长期平衡施肥对玉米 - 小麦系统土壤碳汇及土壤结构的关键作用

为探究长期农业实践对土壤碳（C）稳定性影响，研究人员开展 51 年玉米 - 小麦长期施肥实验，发现 100% NPK + 农家肥（FYM）显著提升土壤有机碳（SOC）等，利于土壤和环境可持续性。

　　土壤的碳汇能力取决于其长期固碳的能力。因此，了解影响碳稳定性的因素对于评估长期农业实践导致的土壤碳动态变化至关重要。本研究始于 1971 年的玉米 - 小麦系统 51 年长期肥料试验（LTFE），选取了 5 种处理方式，包括对照、100% 氮肥（N）、100% 氮磷钾复合肥（NPK）、150% 氮磷钾复合肥、100% 氮磷钾复合肥 + 农家肥（FYM，10 Mg ha^?1），同时设置了未扰动的休耕区。该研究测定了 0 - 100cm 土壤中的土壤有机碳（SOC）及其组分，包括颗粒有机物（POM）、轻组碳（LFC）和重组碳（HFC），还测定了 0 - 15cm 和 15 - 30cm 土壤的团聚体粒径及相关碳含量。利用傅里叶变换光谱 - 衰减全反射（FTIR - ATR）技术分析了土壤有机碳中的官能团。结果显示，长期施用 100% 氮磷钾复合肥 + 农家肥（FYM）使土壤有机碳（SOC）显著增加 150%，即便在深层土壤也是如此。在 0 - 15cm 土层中，粗颗粒有机物（cPOM）、细颗粒有机物（fPOM）、轻组碳（LFC）和重组碳（HFC）的浓度相比对照组分别高出 55 - 147%、65 - 103%、30 - 70% 和 11 - 80%。与基于化肥的处理和对照组相比，100% 氮磷钾复合肥 + 农家肥（FYM）处理下，微团聚体减少，大团聚体增加，土壤团聚性得到改善。傅里叶变换光谱 - 衰减全反射（FTIR - ATR）分析表明，化肥和有机肥的联合施用对酰胺、胺、羟基、脂肪族和羧基，以及多糖、木质素和酚类等复杂有机分子的存在产生积极影响。结论表明，本研究证明了长期、平衡且综合的施肥管理在玉米 - 小麦系统中，对团聚体相关碳、稳定碳组分和官能团具有积极作用，有助于提升土壤和环境的可持续性。