量（t/hm2）=施肥處理碳儲(chǔ)量2020（t/hm2）-起始碳儲(chǔ)量2002（t/hm2）；

凈固碳量（kg/hm2·年）=（有機(jī)碳儲(chǔ)量2020（t/hm2）-有機(jī)碳儲(chǔ)量2002（t/hm2））×1 000/18［22］；

土壤固碳效率=有機(jī)碳儲(chǔ)量增加量（t/hm2·年）/有機(jī)碳投入量（t/hm2·年）×100%［21］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖，利用SPSS 21 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 長(zhǎng)期施用有機(jī)肥磷肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

2.1.1 單施有機(jī)肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響 長(zhǎng)期單施有機(jī)肥顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，且隨種植年限的增加而增加。由圖1 可知，在施用有機(jī)肥的第18年（施肥9 次），相比于P0M0 處理，P0M1、P0M2的土壤有機(jī)質(zhì)含量分別為23.93 g/kg、28.50 g/kg，增幅分別為46.90%、74.95%；增施有機(jī)肥，土壤有機(jī)質(zhì)含量隨之提升，P0M2 處理較P0M1 有機(jī)質(zhì)含量增加19.10%（P<0.05）。隨種植年限的延長(zhǎng)，長(zhǎng)期單施有機(jī)肥土壤有機(jī)質(zhì)含量逐年上升，平均年增幅為1.87%～3.29%，增長(zhǎng)速度呈現(xiàn)出先快后慢的趨勢(shì)。如施用有機(jī)肥的第2 年，P0M1、P0M2 處理土壤有機(jī)質(zhì)含量平均年增幅為3.91%、12.35%，第8 年分別為3.67%、5.22%，第18 年則分別為1.87%、3.29%。

圖1 長(zhǎng)期單施有機(jī)肥土壤有機(jī)質(zhì)總量的變化Fig. 1 Change of total organic matter in soil with long-term single organic fertilizer application

與試驗(yàn)前相比，在18 年未施肥的情況下，P0M0 處理土壤有機(jī)質(zhì)含量降低了1.61 g/kg，降幅為8.99%，年降量平均為0.09 g/kg。在連續(xù)施用有機(jī)肥18 年后，P0M1、P0M2 處理土壤含有機(jī)質(zhì)均顯著增加，增幅分別為33.69%、59.22%，年增量分別為0.34 g/kg、0.59 g/kg。

2.1.2 有機(jī)肥磷肥配施對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響有機(jī)肥配施磷肥可顯著提升土壤有機(jī)質(zhì)含量，且隨種植年限增加而逐年提高。由圖2 可知，施肥的第18 年，相比于P0M0 處理，有機(jī)肥配施磷肥的4 個(gè) 處 理（P1M1、P1M2、P2M1、P2M2） 土壤有機(jī)質(zhì)含量在24.51 ～29.10 g/kg 之間，增量達(dá)50.46%～78.64%。低量施磷肥時(shí)，增施有機(jī)肥土壤有機(jī)質(zhì)含量隨之提升，P1M2 處理較P1M1 有機(jī)質(zhì)含量增幅達(dá)到16.36%。磷肥施入量提高，土壤有機(jī)質(zhì)含量無(wú)顯著變化。隨復(fù)種次數(shù)的增加土壤有機(jī)質(zhì)含量逐年上升，增長(zhǎng)速度呈現(xiàn)出先快后慢的趨勢(shì)。如施肥的第2 年，有機(jī)肥配施磷肥處理土壤有機(jī)質(zhì)含量增幅平均為10.29%，第8 年、18 年增幅平均分別為4.22%、2.77%。

圖2 有機(jī)肥磷肥配施土壤有機(jī)質(zhì)總量的變化Fig. 2 Changes of total organic matter in soil combined with organic phosphorus fertilizer

與試驗(yàn)前相比，連續(xù)施肥18 年后，有機(jī)肥磷肥配施處理土壤有機(jī)質(zhì)含量增幅為36.93%～62.57%，年增長(zhǎng)量為0.37 ～0.62 g/kg。

2.2 長(zhǎng)期施用有機(jī)肥磷肥對(duì)土壤腐殖酸含量及組成的影響

2.2.1 長(zhǎng)期施用有機(jī)肥磷肥對(duì)土壤腐殖酸的影響 有機(jī)肥配施磷肥可顯著提升土壤腐殖酸含量，且隨種植年限增加而增加。由圖3 可知，施肥的第18 年，相比于P0M0 處理，有機(jī)肥配施磷肥的4 個(gè)處理土壤腐殖酸含量在6.16 ～6.62 g/kg 之間，增量達(dá)115.40% ～131.50%。單施有機(jī)肥可顯著提升土壤腐殖酸含量，相比于P0M0 處理，P0M1、P0M2 的土壤腐殖酸含量分別為5.86、6.01 g/kg，增幅分別為104.90%、110.14%；增施有機(jī)肥，土壤腐殖酸含量無(wú)顯著變化，P0M2 處理較P0M1 腐殖酸含量增加2.44%。單施磷肥可顯著提升土壤腐殖酸含量，相比于P0M0 處理，P1M0、P2M0 的土壤腐殖酸含量分別為4.31、4.47 g/kg，增幅分別為50.70%、56.29%；增施磷肥，土壤腐殖酸含量無(wú)顯著變化，P2M0 處理較P1M0 腐殖酸含量增加3.71%。

圖3 長(zhǎng)期施用有機(jī)肥磷肥對(duì)土壤腐殖酸含量的影響Fig. 3 Effect of long-term application of organic phosphorus fertilizer on soil humic acid content

有機(jī)肥對(duì)土壤腐殖酸含量的影響顯著大于磷肥，相比于P0M0 處理，P0M1、P0M2 處理土壤腐殖酸增幅平均為107.52%，而P1M0、P2M0 處理平均為53.50%；相比于單施有機(jī)肥和磷肥，有機(jī)肥磷肥配施對(duì)土壤腐殖酸的影響更顯著，與單施有機(jī)肥和單施磷肥處理相比，增幅分別達(dá)到4.99%～10.15%、41.61%～48.10%。相比于試驗(yàn)前土壤，各施肥處理10 年、18 年土壤腐殖酸含量均顯著提高，平均年增幅分別為3.34%、2.33%，增長(zhǎng)速率呈現(xiàn)出先快后慢的趨勢(shì)。

與試驗(yàn)前相比，在18 年未施肥的情況下，P0M0 處理土壤腐殖酸含量降低了0.99 g/kg，降幅為25.71%，年降量平均為0.06 g/kg。

2.2.2 長(zhǎng)期施用有機(jī)肥磷肥對(duì)土壤胡敏酸的影響 有機(jī)肥配施磷肥可顯著提升土壤胡敏酸含量，且隨種植年限的增加而增加。由圖4 可知，施肥的第18 年，相比于P0M0 處理，有機(jī)肥配施磷肥的4個(gè)處理土壤胡敏酸含量在2.24 ～2.44 g/kg 之間，增量達(dá)154.55%～177.27%。單施有機(jī)肥可顯著提升土壤胡敏酸含量，相比于P0M0 處理，P0M1、P0M2 處理胡敏酸含量分別為2.21、2.33 g/kg，增幅分別為151.14%、164.77%；增施有機(jī)肥，土壤胡敏酸含量無(wú)顯著變化，P0M2 處理較P0M1 胡敏酸含量增加5.43%。單施磷肥可顯著提升土壤胡敏酸含量，相比于P0M0 處理，P1M0、P2M0 的胡敏酸含量分別為1.29、1.27 g/kg，增幅分別為46.59%、44.32%；增施磷肥，土壤胡敏酸無(wú)顯著變化，P2M0 處理較P1M0 胡敏酸降低1.55%。有機(jī)肥對(duì)土壤胡敏酸含量的影響顯著大于磷肥，如相比于P0M0 處理，P0M1、P0M2 土壤胡敏酸增幅平均為157.95%，而P1M0、P2M0 處理平均為45.45%。相比于單施有機(jī)肥和磷肥，有機(jī)肥磷肥配施對(duì)胡敏酸含量影響更顯著，與單施有機(jī)肥和磷肥處理相比，增幅分別為0.43% ～4.72%、73.64% ～92.13%。相比于試驗(yàn)前土壤，各施肥處理10 年、18 年土壤胡敏酸含量均顯著提高，平均年增幅分別為6.69%、4.38%，增長(zhǎng)速率呈現(xiàn)出先快后慢的趨勢(shì)。

圖4 長(zhǎng)期施用有機(jī)肥磷肥對(duì)土壤胡敏酸的影響Fig. 4 Effect of long-term application of organic phosphorus fertilizer on humic acid in soil

與試驗(yàn)前相比，在18 年未施肥的情況下，P0M0 處理土壤胡敏酸含量降低了0.42 g/kg，降幅為32.31%，年降量平均為0.02 g/kg。

2.2.3 長(zhǎng)期施用有機(jī)肥磷肥對(duì)土壤富里酸的影響 有機(jī)肥配施磷肥可顯著提升土壤富里酸含量，且隨種植年限增加而增加。由圖5 可知，施肥的第18 年，相比于P0M0 處理，有機(jī)肥配施磷肥的4 個(gè)處理土壤富里酸含量在3.92 ～4.28 g/kg，增量達(dá)97.98%～116.16%。單施有機(jī)肥可顯著提升土壤富里酸含量，相比于P0M0 處理，P0M1、P0M2 富里酸含量分別為3.65、3.68 g/kg，增幅分別為84.34%、85.86%；增施有機(jī)肥，土壤富里酸含量無(wú)顯著變化，P0M2 處理較P0M1 土壤富里酸含量增加0.82%。單施磷肥可顯著提升土壤富里酸含量，相比于P0M0 處理，P1M0、P2M0 土壤富里酸含量分別為3.02、3.20 g/kg，增幅分別為52.53%、61.62%；增施磷肥，土壤富里酸含量無(wú)顯著變化，P2M0 處理較P1M0 富里酸含量增加5.96%。有機(jī)肥對(duì)土壤富里酸含量的影響顯著大于磷肥，相比于P0M0 處理，P0M1、P0M2 處理土壤富里酸增幅平均為85.10%，而P1M0、P2M0 處理平均為57.07%。相比于單施有機(jī)肥和磷肥，有機(jī)肥磷肥配施對(duì)富里酸的影響更顯著，與單施有機(jī)肥和磷肥處理相比，增幅分別達(dá)到7.40%～16.30%、26.56%～33.75%。相比于試驗(yàn)前土壤，各施肥處理10 年、18 年土壤富里酸含量顯著提高，平均年增幅分別為4.91%、3.46%，增長(zhǎng)趨勢(shì)同胡敏酸一樣，呈現(xiàn)出先快后慢的趨勢(shì)。

圖5 長(zhǎng)期施用有機(jī)肥磷肥對(duì)土壤富里酸含量的影響Fig. 5 Effect of long-term application of organic phosphorus fertilizer on the content of fulvic acid in soil

與試驗(yàn)前相比，在18 年未施肥的情況下，P0M0 處理土壤富里酸含量降低了0.27 g/kg，降幅為12.00%，年降量平均為0.02 g/kg。

2.2.4 長(zhǎng)期施用有機(jī)肥磷肥對(duì)土壤胡富比的影響 有機(jī)肥可顯著提升土壤胡富比。由圖6 可知，施肥的第18 年，相比于P0M0 處理，P0M1、P0M2 土壤胡富比分別為0.63、0.66，增幅分別為40.34%、47.67%；增施有機(jī)肥，土壤胡富比有所提高但差異不顯著，P0M2 處理較P0M1 土壤胡富比增加5.22%。單施磷肥對(duì)土壤胡富比沒(méi)有顯著影響。種植年限的增加對(duì)于土壤胡富比影響不顯著，施肥10 年、18 年間土壤胡富比變化不大。

圖6 長(zhǎng)期施用有機(jī)肥磷肥對(duì)土壤胡富比的影響Fig. 6 Effects of long-term application of organicphosphorus fertilizer on soil HA/FA

2.3 長(zhǎng)期施用有機(jī)肥磷肥對(duì)土壤有機(jī)碳固定影響

2.3.1 長(zhǎng)期施用有機(jī)肥磷肥對(duì)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量和固存量的影響 計(jì)算2020 年（施肥18 年）土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量（圖7a），探究長(zhǎng)期施用有機(jī)肥磷肥土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的變化規(guī)律。結(jié)果表明，有機(jī)肥配施磷肥可顯著提升土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量，相比于P0M0 處理，有機(jī)肥配施磷肥的4 個(gè)處理土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量在34.64 ～41.32 t/hm2之間，增量達(dá)40.89%～68.07%。單施有機(jī)肥可顯著提升土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量，相比于P0M0 處理，P0M1、P0M2 土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量分別為34.63、41.23 t/hm2，增幅分別為40.85%、67.70% ；增施有機(jī)肥，土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量隨之提升，P0M2 處理較P0M1 有機(jī)碳儲(chǔ)量增加19.07%（P<0.05）。單施磷肥，土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量無(wú)顯著變化，相比于P0M0處理，P2M0 較P1M0 有機(jī)碳處理增加0.97%。有機(jī)肥對(duì)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的影響顯著大于磷肥，相比于P0M0處理，P0M1、P0M2 處理土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量增幅平均為54.20%，而P1M0、P2M0 處理平均為1.17%。18 年未施肥情況下，P0M0 處理土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量年降量為0.20 t/hm2，降幅為12.93%。

長(zhǎng)期施入有機(jī)肥磷肥土壤有機(jī)碳固存量的變化情況如圖7b 所示，有機(jī)肥配施磷肥可顯著提升土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量，相比于P0M0 處理，有機(jī)肥配施磷肥的4個(gè)處理土壤有機(jī)碳固存量均在6.39 ～13.08 t/hm2之間，年增量在0.56 ～0.93 t/hm2之間。單施有機(jī)肥可顯著增加土壤有機(jī)碳固存量，如相比于P0M0 處理，P0M1、P0M2 土壤有機(jī)碳固存量年增量分別為0.56、0.92 t/hm2，增施有機(jī)肥，土壤有機(jī)碳固存量隨之增加，P0M2 處理較P0M1 增幅達(dá)103.33%（P<0.05）。施入磷肥土壤有機(jī)碳固存量變化不顯著。與試驗(yàn)前相比，單施磷肥處理土壤的有機(jī)碳固存量均降低，P1M0、P2M0 處理土壤有機(jī)碳固存量年降低量分別為0.20 t/hm2、0.18 t/hm2，且隨著磷肥用量的增加，降低速率有所減緩。

圖7 長(zhǎng)期施用有機(jī)肥磷肥對(duì)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量(a)、固存量（b）的影響Fig. 7 Effects of long-term application of organic phosphorus fertilizer on soil organic carbon storage (a) and fixation (b)

2.3.2 長(zhǎng)期施用有機(jī)肥磷肥對(duì)土壤凈固碳量和固碳效率的影響 計(jì)算2020 年土壤凈固碳量（圖8a），探究長(zhǎng)期施用有機(jī)肥磷肥對(duì)土壤凈固碳量的影響。結(jié)果表明：有機(jī)肥配施磷肥可顯著提升土壤凈固碳量，相比于P0M0 處理，有機(jī)肥配施磷肥的4 個(gè)處理土壤凈固碳量均在355.01 ～726.82 kg/hm2·年之間。單施有機(jī)肥可以顯著增加土壤凈固碳量，相比于P0M0 處理，P0M1、P0M2 土壤凈固碳量均為正值，土壤處于碳固定狀態(tài)；增施有機(jī)肥，土壤凈固碳量隨之增加，P0M2 處理較P0M1 土壤凈固碳量增加106.76%（P<0.05）。施用磷肥對(duì)土壤凈固碳量無(wú)顯著影響。與試驗(yàn)前相比，在18 年未施肥的情況下，P0M0 處理土壤凈固碳量降低顯著，下降量為202.96 kg/hm2·年。

長(zhǎng)期施用有機(jī)肥磷肥下土壤固碳效率如圖8b 所示，各施肥處理土壤固碳效率在3.62%～3.71%，處理間無(wú)顯著差異，說(shuō)明有機(jī)肥磷肥對(duì)土壤的固碳效率無(wú)顯著影響。

圖8 長(zhǎng)期施用有機(jī)肥磷肥對(duì)土壤凈固碳量(a)、固碳效率(b)的影響Fig. 8 Effects of long-term application of organic phosphorus fertilizer on soil net carbon sequestration (a)and carbon sequestration efficiency (b)

3 討論

土壤有機(jī)質(zhì)/碳含量的動(dòng)態(tài)變化受系統(tǒng)輸入量與輸出量的平衡決定。連續(xù)多年不施有機(jī)肥料，平衡處于虧缺狀態(tài)，有機(jī)質(zhì)/碳礦化分解引起含量下降。在暗棕壤和黑土上的研究表明，長(zhǎng)期施用化肥土壤有機(jī)質(zhì)/碳含量逐年下降［23-24］，本研究也得到了相同的結(jié)論，在18 年未施肥的情況下，土壤有機(jī)質(zhì)含量降低了1.61 g/kg，降幅達(dá)8.99%。施用有機(jī)肥料，系統(tǒng)輸入量大于輸出量，有機(jī)質(zhì)/碳積累，大量長(zhǎng)期試驗(yàn)的結(jié)果表明，連續(xù)施用有機(jī)肥料后土壤有機(jī)質(zhì)/碳含量顯著上升［21,25］，與本研究得到的結(jié)論相同，在施有機(jī)肥18 年后，相比于不施肥處理，P0M1、P0M2 的土壤有機(jī)質(zhì)含量分別為23.93、28.50 g/kg，增幅分別為46.90%、74.95%。韓曉增等［25］和史康婕等［21］分別在黑土和褐土上進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，每年每公頃施用1 t 有機(jī)肥平均可提高0.027 0 和0.009 9 g/kg 土壤總有機(jī)質(zhì)，本試驗(yàn)中計(jì)算得出，在潮褐土上施用1 kg/hm2·年 有機(jī)肥平均可提高土壤有機(jī)質(zhì)0.008 4 g/kg，表明不同土類上土壤有機(jī)質(zhì)的增加幅度不同，這種差異存在的原因可能是由于不同土類對(duì)于外源有機(jī)物質(zhì)的固定能力不同，進(jìn)而導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)增加量上的差異。土壤有機(jī)質(zhì)/碳的增加與有機(jī)肥施用量之間呈顯著的正相關(guān)性，本研究中，當(dāng)有機(jī)肥施入量在75、150 t/hm2時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)增量為 46.90%、74.95%。柳影等［26］也得到了相同的結(jié)論，經(jīng)過(guò)30 年施肥后，施入常量、高量有機(jī)肥（牛糞和豬糞）土壤有機(jī)質(zhì)含量增幅分別為46.10%、88.10%，但高偉等［14］在潮土上經(jīng)過(guò)34 年夏玉米、冬小麥試驗(yàn)得出結(jié)論，施入有機(jī)肥（雞糞）處理，土壤有機(jī)質(zhì)增幅為71.60%。以上研究施用的有機(jī)肥均為動(dòng)物糞肥，但土壤有機(jī)質(zhì)增幅存在差異，這可能與土類的特性不同有關(guān)。有研究表明，在潮土長(zhǎng)期施用有機(jī)肥料（秸稈）有機(jī)質(zhì)增幅為13.50%，但也有研究表明，在潮土上施用有機(jī)肥料（豬糞）增幅達(dá)78.10%［27］，同種類型的土壤，增幅卻不同，這可能與施用有機(jī)肥料種類不同有關(guān)，由于秸稈中含有較高的碳氮比，不利于微生物對(duì)其分解與利用，導(dǎo)致其腐解化與腐殖過(guò)程較慢［28］，因此動(dòng)物糞肥對(duì)于提高土壤有機(jī)質(zhì)/碳效果優(yōu)于秸稈還田。目前對(duì)于不同土類和不同類型的有機(jī)肥料差異的分析比較研究甚少，需繼續(xù)深入研究。

本研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥可顯著提升土壤有機(jī)質(zhì)含量，且不同處理的碳輸入量與土壤固碳量表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)性，但隨種植年限的增加土壤有機(jī)質(zhì)的增加速率有所減緩，一方面表明固碳速率在一定程度上受外源碳輸入量的影響，各施肥處理外源碳輸入量的不同是造成土壤固碳速率差異的主要原因［13］，同時(shí)也表明土壤有機(jī)質(zhì)極值穩(wěn)定的特點(diǎn)，當(dāng)土壤有機(jī)質(zhì)含量接近極限時(shí)，再向其中施用有機(jī)類物質(zhì)，土壤吸收速率降低，因此有機(jī)質(zhì)增加速率減慢，張愛君等在黃潮土進(jìn)行連續(xù)19 年的有機(jī)肥化肥配施試驗(yàn)，也得到了相同的結(jié)論［29］。土壤腐殖質(zhì)作為土壤中較為穩(wěn)定的物質(zhì)，對(duì)于碳固定，長(zhǎng)期碳轉(zhuǎn)化有一定的指征作用。在本研究中隨著施肥年限的增加，腐殖質(zhì)占土壤有機(jī)質(zhì)比例、胡敏酸占腐殖質(zhì)的比例均有一定的增加，土壤胡富比較基礎(chǔ)土顯著提升，這是因?yàn)橛袡C(jī)肥料的施入會(huì)為土壤注入大量外源有機(jī)物，供微生物活動(dòng)利用，繼而使更多有機(jī)質(zhì)被分解轉(zhuǎn)化利用，成為低分子量有機(jī)質(zhì)，從而提升土壤有機(jī)質(zhì)活性［30］，他人研究也證實(shí)了這個(gè)結(jié)論［31］。本研究中施用有機(jī)肥配施磷肥對(duì)土壤的固碳效率并未有顯著影響，潮褐土的固碳效率約為3.68%，有研究表明［24］在塿土(土墊旱耕人為土)上采用秸稈還田模式耕作，土壤固碳效率可達(dá)7.5%，造成這種差異的原因可能是土類不同所導(dǎo)致的。

4 結(jié)論

長(zhǎng)期施用有機(jī)肥可顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)含量及有機(jī)碳儲(chǔ)量，并提升土壤有機(jī)碳固存量，隨種植年限的增加，土壤有機(jī)質(zhì)增長(zhǎng)速率呈現(xiàn)出先快后慢的趨勢(shì)。有機(jī)肥配施磷肥、單施有機(jī)肥或單施磷肥均可顯著提升土壤腐殖酸及其組成，但隨著施用量增加腐殖酸及其組成含量差異不顯著。由于腐殖酸及其組成含量變化較為緩慢，因此隨種植年限的增加變化不顯著，年增加量均呈現(xiàn)出先快后慢的趨勢(shì)。施用有機(jī)肥可以顯著增加土壤胡富比。有機(jī)肥配施磷肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、腐殖酸及其組成含量提升效果優(yōu)于單施有機(jī)肥或單施磷肥。施用有機(jī)肥磷肥對(duì)土壤固碳效率無(wú)顯著影響。