在中国东北部玉米-玉米-大豆轮作体系中，连续44年施用粪肥对棕壤中功能有机碳库及酶活性的影响

该研究通过44年东北褐土长期定位试验，对比分析不同施肥模式对功能有机碳组分及酶活性的影响，发现混合施用牛粪与化肥可显著提升保护性有机碳储量（较对照增加116%-381%），其效果与C水解酶活性及土壤理化性质密切相关，证实牛粪施用是改善土壤固碳能力的重要策略。

　　

摘要

目的

施肥是一种全球公认的农业管理措施，旨在提高作物产量和保持土壤健康。然而，长期施肥对功能性土壤有机碳（SOC）组分、碳（C）水解酶的活性及其对棕色土壤中碳封存的影响仍很大程度上尚未被探索。

方法

在中国东北地区进行的一项为期44年的田间实验中，研究了这些施肥措施对SOC组分和酶活性的影响。具体研究了六种施肥处理方式：不施肥（CK）、化学肥料（NPK）、单独施用粪肥（13.5和27吨/公顷，分别记为M和HM），以及与化学肥料结合的施肥方式（MNPK和HMNPK）。

结果

长期施肥下，主要碳封存在未受保护的粗颗粒有机碳（cPOC）、物理保护的微聚集体（μAgg）和微聚集体内的颗粒有机碳（iPOC）组分中，分别占总SOC含量的29.6–77.2%、42.6–64.8%和12.5–28.1%。与对照组相比，HMNPK处理显著增加了cPOC（381%）、iPOC（201%）和μAgg（170.4%）组分的SOC含量。此外，cPOC、μAgg和iPOC占总SOC的比例分别增加了116%、77%和35%。HMNPK处理下的β-纤维二糖水解酶（CBH）活性、总碳（TC）、总氮（TN）、有效氮（AN）和有效钾（AK）含量最高，而HM处理下的β-葡萄糖苷酶（BG）、β-木糖苷酶（XYL）活性及pH值最高。受保护的SOC组分（物理保护、化学保护、物理化学保护和物理生物化学保护）与C水解酶和土壤性质相关。施用粪肥对物理保护的SOC有直接促进作用，并通过改变土壤性质和C水解酶间接影响物理生物化学保护和化学保护的SOC。

结论

这些结果表明，在长期作物轮作系统中，添加粪肥可能是一种有效提升土壤性质、酶活性和功能性碳库的策略。

图形摘要

目的

施肥是一种全球公认的农业管理措施，旨在提高作物产量和保持土壤健康。然而，长期施肥对功能性土壤有机碳（SOC）组分、碳（C）水解酶的活性及其对棕色土壤中碳封存的影响仍很大程度上尚未被探索。

方法

在中国东北地区进行的一项为期44年的田间实验中，研究了这些施肥措施对SOC组分和酶活性的影响。具体研究了六种施肥处理方式：不施肥（CK）、化学肥料（NPK）、单独施用粪肥（13.5和27吨/公顷，分别记为M和HM），以及与化学肥料结合的施肥方式（MNPK和HMNPK）。

结果

长期施肥下，主要碳封存在未受保护的粗颗粒有机碳（cPOC）、物理保护的微聚集体（μAgg）和微聚集体内的颗粒有机碳（iPOC）组分中，分别占总SOC含量的29.6–77.2%、42.6–64.8%和12.5–28.1%。与对照组相比，HMNPK处理显著增加了cPOC（381%）、iPOC（201%）和μAgg（170.4%）组分的SOC含量。此外，cPOC、μAgg和iPOC占总SOC的比例分别增加了116%、77%和35%。HMNPK处理下的β-纤维二糖水解酶（CBH）活性、总碳（TC）、总氮（TN）、有效氮（AN）和有效钾（AK）含量最高，而HM处理下的β-葡萄糖苷酶（BG）、β-木糖苷酶（XYL）活性及pH值最高。受保护的SOC组分（物理保护、化学保护、物理化学保护和物理生物化学保护）与C水解酶和土壤性质相关。施用粪肥对物理保护的SOC有直接促进作用，并通过改变土壤性质和C水解酶间接影响物理生物化学保护和化学保护的SOC。

结论

这些结果表明，在长期作物轮作系统中，添加粪肥可能是一种有效提升土壤性质、酶活性和功能性碳库的策略。

图形摘要