有机培肥化肥减量对农田有机碳及夏玉米含碳率的影响

大气CO2浓度升高，与工业化石原料的大量消耗有关，同时与农业生产有密切的关系。近年来，由于特殊的气候条件和不合理的农田管理措施使农田土壤CO2排放量增加，土壤碳储量逐年下降，而碳储量是耕地生产力及作物稳产、高产的决定性因素之一。我国是化肥消耗大国，对化肥的利用效率却很低，化肥过量使用导致地下水污染，土壤肥力下降。现代农业要求发展绿色、有机、低碳农业，这需要在化肥减量的情况下，寻求更科学的施肥方式。因此，本研究以长期定位试验为基础，探讨化肥减量，增施有机肥和秸秆对土壤碳特征变化及地上地下生物量的变化，为合理施肥、增加农田有机碳、增强作物固碳能力提供科学依据。本研究得到以下结论：1．有机培肥化肥减量对夏玉米各器官含碳率的影响玉米各器官含碳率表现为籽粒>雄蕊>茎>叶>苞叶>花丝>根。根、茎、叶和雄蕊在抽雄期、开花期、拔节期呈先升后降的变化趋势。抽雄期，与单施化肥比较，化肥减量增施有机肥和化肥减量增施秸秆夏玉米根含碳率分别提高23.04%和22.36%；化肥减量增施有机肥处理茎含碳率较化肥减量增施秸秆提高0.26%；化肥减量70%增施秸秆处理雄蕊含碳率与单施化肥达到显著差异（P<0.05）。开花期，化肥减量增施秸秆处理根含碳率较单施化肥下降，而增施有机肥各处理根含碳率增加；化肥减量增施秸秆和有机肥茎含碳率较单施化肥较单施化肥分别增加36.63%和38.28%。成熟期，各施肥处理均能有效提高籽粒含碳率，并且地上部分（茎、叶）含碳率较地下部分（根）明显增加。2．有机培肥化肥减量对夏玉米全株碳储量的影响有机培肥化肥减量处理夏玉米地上器官（叶、茎、籽粒等）含碳率显著高于地下器官（根），化肥减量50%增施秸秆和化肥减量50%增施有机肥分别显著降低和提高地下部分含碳率。与单施化肥比较，化肥减量30%增施秸秆处理可提高夏玉米全株含碳率；化肥减量增施有机肥各处理均提高夏玉米全株含碳率，并且地上部分增幅较为显著。3．有机培肥化肥减量对夏玉米植株固碳量的影响夏玉米各器官固碳量表现为籽粒>茎>苞叶>叶>根>雄蕊>花丝。化肥减量增施秸秆和化肥减量增施有机肥各处理区域固碳量分别较单施化肥提高10.87%和11.62%。其中，化肥与低量有机肥配施处理下夏玉米区域固碳量最高，并且化肥有机肥配施各处理平均区域固碳量高于同等化肥减量下与秸秆配施处理。4．有机培肥化肥减量对土壤总有机碳的影响夏玉米生长季，土壤总有机碳苗期至拔节期降低，拔节期至成熟期逐渐增加。拔节期至抽雄期、抽雄期至开花期、开花期至成熟期土壤总有机碳分别增加7.35%、2.30%、5.16%。化肥减量增施有机肥和化肥减量增施秸秆土壤总有机碳分别较单施化肥提高1.95%和降低8.11%。与单施化肥比较，化肥减量增施有机肥各处理0～60cm土壤总有机碳均值提高1.95%，随土层深度增加，土壤总有机碳质量分数逐渐降低，并达到极显著差异。与单施化肥比较，化肥减量增施有机肥和增施秸秆处理0～20cm层土壤总有机碳增加幅度分别为11.21%和0.13%，化肥减量增施有机肥处理20～40、40～60cm层土壤总有机碳降低幅度分别为8.70%、6.22%，而增施秸秆处理则分别为17.16%、11.59%。5．有机培肥化肥减量对土壤活性有机碳的影响不同生育时期0～60cm层土壤活性有机碳表现为拔节期<苗期<抽雄期<开花期<成熟期，拔节期至抽雄期、抽雄期至开花期、开花期至成熟期土壤活性有机碳则分别增加9.56%、3.32%、8.17%，大于土壤总有机碳相应增加幅度。与单施化肥比较，有机培肥化肥减量各处理0～60cm土壤总有机碳质量分数均达到显著差异，具体为化肥减量70%增施有机肥（3.7763g/kg）>化肥减量50%增施有机肥（3.6887g/kg）>化肥减量30%增施有机肥（3.3540g/kg）>化肥减量30%增施秸秆（3.3020g/kg）>单施化肥（3.2927g/kg）>化肥减量50%增施秸秆（3.2113g/kg）>化肥减量70%增施秸秆（3.0923g/kg）。土壤活性有机碳随土层深度增加逐渐降低，0～20、20～40和40～60cm层土壤活性有机碳达到显著差异。化肥减量增施秸秆0～20、20～40、40～60cm层土壤活性有机碳较对照分别提高3.65%、3.23%、15.79%，而化肥减量增施有机肥则分别提高9.11%、8.25%、19.35%。6.有机培肥化肥减量对土壤碳库管理指数的影响各处理0-60cm层土壤碳库活度平均值表现为单施化肥（0.465）<化肥减量30%增施有机肥（0.485）<化肥减量70%增施秸秆（0.495）<化肥减量50%增施秸秆（0.519）<化肥减量30%增施秸秆（0.539）<化肥减量50%增施有机肥（0.557）<化肥减量70%增施有机肥（0.567）；有机培肥化肥减量土壤活度指数变化趋势与土壤碳库活度一致，0～20cm层低于单施化肥，20～40、40～60cm层均高于单施化肥；除化肥减量70%增施有机肥外，其他处理土壤碳库指数均降低。化肥减量增施秸秆和增施有机肥各处理土壤碳库管理指数分别为105.596和118.547，与单施化肥比较，分别增加5.09%和15.65%。由此表明，化肥减量增施秸秆和有机肥可增强作物固碳能力，增加农田碳储量。说明，有机培肥化肥减量既可减少化肥污染，又能充分利用秸秆和有机肥，可为低碳农业及农业可持续发展提供新的出路。