關(guān) 強(qiáng)，蒲瑤瑤，張 欣，王媛媛，李大明，李輝信，胡 鋒，焦加國(guó)*，管曉進(jìn)

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長(zhǎng)期施肥對(duì)水稻根系有機(jī)酸分泌和土壤有機(jī)碳組分的影響①

關(guān) 強(qiáng)1，蒲瑤瑤1，張 欣1，王媛媛1，李大明2，李輝信1，胡 鋒1，焦加國(guó)1*，管曉進(jìn)3*

(1南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/江蘇省有機(jī)固體廢棄物資源化協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210095；2江西省紅壤研究所，南昌 331717；3 環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所，南京 210042)

本研究以江西省紅壤研究所水稻土長(zhǎng)期定位試驗(yàn)田（始于1981年）為對(duì)象，分析了不施肥（CK）、單施化肥（NPK）、有機(jī)無(wú)機(jī)配施（NPKM）3種施肥措施對(duì)水稻根系有機(jī)酸分泌速率及土壤有機(jī)碳組分的影響。結(jié)果表明：NPK和NPKM處理水稻根系分泌有機(jī)酸總量均顯著高于CK處理(<0.05，下同)，其中NPKM處理最高，提高了54.78%；相對(duì)于CK處理，NPK處理水稻根系酒石酸分泌速率顯著增加，提高了82.63%，NPKM處理的草酸與蘋(píng)果酸分泌速率顯著增加，分別增加了69.93%、110.98%，而NPK和NPKM處理的檸檬酸分泌速率分別降低了36.57% 與40.57%。與CK處理相比，NPKM處理土壤有機(jī)碳、顆粒有機(jī)碳、微生物生物量碳與可溶性有機(jī)碳均顯著增加，而NPK處理卻無(wú)顯著變化；可溶性有機(jī)碳結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步分析表明，NPKM處理促進(jìn)了可溶性有機(jī)碳中類(lèi)胡敏酸和類(lèi)富里酸物質(zhì)的累積，在可溶性有機(jī)碳中所占比例分別為31%、44%，NPK處理可溶性有機(jī)碳結(jié)構(gòu)無(wú)明顯變化；CK和NPK處理中可溶性有機(jī)碳的有機(jī)物來(lái)源主要是植物與微生物的混合源，而NPKM處理主要是微生物代謝所分泌的產(chǎn)物。

長(zhǎng)期施肥；紅壤性水稻土；有機(jī)酸；有機(jī)碳組分；可溶性有機(jī)碳

我國(guó)紅壤主要分布于南方地區(qū)，其面積達(dá)到5.7× 105km2，該地區(qū)資源豐富復(fù)種指數(shù)較高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力巨大，而水稻是紅壤地區(qū)最主要的種植作物[1-2]。在農(nóng)業(yè)耕作中大量施用化學(xué)肥料雖增加了水稻產(chǎn)量，卻導(dǎo)致土壤板結(jié)、酸化等問(wèn)題[3-4]。而在農(nóng)業(yè)耕作中有機(jī)肥的施用能顯著提高土壤有機(jī)碳含量，改善土壤有機(jī)碳結(jié)構(gòu)，使得我國(guó)農(nóng)業(yè)健康持續(xù)地發(fā)展[5-6]。

不同施肥措施對(duì)土壤有機(jī)碳的影響存在顯著差異，相對(duì)于施用化肥，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥土壤有機(jī)碳含量升高的同時(shí)有機(jī)碳活性也隨之升高[7]，使得土壤有機(jī)碳更易被植物與土壤微生物吸收利用。其中土壤可溶性有機(jī)碳受施肥措施影響較強(qiáng)烈，雖然可溶性有機(jī)碳相對(duì)于總有機(jī)碳含量極低，卻是土壤有機(jī)碳中最為活躍與重要的組分，即可為土壤微生物生長(zhǎng)提供充足的能源，又是各微生物進(jìn)行物質(zhì)傳遞最直接的媒介[8-9]。

根系分泌物是植物通過(guò)根系釋放到土壤中有機(jī)物的總稱(chēng)，占植物體通過(guò)光合作用固定碳的40% ~ 60%。根系分泌中的有機(jī)酸，作為三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物，是土壤低分子量有機(jī)酸的主要來(lái)源[10]。有研究表明，有機(jī)酸進(jìn)入土壤中刺激根際區(qū)域微生物與酶活性，增加根際區(qū)域養(yǎng)分含量，促進(jìn)植物根系對(duì)土壤養(yǎng)分吸收[11-12]。同時(shí)其進(jìn)入土壤中破壞土壤礦物相結(jié)構(gòu)，降低礦物對(duì)土壤有機(jī)碳的保護(hù)，促進(jìn)土壤有機(jī)碳轉(zhuǎn)化[13]。

本研究選取江西紅壤所水稻長(zhǎng)期定位試驗(yàn)田，調(diào)查分析不施肥、施用氮磷鉀肥、施用氮磷鉀肥+有機(jī)肥處理水稻根系有機(jī)酸分泌與土壤有機(jī)碳組成，以研究不同施肥措施對(duì)水稻根系分泌有機(jī)酸與各組分有機(jī)碳的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地位于江西紅壤研究所，地理坐標(biāo)為116°20′24″ E、28°15′30″ N，供試土壤為第四紀(jì)紅黏土發(fā)育的水稻土。施用化肥定位試驗(yàn)始于1981年，實(shí)行“稻-稻-冬閑”耕作制。本研究選取其中3個(gè)施肥處理，分別為：①不施用肥料(CK)；②單施氮磷鉀化肥(NPK)：每季施用N 90 kg/hm2，P2O545 kg/hm2，K2O 75 kg/hm2；③有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施(NPKM)：在單施氮磷鉀化肥的基礎(chǔ)上，早稻施用紫云英，晚稻施用豬糞，各22 500 kg/hm2。

各處理小區(qū)面積為46.7 m2，設(shè)置3個(gè)重復(fù)。施肥過(guò)程中磷肥(含P2O5125 g/kg)與有機(jī)肥作為基肥施用，尿素(含N 460 g/kg)與鉀肥(含K2O 600 g/kg)分別在水稻返青后與分蘗盛期分兩次追施。試驗(yàn)地氣候與試驗(yàn)前耕層土壤基本理化性質(zhì)等信息見(jiàn)文獻(xiàn)[14]。

1.2 土壤樣品采集與根系分泌物的收集

1.2.1 土壤樣品的采集 于2015年6月上旬采集紅壤性水稻土耕層(0 ~ 20 cm)土壤，各小區(qū)采用S形采樣并分別混勻，剔除較大的植物殘?bào)w與石塊等。部分土樣立即過(guò)篩(10目)，測(cè)定微生物生物量碳與可溶性有機(jī)碳。其余土樣室內(nèi)通風(fēng)陰干，過(guò)100目篩，測(cè)定土壤有機(jī)碳與顆粒有機(jī)碳。

1.2.2 根系分泌物的采集 同一時(shí)間采集水稻植株(抽穗期)樣品，各小區(qū)隨機(jī)采集5株水稻植株并保持根系完整，用蒸餾水洗去水稻根系表面吸附的物質(zhì)，置于500 ml燒杯中，保持根部避光，光照培養(yǎng)4 h，收集溶液，用真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀37℃濃縮定容至25 ml，用于有機(jī)酸含量測(cè)定。

1.3 測(cè)定方法

采用高效液相色譜(Agilent 1100)測(cè)定有機(jī)酸包括草酸、酒石酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸、乙酸、反丁烯二酸的含量，具體測(cè)定條件參照謝明吉等[15]的方法。土壤有機(jī)碳與微生物生物量碳采用常規(guī)分析方法測(cè)定[16]。土壤顆粒有機(jī)碳與礦物結(jié)合有機(jī)碳的測(cè)定參照Cambardella和Elliott[17]的方法。可溶性有機(jī)碳采用超純水按水土比5∶1浸提，震蕩120 min，TOC分析儀(Elementar Vario EL III)測(cè)定[18]?？扇苄杂袡C(jī)碳三維熒光參照Chen等[19]采用熒光光度計(jì)(Varian Eclipse)測(cè)定。

三維熒光光譜可分成5個(gè)連續(xù)的區(qū)域：類(lèi)酪氨酸蛋白質(zhì)區(qū)(區(qū)域I，Ex/Em：220 ~ 250/280 ~ 330 nm)、類(lèi)色氨酸蛋白質(zhì)區(qū)(區(qū)域II，Ex/Em：220 ~ 250/330 ~ 380 nm)、類(lèi)富里酸區(qū)(區(qū)域III，Ex/Em：220 ~ 250/ 380 ~480 nm)、類(lèi)溶解性微生物代謝產(chǎn)物區(qū)(區(qū)域IV，Ex/Em：250 ~ 360/280 ~ 380 nm)、類(lèi)胡敏酸區(qū)(區(qū)域V，Ex/Em：250 ~ 420/380 ~ 520 nm)[19-21]。通過(guò)計(jì)算各區(qū)域積分體積，然后對(duì)各積分體積進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后計(jì)算各區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)積分體積所占比例。三維熒光光譜中各區(qū)域物質(zhì)熒光強(qiáng)度用硫酸奎寧進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算相對(duì)熒光強(qiáng)度(QSU)[22]。將0.05 mol/L的硫酸溶液溶解10 μg/L硫酸奎寧在Ex/Em=350/455 nm處的熒光強(qiáng)度定義為10 QSU。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)結(jié)果采用Microsoft Excel 2013以及IBM SPSS Statistic 22進(jìn)行方差分析，采用Sigmaplot 12.0作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 長(zhǎng)期不同施肥對(duì)水稻植株生物量及根系分泌有機(jī)酸的影響

長(zhǎng)期不同施肥處理水稻生物量與各部位生物量均表現(xiàn)為NPKM>NPK>CK。相對(duì)CK處理，NPK處理單株水稻生物量與地上部生物量顯著增加，分別增加50.86%、68.06%，NPKM處理單株水稻總生物量與地上、地下生物量均顯著增加，分別增加102.26%、123.02%、73.34%。長(zhǎng)期不同施肥對(duì)水稻根系有機(jī)酸分泌速率的影響如表1所示，水稻根系分泌有機(jī)酸組成以草酸、酒石酸、檸檬酸、蘋(píng)果酸和乙酸為主，其中草酸分泌速率最高，這與先前報(bào)道的結(jié)果一致[23-24]。相對(duì)CK處理，NPK與NPKM處理水稻根系分泌有機(jī)酸總量顯著增加，并以NPKM處理最高。NPK處理水稻根系酒石酸、反丁烯二酸分泌速率顯著增加，NPKM處理水稻根系草酸、蘋(píng)果酸分泌速率顯著增加，而NPK和NPKM處理的檸檬酸分泌速率均顯著降低。

表1 長(zhǎng)期施肥對(duì)水稻植株生物量及根系有機(jī)酸分泌速率的影響

注： 同行不同小寫(xiě)字母表示處理間差異在<0.05水平顯著。

有研究表明，在缺乏營(yíng)養(yǎng)元素或不施肥條件下水稻根系分泌有機(jī)酸總量會(huì)降低[25-26]，本試驗(yàn)也得到了相同的結(jié)果。NPKM處理水稻根系分泌有機(jī)酸總量最高，說(shuō)明有機(jī)物的施用有利于水稻根系有機(jī)酸的分泌[25]。水稻根系總有機(jī)酸分泌速率的增加與植物生物量的增加和根系活力的提高密切相關(guān)，施用適量的化肥或有機(jī)肥可提高植物生物量和水稻根系活力[27-28]。對(duì)于各有機(jī)酸分泌速率，有研究發(fā)現(xiàn)施肥可增加根系分泌草酸、酒石酸、蘋(píng)果酸與反丁烯二酸分泌速率[25]，本試驗(yàn)研究結(jié)果與其基本一致。相比CK處理，NPK和NPKM處理檸檬酸分泌速率顯著降低，分別降低了36.6% 與40.6%，而在常二華等[26]的研究中，缺磷條件下水稻根系分泌草酸、酒石酸與檸檬酸增加，與本試驗(yàn)結(jié)果不同，這可能與施肥差異有關(guān)。本試驗(yàn)中CK處理土壤磷含量較低，而檸檬酸對(duì)土壤磷素有持續(xù)活化作用[29]，因此水稻根系分泌檸檬酸速率增加刺激土壤磷的活化，促進(jìn)水稻生長(zhǎng)。

2.2 長(zhǎng)期不同施肥對(duì)土壤有機(jī)碳組分的影響

2.2.1 長(zhǎng)期不同施肥對(duì)土壤有機(jī)碳組分的影響 顆粒有機(jī)碳(POC)主要以土壤中新鮮的動(dòng)植物殘?bào)w與腐化的有機(jī)物之間過(guò)渡的有機(jī)碳的形態(tài)存在，易被微生物分解利用，可表征土壤易被利用有機(jī)碳的量[17,30-31]；礦物結(jié)合有機(jī)碳(MOC)主要是土壤中被吸附保護(hù)的有機(jī)碳，不易被微生物分解利用，可間接表示土壤有機(jī)碳被利用的難易程度[17,32-33]。土壤中顆粒有機(jī)碳與礦物結(jié)合有機(jī)碳的比值(POC/MOC)可反映土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定程度，POC/MOC值越大說(shuō)明土壤有機(jī)碳活性較高、易礦化，反之則說(shuō)明有機(jī)碳越穩(wěn)定[34]；微生物生物量碳(MBC)主要存在于土壤微生物體內(nèi)，屬于較為活躍且易變化的有機(jī)碳[35]；可溶性有機(jī)碳(DOC)是土壤有機(jī)碳中最活躍的組分，主要來(lái)源于有機(jī)碳分解、植物根系分泌、微生物的代謝與凋落，極易被微生物吸收利用[8,36]。

長(zhǎng)期不同施肥對(duì)水稻土各組分土壤有機(jī)碳的影響見(jiàn)表2。相較CK處理，NPKM處理SOC、POC、POC/MOC、MBC與DOC均顯著提高，分別增加23.2%、59.9%、39.6%、75.2% 與42.8%，而MOC變化不顯著，而NPK處理的各有機(jī)碳組分含量雖略有升高但無(wú)顯著差異?？傮w來(lái)說(shuō)，NPKM處理能顯著增加SOC含量，而NPK處理卻無(wú)顯著增加。許多研究表明有機(jī)無(wú)機(jī)配施相對(duì)于單施化肥能促進(jìn)SOC的累積及POC的增加[37-38]。陳小云等[7]研究發(fā)現(xiàn)，在施用化肥的基礎(chǔ)上增施有機(jī)肥增加了水稻土中活性有機(jī)碳的含量；孫鳳霞等人[39]的研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥的施入能大幅增加土壤微生物的活性，從而促進(jìn)土壤有機(jī)碳的活化。NPKM處理顯著增加MBC含量，因?yàn)槭┯糜袡C(jī)肥顯著改善土壤環(huán)境使其更適宜微生物生長(zhǎng)，并為微生物生長(zhǎng)繁殖供給了充足的碳源，使MBC含量顯著增加[15,35]。有研究表明，有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理土壤有機(jī)碳在微生物和養(yǎng)分的共同作用下加速分解，釋放出大量的活性有機(jī)碳，同時(shí)土壤微生物活性的提高促進(jìn)細(xì)胞代謝與凋落，從而增加了DOC的含量[20,40]。

表2 長(zhǎng)期施肥對(duì)土壤有機(jī)碳組分的影響

注： 表中SOC表示土壤有機(jī)碳，POC表示顆粒有機(jī)碳，MOC表示礦物結(jié)合有機(jī)碳，MBC表示微生物生物量碳，DOC表示可溶性有機(jī)碳；同列不同小寫(xiě)字母表示處理間差異在<0.05水平顯著。

2.2.2 長(zhǎng)期不同施肥對(duì)土壤可溶性有機(jī)碳組成的影響 1) 長(zhǎng)期不同施肥對(duì)土壤可溶性有機(jī)碳三維熒光圖譜特征的影響。三維熒光(EEM)光譜可通過(guò)同時(shí)改變激發(fā)波長(zhǎng)與發(fā)射波長(zhǎng)獲取相關(guān)物質(zhì)所有的熒光特征，是一種快速、靈敏、受化學(xué)藥品影響小的檢測(cè)技術(shù)，可用于研究土壤可溶性有機(jī)碳的物理化學(xué)特征[41]。長(zhǎng)期不同施肥處理土壤可溶性有機(jī)碳三維熒光光譜如圖1所示，與CK、NPK處理相比，NPKM處理的三維熒光圖譜特征發(fā)生變化顯著，僅能發(fā)現(xiàn)類(lèi)富里酸(C)與類(lèi)胡敏酸(D)2個(gè)熒光峰，其中類(lèi)胡敏酸(D)峰沿著發(fā)射波長(zhǎng)軸偏移，CK與NPK處理的三維熒光圖譜特征基本一致，均能發(fā)現(xiàn)類(lèi)蛋白質(zhì)(A)、類(lèi)溶解性微生物代謝產(chǎn)物(B)、類(lèi)富里酸(C)與類(lèi)胡敏酸(D)4個(gè)熒光峰，NPK處理各熒光峰位置均未發(fā)生顯著變化。

對(duì)于不同施肥處理熒光光譜各區(qū)域峰的相對(duì)熒光強(qiáng)度QSU的分析表明(表3)，各處理中C、D峰相對(duì)于A(yíng)、B峰有更高的QSU值，說(shuō)明土壤可溶性有機(jī)碳中類(lèi)胡敏酸與類(lèi)富里酸物質(zhì)普遍高于類(lèi)蛋白質(zhì)物質(zhì)與類(lèi)溶解性微生物代謝產(chǎn)物。NPK處理熒光光譜中A、B、C、D峰QSU值相對(duì)于CK處理小幅增加，而NPKM處理C、D峰QSU值相對(duì)于CK處理大幅增加，分別增加了123.77% 和119.45%，而A、B峰在圖1中并未顯示，這與Yu等[42]的結(jié)果相似，這是由于類(lèi)胡敏酸與類(lèi)富里酸物質(zhì)較高的熒光強(qiáng)度掩蔽了類(lèi)蛋白質(zhì)與類(lèi)溶解性微生物代謝產(chǎn)物的峰。

(A： 類(lèi)蛋白質(zhì)熒光峰，B：類(lèi)可溶性微生物副產(chǎn)物熒光峰，C：類(lèi)富里酸熒光峰，D：類(lèi)胡敏酸熒光峰)

表3 各施肥處理土壤可溶性有機(jī)碳熒光光譜參數(shù)

熒光指數(shù)(熒光光譜激發(fā)波長(zhǎng)為370 nm時(shí)，發(fā)射波長(zhǎng)在450 nm與500 nm處的比值)可表征土壤可溶性有機(jī)碳中有機(jī)物是來(lái)源于微生物代謝還是外源植物殘?bào)w[43]。熒光指數(shù)低于1.4時(shí)，表明可溶性有機(jī)碳中有機(jī)物主要來(lái)源于外源植物殘?bào)w；而熒光指數(shù)高于1.9時(shí)，表明可溶性有機(jī)碳中有機(jī)物主要來(lái)源于土壤微生物分泌[44]。表3中CK與NPK處理熒光指數(shù)分別為1.74與1.71，表明其可溶性有機(jī)碳中的有機(jī)物來(lái)源是植物與微生物的混合源。NPKM處理熒光指數(shù)高達(dá)2.39，則說(shuō)明可溶性有機(jī)碳中的有機(jī)物主要是微生物代謝所分泌的產(chǎn)物。這可能與土壤微生物活性的差異有關(guān)，有研究結(jié)果表明有機(jī)無(wú)機(jī)配施能顯著提高土壤微生物活性，而單施化肥對(duì)土壤微生物量的影響并不顯著[14]，表2中土壤微生物生物量碳含量的結(jié)果也證明了這一結(jié)果。石坤等[45]研究外源有機(jī)物料對(duì)水稻土可溶性有機(jī)碳三維熒光的影響，發(fā)現(xiàn)施用有機(jī)物料后熒光指數(shù)的變化受微生物活動(dòng)的影響。因此，NPKM處理熒光指數(shù)的增加是由于土壤微生物活性的增加使其消耗更多的外源有機(jī)碳，并且土壤微生物代謝與凋落產(chǎn)生的有機(jī)碳同時(shí)增大。

2)長(zhǎng)期不同施肥對(duì)土壤可溶性有機(jī)碳三維熒光各區(qū)域積分的影響。不同施肥處理的土壤可溶性有機(jī)碳各區(qū)域物質(zhì)組成分析結(jié)果顯示(圖2)，CK與NPK處理中各區(qū)域物質(zhì)所占比例趨勢(shì)基本一致，由高到低分別為類(lèi)富里酸物質(zhì)(Ⅲ)>類(lèi)色氨酸蛋白質(zhì)物質(zhì)(Ⅱ)>類(lèi)酪氨酸蛋白質(zhì)物質(zhì)(Ⅰ)>類(lèi)胡敏酸物質(zhì)(Ⅴ)>類(lèi)溶解性微生物代謝產(chǎn)物(Ⅳ)，而NPKM處理的類(lèi)富里酸物質(zhì)和類(lèi)胡敏酸物質(zhì)所占比例大幅增加，分別為31% 和44%，而類(lèi)色氨酸蛋白質(zhì)物質(zhì)、類(lèi)溶解性微生物代謝產(chǎn)物、類(lèi)酪氨酸蛋白質(zhì)3類(lèi)物質(zhì)均不同程度降低。這種變化的差異與有機(jī)肥施入引起土壤有機(jī)碳的激發(fā)效應(yīng)有關(guān)，隨著有機(jī)肥的施入可刺激土壤微生物活性，促進(jìn)土壤可溶性有機(jī)碳中活性蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的類(lèi)富里酸與類(lèi)胡敏酸物質(zhì)[42,46]，并且此形態(tài)的有機(jī)物能較長(zhǎng)地保存于土壤中，因此NPKM處理土壤可溶性有機(jī)碳中類(lèi)富里酸物質(zhì)與類(lèi)胡敏酸物質(zhì)所占比例顯著增加，而類(lèi)色氨酸蛋白質(zhì)物質(zhì)與類(lèi)酪氨酸蛋白質(zhì)所占比例顯著降低。

綜上所述，與CK相比，長(zhǎng)期的NPKM處理顯著改變了土壤可溶性有機(jī)碳的形態(tài)結(jié)構(gòu)，可溶性有機(jī)碳主要來(lái)源于土壤微生物的代謝與凋落，其總量的增加主要源于類(lèi)富里酸物質(zhì)與類(lèi)胡敏酸物質(zhì)的增加；而長(zhǎng)期NPK處理對(duì)土壤可溶性有機(jī)碳結(jié)構(gòu)的影響并不明顯，各區(qū)域有機(jī)物主要由外源植物殘?bào)w和土壤微生物分泌代謝共同產(chǎn)生。

(I：類(lèi)酪氨酸蛋白質(zhì)物質(zhì)，II：類(lèi)色氨酸蛋白質(zhì)物質(zhì)，III：類(lèi)富里酸物質(zhì)，IV：類(lèi)溶解性微生物代謝產(chǎn)物，V：類(lèi)胡敏酸物質(zhì))

3 結(jié)論

長(zhǎng)期施肥尤其是有機(jī)無(wú)機(jī)配施能顯著提高水稻根系分泌有機(jī)酸的速率。有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理主要促進(jìn)了草酸、蘋(píng)果酸的分泌，單施化肥處理則促進(jìn)了酒石酸的分泌。有機(jī)無(wú)機(jī)配施相較于不施肥或單施化肥處理能顯著增加土壤有機(jī)碳的含量，降低土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性，使其更易被微生物分解利用，還能顯著改變土壤可溶性有機(jī)碳結(jié)構(gòu)，促進(jìn)可溶性有機(jī)碳中蛋白類(lèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為類(lèi)富里酸與類(lèi)胡敏酸物質(zhì)，使得類(lèi)富里酸與類(lèi)胡敏酸物質(zhì)熒光強(qiáng)度大幅增加。

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Effects of Long-term Fertilization on Organic Acids in Root Exudates and SOC Components of Red Paddy Soils

GUAN Qiang1, PU Yaoyao1, ZHANG Xin1, WANG Yuanyuan1, LI Daming2, LI Huixin1, HU Feng1, JIAO Jiaguo1*, GUAN Xiaojin3*

(1 College of Resources and Environmental Sciences/Jiangsu Collaborative Innovation Center for Solid Organic Waste Resource Utilization, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China; 2Red Soil Institute of Jiangxi Province, Nanchang 331717, China; 3 Institute Sciences, Ministry of Environmental Protecton, Nanjing 210042, China)

Based on the long-term fertilization experiment conducted since 1981 in red paddy soil in the Red Soil Institute of Jiangxi Province, China, the effects of different fertilization treatments, including no fertilizer (CK), chemical fertilizer only (NPK), chemical fertilizer plus organic manures (NPKM) were studied on the secreting rates of organic acids in rice root exudates and on SOC components. Results showed that NPK and NPKM treatments increased total organic acid contents in the root exudates compared with CK treatment (<0.05, the below is same). Compared with treatment of CK, NPK treatment significantly increased the secreting rate of tartaric acid by 82.63%, NPKM treatment significantly increased oxalic acid and malic acid by 69.93% and 110.98%, respectively; however, NPK and NPKM treatments significantly decreased citric acid secreting rates by 36.57% and 40.57%, respectively. Compared with CK, NPKM treatment significantly increased the contents of soil organic carbon (SOC), particulate organic carbon (POC), microbial biomass organic carbon (MBC) and dissolved organic carbon (DOC), while NPK treatments influenced these components insignificantly. NPKM treatment also promoted the accumulation of humic acid-like and fulvic acid-like materials, which constituted 31% and 44% of DOC, respectively; whereas NPK treatment changed DOC components little. The organic matters of DOC were botanically and microbially derived in CK and NPK treatments, while they were resulted from the processes such as extracellular release and microorganism excretion in NPKM treatment.

Long-term fertilization; Red paddy soil; Organic acid; Organic carbon fractions; Dissolved organic carbon

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41201252)和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題(2016YFD0200106，2016YFD0300908)資助。

(jiaguojiao@njau.edu.cn；guanxiaojin@ofdc.org.cn)

關(guān)強(qiáng)(1991—)，男，安徽阜陽(yáng)人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)橥寥郎鷳B(tài)。E-mail：gqiang199104@163.com

10.13758/j.cnki.tr.2018.01.016

S153.6+1；S511.4+2

A