關(guān)鍵詞：長期施用有機(jī)肥；土壤有機(jī)碳；全氮；腐殖質(zhì)組分

有機(jī)肥是一種重要的土壤改良劑，如秸稈和糞肥等，長期以來一直被用作作物栽培的肥料。然而，長期的試驗(yàn)結(jié)果表明，過量和不平衡施肥導(dǎo)致了一系列嚴(yán)重的問題，包括環(huán)境污染、土壤酸化和土壤生產(chǎn)力下降等。2015年，農(nóng)業(yè)部啟動(dòng)實(shí)施“到2020年化肥使用量零增長行動(dòng)”，以緩解化肥過度使用的負(fù)面影響。因此，有機(jī)肥替代礦物肥作為改善土壤固碳能力、提高土壤結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性、提高礦物肥料利用率的一種改良劑已被廣泛提倡。

土壤腐殖質(zhì)是指有機(jī)物質(zhì)在土壤微生物的分解作用下形成的復(fù)雜且較穩(wěn)定的高分子有機(jī)化合物。腐殖質(zhì)占土壤有機(jī)質(zhì)的60%以上，是有機(jī)肥的重要組成部分，并且含有大量的營養(yǎng)成分。近年來，關(guān)于施用有機(jī)肥對(duì)土壤腐殖質(zhì)組分等方面影響的研究取得了一定進(jìn)展。Mi等研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥和化肥配施可以增加土壤可提取腐殖物質(zhì)和胡敏酸含量：而Brodowski等研究表明，施用有機(jī)肥對(duì)土壤腐殖質(zhì)組成沒有影響。施用有機(jī)肥是為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供碳源的重要方式，長期單施有機(jī)肥或配施化肥會(huì)提高土壤胡敏酸、富里酸和胡敏素含量。研究發(fā)現(xiàn)，水稻土施用菇渣基質(zhì)后可顯著增加土壤總有機(jī)碳、可提取腐殖物質(zhì)和胡敏酸含量，但對(duì)富里酸含量無顯著影響。長期施用堆肥后土壤胡敏酸增加量大于富里酸增加量。Zhang等的研究表明，長期施用有機(jī)肥有利于提高土壤胡敏酸（HA）、富里酸（FA）含量和改善土壤HA/FA比。Shen等研究表明，過量及長期施用化肥會(huì)加快土壤有機(jī)碳損失：而配施有機(jī)肥可顯著提高土壤有機(jī)碳含量。

針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥的大量使用導(dǎo)致土壤腐殖質(zhì)含量逐漸下降、土壤酸化、環(huán)境污染等問題，本研究基于43年的長期定位施肥試驗(yàn)，通過設(shè)置不同有機(jī)肥處理，研究其對(duì)土壤有機(jī)碳、全氮含量及腐殖質(zhì)組分的影響，以期為提高土壤質(zhì)量、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、增加作物產(chǎn)量提供理論參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)在始于1978年的山東萊陽農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)站長期定位試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行（36.9°N，120.7°E）。本區(qū)屬于典型的暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候，年平均氣溫為11.2℃，年降水量為779.1mm。土壤為發(fā)育于沖積母質(zhì)的非石灰性潮土，砂、粉、黏土含量分別為52.13%、28.74%、19.21%。1978年，耕層土壤（0～20cm）有機(jī)碳含量為4.10g/kg、全氮0.50g/kg、全磷0.46g/kg、有效磷15.00mg/kg、有效鉀38.00mg/kg，pH值6.80（水土比2.5：1）。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

基于43年的長期定位施肥試驗(yàn)，本試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)置7個(gè)處理，分別為不施肥對(duì)照（CK）、低量有機(jī)肥（M1）、低量有機(jī)肥配施低量氮肥（M1N1）、低量有機(jī)肥與高量氮肥配施（M1N2）、高量有機(jī)肥（M2）、高量有機(jī)肥與低量氮肥配施（M2N1）和高量有機(jī)肥與高量氮肥配施（M2N2）。氮肥為尿素，低量氮肥每年施用量為138kg/hm2，高量氮肥每年施用量為276kg/hm2；有機(jī)肥為鮮豬糞，低量有機(jī)肥每年施用量為30t/hm2，高量有機(jī)肥每年施用量為60t/hm2。所有處理均采用相同的田間管理措施。小區(qū)長10m，寬3.33m。該田間試驗(yàn)在冬小麥一夏玉米輪作系統(tǒng)中進(jìn)行，每年兩作，每處理重復(fù)3次。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

2021年6月，冬小麥?zhǔn)斋@后，在各處理地塊中隨機(jī)取5個(gè)點(diǎn)，用土鉆按照“S”形取樣法分別取0～5、5～10，10～20cm和20～30cm土層的土壤樣品，混勻、密封后帶回實(shí)驗(yàn)室。在陰涼干燥處風(fēng)干后過0.25mm的篩，用于土壤化學(xué)性質(zhì)測(cè)定。

土壤有機(jī)碳（SOC）含量采用重鉻酸鉀氧化一外加熱法測(cè)定，土壤全氮（TN）含量采用凱氏定氮法測(cè)定。采用腐殖質(zhì)組成修改法對(duì)水溶性物質(zhì)（WSS）、可提取腐殖物質(zhì)（HE）、胡敏酸（HA）和富里酸（FA）和胡敏素（HU）進(jìn)行提取和分組（定量）。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2019對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用Origin 2022軟件作圖，使用SPSS 13.0軟件進(jìn)行相關(guān)性分析、顯著性檢驗(yàn)等。表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2結(jié)果與分析

2.1長期施用有機(jī)肥對(duì)不同土層土壤有機(jī)碳、全氮含量的影響

2.1.1對(duì)土壤有機(jī)碳含量的影響如表1所示，0～5cm和5～10cm土層中，各處理土壤SOC含量均顯著高于CK，其中M2N2處理較CK分別提高238.91%和255.83%．且高量有機(jī)肥各處理土壤SOC含量均顯著高于低量有機(jī)肥各處理，但M1、M1N1、MIN2處理間及M2、M2N1、M2N2處理間差異均不顯著。10～20cm土層中，與CK相比，各處理土壤SOC含量均顯著提高，其中M2N2處理最高，為25.76g/kg，較CK提高247.64%。20～30cm土層中，除M1N1處理外，其他處理的土壤SOC含量均顯著高于CK．其中M2N2處理最高，較CK提高164.62%，且M1N2、M2、M2N1處理間差異不顯著．不同處理的土壤SOC含量表現(xiàn)為M2N2gt;M1N2gt;M2N1gt;M2gt;M1gt;CKgt;M1N1。

2.1.2對(duì)土壤全氮含量的影響從表2可以看出，0～5cm和5～10cm土層中，不同有機(jī)肥處理土壤TN含量較CK均顯著增加，其中M2N2處理的土壤TN含量最高，較CK分別提高294.59%和320.29%。10～20cm土層中，各處理的土壤TN含量較CK均顯著增加，其中M2N2處理提高351.67%，且M1、M1N1、MIN2處理間及M2、M2N1處理間無顯著差異。20～30cm土層中，M2N2處理土壤TN含量最高，較CK顯著增加346.67%，M2N1、M2、M1N2、M1N1、M1處理較CK分別增加163.33%、183.33%、236.67%、146.67%、153.33%。

2.1.3對(duì)土壤C/N的影響

如表3所示，與CK相比．0～5cm土層M2和M2N2處理的土壤C/N比顯著降低，且M1N1和M2N1處理間差異顯著。5～10cm土層中，M1N1、M2、M2N1和M2N2處理較CK顯著降低土壤C/N比，其中M1N1和M2N1處理間存在顯著差異。與CK相比，6個(gè)有機(jī)肥處理均顯著降低了10～20cm土層的C/N，其中M1N1處理顯著低于M1N2、M2、M2N1處理，但M1N2、M2、M2N1處理間差異未達(dá)顯著水平。最深層土壤中，6個(gè)有機(jī)肥處理的土壤C/N比均顯著低于CK，其中M1N1處理最低，為4.64，而其他5個(gè)有機(jī)肥處理之間無顯著差異。

2.2長期施用有機(jī)肥對(duì)不同土層土壤腐殖質(zhì)組分的影響

2.2.1對(duì)土壤水溶性物質(zhì)（WSS）的影響

由圖1可知，0～5cm土層中，與CK相比，6個(gè)有機(jī)肥處理的WSS含量均顯著增加，其中M2N2處理最高，為0.44g/kg，較CK提高134.79%。5～10cm土層中，與CK相比，除MIN2處理外，其他5個(gè)有機(jī)肥處理均顯著提高WSS含量。10～20cm和20～30cm土層中，6個(gè)有機(jī)肥處理的WSS含量均顯著高于CK?？傊?，0～5、5～10、10～20、20～30cm土層中，M2N2處理的WSS含量最高，與CK相比分別提高134.79%、124.30%、275.80%、126.38%，M1、M1N1和MIN2處理間及M2和M2N1間差異均不顯著。

2.2.2對(duì)土壤可提取腐殖物質(zhì)（HE）的影響

由圖2可知，各有機(jī)肥處理的土壤可提取腐殖物質(zhì)含量較CK均顯著提高。0～5cm土層中，M1N1和MIN2處理間差異顯著，M2、M2N1、M2N2處理間差異不顯著。5～10cm土層中，M1N1和M1N2處理間差異不顯著，M2N1和M2N2處理間差異顯著。10～20cm土層中，M1和M2處理間及M1N2和M2N1處理間可提取腐殖物質(zhì)含量差異均不顯著。20～30cm土層中，M2N2處理的可提取腐殖物質(zhì)含量最高，達(dá)6.62g/kg，M1、M1N1、M1N2和M2處理間差異不顯著?？傊?，各土層M2N2的可提取腐殖物質(zhì)含量最高，從上到下依次較CK分別顯著提高98.53%、123.06%、116.37%、113.51%。

2.2.3對(duì)土壤胡敏酸含量的影響由圖3可知，在各土層中，與CK相比，6種有機(jī)肥處理的土壤胡敏酸含量均顯著提高，其中，0～5cm土層中，M1N2處理的胡敏酸含量顯著低于其他5種有機(jī)肥處理，而其他各處理間無顯著差異。10～20cm和20～30cm土層中，M2N2處理的土壤胡敏酸含量最高，分別達(dá)到5.49、3.61g/kg，較CK分別提高167.66%、120.32%，M1N1和M1N2處理間及M2和M2N1處理間均無顯著差異。

2.2.4對(duì)土壤富里酸含量的影響由圖4可知，0～5cm土層中，與CK相比，6個(gè)有機(jī)肥處理的土壤富里酸含量顯著增加。5～10cm土層中，M1、M1N1、M2和M2N2處理的土壤富里酸含量顯著高于CK。10～20cm土層中，與CK相比，M1、M2和M2N2處理顯著增加土壤富里酸含量，M1N1和M2N1處理則顯著降低土壤富里酸含量。20～30cm土層中，M1N2、M2N1和M2N2處理的土壤富里酸含量較CK顯著增加，而M1、M1N1、M1N2和M2處理間則無顯著差異。

2.2.5對(duì)土壤胡敏素含量的影響從圖5看出，在各土層中，與CK相比，6個(gè)有機(jī)肥處理均顯著提高土壤胡敏素含量。0～5cm土層中，MIN1、M1N2與M1處理的土壤胡敏素含量無顯著差異，同時(shí)，M2、M2N1和M2N2處理間也無顯著差異。5～10cm土層中．M1和M2處理間及M2N1和M2N2處理間土壤胡敏素含量均無顯著差異。10～20cm土層中，M1和M1N1處理及M2N1和M2N2處理的土壤胡敏素含量無顯著差異。20～30cm土層中，M2N1處理的土壤胡敏素含量最高，為10.42g/kg，較CK提高159.07%，而M1、M1N1、MIN2和M2處理間無顯著差異。

3討論與結(jié)論

3.1土壤有機(jī)碳、全氮含量對(duì)長期施用有機(jī)肥的響應(yīng)

土壤有機(jī)質(zhì)作為土壤的肥力核心，對(duì)土壤的物理、化學(xué)和生物特性的重要影響已被廣泛認(rèn)識(shí)。本研究結(jié)果表明，與CK相比，單施有機(jī)肥或配施氮肥處理均可顯著增加0～20cm土層土壤有機(jī)碳含量，這與前人研究的長期施用有機(jī)肥或與化肥配施可提高土壤有機(jī)質(zhì)及其組分含量的結(jié)果一致。此外，2hu和Yang等的研究也表明，有機(jī)肥會(huì)提高土壤固碳能力。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是，首先，豬糞含碳量較高，添加到土壤后可以直接增加有機(jī)碳含量：其次，長期單一施用有機(jī)肥或與氮肥配施會(huì)促進(jìn)作物生長，從而增加作物殘茬和根系分泌物，向土壤中增加大量的外源有機(jī)碳；此外，增強(qiáng)有機(jī)碳的固定有利于形成土壤團(tuán)聚體，從而促進(jìn)對(duì)土壤有機(jī)碳的保護(hù)。并且M2、M2N1和M2N2處理的有機(jī)碳含量高于M1、M1N1和M1N2處理，其中M2N2處理在深層土壤的有機(jī)碳積累量最高，這主要是因?yàn)樨i糞作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的碳源，高量豬糞的輸入有利于促進(jìn)土壤有機(jī)碳積累。因此，合理施肥是提升土壤有機(jī)質(zhì)水平的必要條件。

氮在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中對(duì)提升土壤肥力、作物產(chǎn)量和減緩氣候變化具有重要作用。前人研究表明，長期施肥有利于提高農(nóng)田全氮的積累量，尤其是有機(jī)肥配施化肥。本研究中，與CK相比，單施有機(jī)肥或與氮肥配施處理各土層全氮含量均提高，并且單施高量有機(jī)肥或配施氮肥處理的土壤全氮含量更高，這表明有機(jī)肥的施用在提高土壤全氮含量方面具有較好的效果。此外，糞肥對(duì)土壤全氮含量的提升具有更大的影響可能與糞肥所含的氮量相關(guān)。

土壤C/N比是衡量土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量的重要指標(biāo)，比如分解和硝化，并且可以反映土壤碳氮循環(huán)的耦合關(guān)系。C/N比變化很大，主要受到土地使用類型和歷史、施肥制度、種植制度以及土壤物理和化學(xué)特性影響。本研究中，部分有機(jī)肥處理會(huì)導(dǎo)致C/N比下降，這與Ma等和Tian等的研究結(jié)果一致。這可以提高土壤中無機(jī)氮的積累量，并且會(huì)使微生物群落的營養(yǎng)基質(zhì)發(fā)生改變。

3.2土壤腐殖質(zhì)組分對(duì)長期施用有機(jī)肥的響應(yīng)

土壤腐殖質(zhì)是土壤有機(jī)碳庫的重要組成部分，在提升土壤結(jié)構(gòu)和質(zhì)量方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。從本試驗(yàn)結(jié)果可以看出，與CK相比，單施有機(jī)肥或有機(jī)肥與化肥配施會(huì)提高各土層土壤水溶性物質(zhì)含量，這與孫瑩等的研究結(jié)果類似。王薇等研究表明，單施有機(jī)肥或與無機(jī)肥的長期配施會(huì)促進(jìn)土壤腐殖質(zhì)各組分含量的提高。本研究中，長期單施有機(jī)肥或與氮肥配施會(huì)使土壤胡敏酸和富里酸含量增加，這說明長期單施有機(jī)肥或與氮肥配施會(huì)增加土壤可提取腐殖物質(zhì)含量，從而提高土壤肥力：并且在10～20cm土層中M1N1和M2N1處理的FA含量較CK顯著降低，這可能是因?yàn)楦叩土坑袡C(jī)肥分別配施低氮肥有利于促進(jìn)FA向HA的轉(zhuǎn)化，從而降低FA積累量。施用有機(jī)肥是促進(jìn)腐殖質(zhì)積累和提高土壤肥力的有效途徑，并且會(huì)隨著有機(jī)肥施用量增加而增加，這與姚鐵等的研究結(jié)果相似。

綜上所述，長期施肥有利于提升土壤有機(jī)碳和全氮積累量，其中，M2N2處理的土壤有機(jī)碳和全氮積累量最高，其各土層有機(jī)碳含量較CK分別提高238.91%、255.83%、247.64%和164.62%；其各土層全氮含量較CK處理分別增加294.59%、320.29%、351.67%和346.67%，表明M2N2處理是提升土壤有機(jī)碳和全氮積累量的最優(yōu)處理。長期施肥后，土壤水溶性物質(zhì)、可提取腐殖物質(zhì)和胡敏素含量有所提高，而施用有機(jī)肥處理有利于提高胡敏酸含量，其中高量有機(jī)肥（60t/hm2）配施高量氮肥（276kg/hm2）效果最好。