长期施肥对红壤性水稻土碳库管理指数和双季水稻产量的影响

张文锋，袁颖红，*，周际海，芮绍云，李丽，李大明，黄欠如，成艳红

1.南昌工程学院生态与环境科学研究所，江西 南昌 330099；2.江西省红壤研究所，江西 进贤 331717



长期施肥对红壤性水稻土碳库管理指数和双季水稻产量的影响

张文锋1，袁颖红1，2*，周际海1，芮绍云1，李丽1，李大明2，黄欠如2，成艳红2

1.南昌工程学院生态与环境科学研究所，江西 南昌 330099；2.江西省红壤研究所，江西 进贤 331717

摘要：农业土壤碳储量和碳固定是全球变化及碳循环研究值得关注的重要问题。水稻土是我国主要的农业土地利用类型。土壤活性有机碳和碳库管理指数是描述土壤质量和评价土壤管理水平的良好指标，因此研究长期施肥对红壤性水稻土壤活性有机碳、土壤碳库管理指数及水稻产量的影响具有非常重要的实际意义。基于33年的长期田间定位试验，研究了不同施肥对红壤性水稻土碳库管理指数及双季水稻产量的影响。试验设置5个处理，即对照（CK）、氮肥（N）、氮肥与磷肥配施（NP）、氮磷钾肥配施（NPK）和无机肥与有机肥配施（NPKM）。结果表明，连续施肥33年后，不同施肥处理土壤总有机碳含量、土壤活性碳含量和碳库管理指数顺序均为NPKM＞NPK＞NP＞N＞CK。单施无机肥处理土壤有机碳增加约42.05%～60.23%，NPKM处理土壤有机碳增加约70.35%。单施无机肥对土壤活性碳含量的影响均不显著，NPKM处理对土壤活性碳含量的影响均显著；与CK相比，不同施肥处理土壤微生物量碳、可溶性有机碳、活性有机碳和颗粒有机碳含量增幅分别为13.19%～67.70%、2.11%～23.41%、2.42%～99.37%、8.18%～31.27%，且NPKM处理效果优于单施无机肥。长期施肥处理土壤碳库管理指数均有不同程度增加，单施化肥对土壤碳库管理指数均无显著影响，NPKM处理对土壤碳库管理指数影响显著。各施肥处理的双季水稻年产量顺序为NPKM＞NPK＞NP＞N＞CK，NPKM处理的双季水稻年产量增幅最大，为109.87%～118.8%，晚稻产量高于早稻产量。因此，有机肥和无机肥配施对水稻高产稳产和提升碳库管理指数有重要的作用。

关键词：长期施肥；红壤性水稻土；活性有机碳；碳库管理指数；水稻产量

引用格式：张文锋，袁颖红，周际海，芮绍云，李丽，李大明，黄欠如，成艳红.长期施肥对红壤性水稻土碳库管理指数和双季水稻产量的影响［J］.生态环境学报，2016，25（4）:569-575.

ZHANG Wenfeng，YUAN Yinghong，ZHOU Jihai，RUI Shaoyun，LI li，LI Daming，HUANG Qianru，CHENG Yanhong.Effects of Long-term Fertilization on the Carbon Management Index and Double Rice Yield in Red Paddy Soils ［J］.Ecology and Environmental Sciences，2016，25（4）:569-575.

水稻是我国重要的粮食作物，南方红壤稻田是我国水稻主产区之一，在全国水稻生产中具有重要地位，水稻产量受稻田水分管理、气候、施肥等诸多因素影响，其中施肥是确保水稻高产稳产的行之有效的措施之一（董春华等，2014）193。红壤性水稻土是一类经过长期水耕熟化的人为土，具有高度风化、质地黏重和养分易淋失等特性。近年来，改良红壤性水稻土的酸度及肥力衰退等研究受到广泛关注（柳开楼等，2015；李明等，2015）。科学施肥是高产稳产及培肥土壤的重要保障，因此研究施肥对红壤性水稻土培肥作用及对水稻产量的影响具有非常重要的实际意义。

土壤碳库为陆地生态系统中最大的碳储库，在陆地碳循环研究中有着重要的作用（袁颖红等，2007）554。土壤碳库管理指数可作为土壤有机质总量及其质量变化的较为系统和敏感的监测指标，是土壤管理措施引起土壤有机质变化的重要依据（吴建富等，2013）。目前有许多研究报道施肥不但能够明显降低土壤容重、改善土壤结构、提高土壤质量，而且能增加活性有机碳含量、提高土壤碳库管理指数（邵兴华等，2012；何翠翠等，2015；李玮等，2015；李硕等，2015）；但也有研究认为，单施化肥可使土壤质量下降（汪建飞等，1998；沈宏等，1998）。土壤碳库的动态平衡与作物营养、土壤管理关系密切，直接影响到作物产量（沈宏等，2000）。有机-无机肥配施既能培肥土壤又能使作物高产稳产（Ragasits et al.，2000；Saleque et al.，2004；孙宏德等，2002；王开峰等，2007）。已有研究报道相关试验多是土壤肥力和产量的变化，但有关红壤性稻田长期定位施肥对土壤碳库管理指数和双季水稻产量影响的研究报道甚少，本研究以33年长期定位试验为基础，探明长期不同施肥措施对红壤性水稻土碳库管理指数和双季水稻产量的影响，为切实优化施肥管理措施及提高双季水稻产量提供科学依据。

1　材料与方法

1.1试验地概况

红壤性水稻土长期定位试验设在江西省红壤研究所（进贤县高桥）（116°20′24″E、28°15′30″N）内，为典型的低丘红壤地区，海拔高度26 m，气候温和，雨量丰富，日照充足，无霜期长，属于中亚热带季风气候，年平均气温17.7～18.5 ℃，最热月（7月）平均气温28.0～29.8 ℃，月平均最低气温4.6 ℃，年平均降雨量1537 mm，其中50%降雨量集中在3─6月，年蒸发量1100～1200 mm，7─9月为旱季，蒸发量占全年蒸发量的40%～50%，具有明显的干湿季节变化。试验从1981年早稻开始实施，试验前为双季稻绿肥轮作制，水稻年产量9000 kg·hm-2左右。土壤为第四纪红色黏土发育的潴育型水稻土，剖面特征为Ap-P-W1-W2型。试验前耕层土壤基本理化性质如表1。

1.2试验设计

试验从1981年早稻开始实施，在研究所内建立了15块固定试验样地，小区面积46.67 m2，3次重复，小区随机排列。试验分为5种处理，分别为CK、N、NP、NPK、NPKM。肥料用量：CK处理是不施肥；N处理每季水稻施N 90 kg·hm-2；NP处理每季水稻施N 90 kg·hm-2，P2O545 kg·hm-2；NPK处理每季水稻施N 90 kg·hm-2、P2O545 kg·hm-2、K2O 75 kg·hm-2；NPKM处理早稻施N 90 kg·hm-2、P2O545 kg·hm-2、K2O 75和22500 kg·hm-2新鲜紫云英，晚稻施N 90 kg·hm-2、P2O545 kg·hm-2、K2O 75 kg·hm-2和22500 kg·hm-2新鲜猪粪。紫云英平均含有机碳23315 g·kg-1，N 311 g·kg-1，P 213 g·kg-1，K1 011 g·kg-1，猪粪平均含有机碳6913 g·kg-1，N 516 g·kg-1，P 312 g·kg-1，K 712 g·kg-1。

1.3土壤样品的采集

于2014年12月（晚稻收获后）采用五点混合采样法采集土壤样品，分耕作层（A：0～15 cm）、犁底层（P：16～23 cm）2层进行采样，用自封袋将土样密封带回实验室，采集的土样充分混合，置于0～4 ℃冷藏箱待处理。将部分土壤样品在自然条件下风干，研磨过筛备用。

1.4测定指标及方法

土壤微生物量碳测定：微生物量碳采用氯仿熏蒸-K2SO4提取法测定，微生物量碳的换算系数为0.45（鲁如坤，2000）231-233。

土壤可溶性有机碳测定：纯净水提取鲜土可溶性有机碳，水土比4∶1，200 r·min-1振荡2 h后，在4 ℃条件下以4500 r·min-1离心20 min。将上清液过0.45 μm滤膜后得到土壤可溶性有机碳样品，可溶性有机碳含量采用TOC分析仪测定（Zhou et al.，2001）

土壤颗粒有机碳测定：称取过2 mm筛的风干土25 g，放入塑料瓶中，加入30 mL 5 g·L-1的六偏磷酸钠溶液，在往复式振荡器（90 r·min-1）上振荡18 h，分散。分散溶液置于53 μm筛上，用清水冲洗直至沥滤液澄清。将筛上保留的53～2000 μm土壤在60 ℃下烘干至恒量，计算其占整个土壤样品的百分比。将烘干样品中的有机碳含量分别换算为单位质量土壤样品的对应组分有机碳含量，即为颗粒有机碳含量（龚伟等，2008）。

土壤活性碳测定：依据Blair et al.（1995）KMnO4氧化性分级方法测定。称取过500 μm土壤筛的含碳15 mg的风干土壤，加入25 mL的333 mmol·L-1KMnO4，振荡1 h，振荡后在4000 r·min-1离心5 min，吸取上清液稀释250倍，稀释液在565 nm波长处进行比色，同时配制标准系列浓度KMnO4溶液，也在565 nm处比色，依标准曲线得KMnO4浓度，进而求得消耗KMnO4量。

有关项目测定均按常规方法（鲁如坤，2000）147-193进行。有机碳（SOC）：H2SO4-K2CrO7外加热法；全氮：半微量凯氏定氮法；全磷：氢氧化钠碱熔-钼锑抗比色法；全钾：氢氧化钠碱熔-火焰光度法；水解氮：碱解扩散法；速效磷：碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法；速效钾：醋酸铵浸提-火焰光度法。

表1　供试红壤水稻土表层（0～15 cm）土壤基本性状Table 1 Basic properties of the soil in the surface layer （0～15 cm） of the red paddy soil studied

1.5计算公式

稳态碳=总有机碳-活性碳；碳库指数（CPI）=农田土壤有机碳/参考农田土壤有机碳；碳库活度（A）=活性碳/稳态碳；碳库活度指数（AI）=农田碳库活度/参考土壤碳库活度；碳库管理指数（CPMI）=碳库指数×碳库活度指数×100；活性碳有效率=活性碳/土壤有机碳×100%（徐明岗等，2006）461。

1.6数据统计分析

数据采用Microsoft Excel 2007软件进行处理和绘图，采用SPSS统计软件进行差异显著性分析，显著性水平设为P＜0.05，极显著水平设为P＜0.01。

2　结果与分析

2.1长期施肥处理对红壤水稻土壤有机碳的影响

由图1可知，各处理耕作层土壤有机碳含量均高于犁底层，CK、NP、NPKM处理耕作层与犁底层之间土壤有机碳含量差异不显著，N、NPK处理耕作层与犁底层之间土壤有机碳含量差异显著。在耕作层，与CK相比，N、NP、NPK、NPKM处理土壤有机碳含量分别增加了0.23%、1.82%、13.05%、20.21%；NPKM与CK、N、NP处理之间土壤有机碳含量差异显著，NPKM与NPK处理之间土壤有机碳含量差异不显著，CK、N、NP、NPK处理间土壤有机碳含量差异不显著。在犁底层，与CK相比，NP、NPK、NPKM处理土壤有机碳分别增加了18.73%、11.34%、61.34%；除N处理外，NPKM与其它处理之间土壤有机碳含量差异不显著；CK、N、NP、NPK处理间土壤有机碳含量差异不显著。

图1　长期施肥处理对红壤水稻土壤有机碳的影响Fig.1 Effect of long-term fertilization on soil organic carbon of reddish paddy soil

2.2长期施肥处理对红壤水稻土壤有机碳组分的影响

由图2可知，与CK相比，各处理红壤性水稻土土壤微生物量碳、可溶性有机碳、活性有机碳、颗粒有机碳含量均有所增加，且有机肥和无机肥配施效果优于单施无机肥，在耕作层和犁底层各施肥处理土壤微生物量碳增加量均高于可溶性有机碳、活性有机碳和颗粒有机碳。各处理耕作层土壤有机碳组分含量均显著大于犁底层。

耕作层土壤微生物量碳含量，与CK相比，N、NP、NPK、NPKM处理分别增加约为14.26%、13.19%、26.63%、67.70%；NPKM处理显著高于CK、N、NP、NPK处理，N、NP、NPK处理间无显著性差异，NPK处理显著高于CK处理，N、NP处理与CK处理间无显著性差异。在犁底层，与CK相比，N、NP、NPK、NPKM处理分别增加约为29.57%、52.50%、33.14%、167.20%；NPKM处理显著高于CK、N处理，与NP、NPK处理间无显著差异，除NPKM处理外，其它各处理间均无显著差异（图2）。

耕作层土壤可溶性碳含量，与CK相比，N、NP、NPK、NPKM处理分别增加约为2.11%、1.69%、22.41%、23.41%；各处理间土壤可溶性碳含量均无显著差异。在犁底层，与CK相比，N、NP、NPK、NPKM处理土壤可溶性碳含量分别增加约为12.64%、11.76%、12.91%、14.41%；各处理间土壤可溶性碳含量均无显著差异。

耕作层土壤颗粒有机碳含量，与CK相比，N、NP、NPK、NPKM处理分别增加约为13.76%、8.18%、14.73%、31.27%；NPKM处理与CK处理间土壤颗粒有机碳含量差异显著，除NPKM处理外，其它各处理间均无显著差异。在犁底层，与CK相比，N、NP、NPK、NPKM处理土壤颗粒有机碳含量分别增加约为7.68%、10.90%、0.59%、65.84%；NPKM处理与CK、N、NP、NPK处理差异显著，CK、N、NP、NPK处理之间均无显著差异。

耕作层土壤活性有机碳含量，各施肥处理大小顺序为NPKM＞NPK＞NP＞N＞CK，与CK相比，NPKM处理土壤活性有机碳含量增加了99.37%，差异达显著水平；N、NP、NPK处理土壤活性有机碳含量均有所增加，但差异不显著。在犁底层，与CK相比，NPKM处理土壤活性有机碳含量增加了106.16%且差异达显著水平；N、NP、NPK处理土壤活性有机碳含量均有所增加，但差异不显著。

2.3长期施肥对红壤性水稻土碳库管理指数的影响

由表2可知，在耕作层，各处理红壤性水稻土壤稳态碳含量和碳库指数均无显著差异，稳态碳含量表现为NPK＞NP＞NPKM＞CK＞N，碳库指数表现为NPKM＞NPK＞NP＞N=CK；NPKM处理的碳库活度、碳库活度指数、碳库管理指数均显著高于其它处理，其它处理之间均无显著性差异，碳库管理指数表现为NPKM＞NPK＞NP＞N＞CK。在犁底层，各处理红壤性水稻土壤稳态碳含量、碳库指数和碳库活度指数均无显著差异，稳态碳含量表现为NPKM＞NPK＞NP＞CK＞N，碳库指数表现为NPKM＞NPK＞NP＞N＞CK，碳库活度指数表现为NPKM＞N＞CK＞NP＞NPK；NPKM处理的碳库活度与NPK处理的碳库活度差异显著，其它处理之间无显著性差异；NPKM处理的碳库管理指数显著高于其它处理，其它处理之间无显著性差异。

图2　长期施肥处理对红壤水稻土壤有机碳组分的影响Fig.2 Effect of long-term fertilization on soil organic carbon fractions of reddish paddy soil

表2　长期施肥对土壤碳库管理指数的影响Table 2 Effect of long-term fertilization on soil carbon pool management index

2.4长期施肥对双季早、晚水稻产量的影响

从表3可以看出，2013年和2014年单施氮肥（N）处理与对照（CK）处理之间早稻产量均无显著性差异，NPK处理的早稻产量均显著高于CK、N处理，NPKM处理的早稻产量均显著高于其它处理；2013年和2014年各施肥处理的晚稻产量均显著高于CK处理，NPKM处理的晚稻产量均显著高于其它施肥处理，NPK、NP处理的晚稻产量均显著高于N处理。2013年和2014年各处理的水稻年产量均表现为NPKM＞NPK＞NP＞N＞CK，与CK相比，NPKM、NPK、NP、N处理的2013年水稻年产量分别增加了118.8%、40.12%、33.68%、0.97%，2014年水稻年产量分别增加了109.88%、49.88%、25.46%、9.24%；2013年NPKM处理水稻年产量显著高于其它处理，NPK和NP处理水稻年产量均显著高于N和CK处理，NPK和NP处理之间水稻年产量无显著性差异，N和CK处理之间无显著性差异；2014年NPKM处理水稻年产量显著高于其它处理，NPK处理水稻年产量显著高于NP、N、CK处理，NP处理水稻年产量显著高于N、CK处理，N与CK处理之间水稻年产量无显著性差异。NPKM处理2季早稻和4季稻平均产量显著高于其它处理，NPK处理2季早稻和4季稻平均产量显著高于NP、N、CK处理，NP处理2季早稻和4季稻平均产量显著高于N、CK处理，N和CK处理之间2季早稻和4季稻平均产量无显著性差异。2季晚稻平均产量表现为NPKM＞NPK＞NP＞N＞CK，与CK相比，NPKM、NPK、NP、N处理2季晚稻平均产量分别增加了110.15%、39.25%、29.65%、13.34%，且各处理之间2季晚稻平均产量差异显著。

3　讨论

3.1长期施肥对红壤性水稻土碳库的影响

施肥是影响土壤有机碳水平的重要因素之一（徐香茹等，2015）757，近20年来，我国农田土壤有机碳呈增加趋势，尤其是在南方红壤丘陵地区和太湖地区更为明显（Pan et al.，2003）。本研究经过33年长期定位施肥试验后，结果表明施用无机肥和有机肥可以显著提高红壤性水稻土耕作层土壤有机碳的水平和增加土壤有机碳各组分含量，单施无机肥耕作层土壤有机碳增加约42.05%～ 60.23%，无机肥和有机肥配施耕作层土壤有机碳增加约70.35%，配施效果优于单施化肥。李辉信等（2006）、袁颖红等（2007）555-557和徐香茹等（2015）759研究表明长期施肥对土壤有机碳含量的影响主要表现在表层，有机肥和无机肥长期配施能显著增加土壤总有机碳和有机碳组分含量，这与本研究的结果一致。Zhang et al.（2012）研究也表明，施肥可以显著提高红壤性水稻土的碳生物量。主要原因可能一是有机肥本身含有大量有机碳，直接提高了系统的碳输入量，因而土壤有机碳幅度较大；二是在南方红壤地区，由于气温高，土壤生物循环旺盛，有机质分解快，施用有机肥为微生物提供了能源，加速了土壤生物活动，促进了土壤有机碳形成（Plante et al.，2004）。目前有关施肥对红壤性水稻土有机碳组分影响的研究文献较少，不同研究结果差异的根本原因需要进一步探索。

表3　长期施肥对红壤性双季水稻产量的影响Table 3 Effect of long-term fertilization on double-rice yield of reddish paddy soil kg·hm-2

研究土壤活性有机碳和碳库管理指数能明确土壤管理和施肥的科学性（徐明岗等，2006）464，是描述土壤质量和评价土壤管理水平的良好指标（汪吉东等，2007）。已有研究认为，土壤不同形态碳素含量和碳库管理指数的变化程度与耕作方式和施肥等农业管理措施密切相关（苗淑杰等，2009）。本研究结果表明，连续施肥33年后，施肥处理对红壤性水稻土耕作层和犁底层活性碳含量有不同的影响，单施无机肥对土壤耕作层和犁底层活性碳含量的影响均不显著，有机肥和无机肥配施对土壤耕作层和犁底层活性碳含量的影响均显著。吴小丹等（2008）研究表明有机肥和无机肥配施处理的土壤活性有机质的增幅显著高于单施无机肥处理，表明长期施肥有利于土壤活性有机质各组分的积累。王彩绒等（2000）研究也表明，长期单施无机肥对土壤易氧化有机质含量影响不明显，有机肥和无机肥配施能明显增加土壤易氧化有机质含量。因此，有机肥和无机肥的配施是一项有效的农作管理措施。另外，本研究结果表明，长期施肥处理增加了耕作层和犁底层土壤碳库管理指数，各施肥处理的土壤碳库管理指数均大于100，单施无机肥对土壤碳库管理指数均无显著影响，有机肥和无机肥的配施对土壤碳库管理指数影响显著。

3.2长期施肥对红壤性水稻土水稻产量的影响

施肥是调控农田系统生产力的重要手段，有助于提高土壤基础地力和生产力的持续性（Nayak et al.，2012；Premi et al.，2013），有机肥和无机肥配施兼顾两者的优势。侯红乾等（2011）研究指出，有机肥和无机肥配施处理产量均高于单施化肥处理，高量有机肥配施无机肥更有利于稻田长期增产，水稻年产量比不施肥增产65.4%～71.5%，比施无机肥增产3.9%～7.8%。本研究表明，各施肥处理的双季水稻晚稻产量高于早稻产量，一方面这可能与早稻施用的有机肥在晚稻残留有关（董春华等，2014）197，另一方面这可能与晚稻对施肥响应较大有关（李忠芳等，2010）；施肥处理双季水稻年产量高于对照，有机肥和无机肥配施的双季水稻年产量增幅最大，效果最好，原因可能是施用无机肥有利于提供稻田土壤速效养分，施用有机肥有利于改善土壤理化特性和持续提供土壤养分（沈善敏，1984），从而有利于水稻生长，增加水稻产量。这与吴焕焕等（2014）的研究结果一致。

4　结论

长期施用肥料，有机肥与无机肥配施能明显提高红壤性水稻土土壤微生物量碳、可溶性有机碳、活性有机碳、颗粒有机碳含量以及碳库管理指数；单施无机肥对红壤性水稻土总有机碳、有机碳各组分、碳库管理指数的影响不显著。不同施肥处理红壤性水稻土耕作层总有机碳、有机碳各组分含量均高于犁底层；在耕作层和犁底层有机肥和无机肥配施效果均优于单施无机肥。各施肥处理的双季水稻年产量顺序为NPKM＞NPK＞NP＞N＞CK，有机肥和无机肥配施的双季水稻年产量增幅最大，晚稻产量高于早稻产量。

参考文献：

BLAIR G J，LEFORY R D B，LISLE L.1995.Soil carbon fractions based on their degree of oxidation and the development of a carbon management index for agricultural systems ［J］.Australian Journal of Agricultural Research，46（7）:1459-1466.

NAYAK A K，GANGWAR B，SHUKLA A K，et al.2012.Long-term effect of different integrated nutrient management on soil organic carbon and its fractions and sustainability of rice-wheat system in Indo Gangetic Plains of India ［J］.Field Crops Research，127:129-139.

PAN G X，LI L Q，WU L S.2003.Storage and sequestration potential of topsoil organic carbon in China’s paddy soils ［J］.Global Change Biology，10:79-92.

PLANTE A F，CHENU C，BALABANE M，et al.2004.Peroxide oxidation of clay-associated organic matter in a cultivation chronosequence ［J］.European Journal of Soil Science，55（3）:471-478.

PREMI O P，KANDPAL B K，RATHORE S S，et al.2013.Green manuring，mustard residue recycling and fertilizer application affects productivity and sustainability of Indian mustard（Brassica juncea L.） in Indian semi-arid tropics ［J］.Industrial Crops and Products，41（1）:423-429.

RAGASITS I，DEBRECZENI K，BERECZ K.2000.Effect of long-term fertilization on grain yield，yield components and quality parameters of winter wheat ［J］.Acta Agronomica Hungarica，48（2）:155-163.

SALEQUE M A，ABEDIN M J，BHUIYAN N I，et al.2004.Long-term effects of inorganic and organic fertilizer sources on yield and nutrient accumulation of lowland rice ［J］.Field Crops Research，86（1）:53-65.

ZHANG W J，XU M G，WANG X J，et al.2012.Effects of organic amendments on soil carbon sequestration in paddy fields of subtropical China ［J］.Journal of Soils and Sediments，12（4）:457-470.

ZHOU L X，WONG J W C.2001.Effect of dissolved organic matter from sludge and sludge compost on soil copper sorption ［J］.Journal of Environmental Quality，30（3）:878-883.

董春华，曾闹华，高菊生，等.2014.长期不同施肥模式下红壤性稻田水稻产量及有机碳含量变化特征［J］.中国水稻科学，28（2）:193-198.

龚伟，颜晓元，蔡祖聪，等.2008.长期施肥对小麦-玉米作物系统土壤颗粒有机碳和氮的影响［J］.应用生态学报，19（11）:2375-2381.

何翠翠，王立刚，王迎春，等.2015.长期施肥下黑土活性有机质和碳库管理指数研究［J］.土壤学报，52（1）:194-202.

侯红乾，刘秀梅，刘光荣，等.2011.有机无机肥配施比例对红壤稻田水稻产量和土壤肥力的影响［J］.中国农业科学，44（3）:516-523.

李辉信，袁颖红，黄欠如，等.2006.不同施肥处理对红壤水稻土团聚体有机碳分布的影响［J］.土壤学报，43（3）:422-429.

李明，李忠佩，刘明，等.2015.不同秸秆生物炭对红壤性水稻土养分及微生物群落结构的影响［J］.中国农业科学，48（7）:1361-1369.

李硕，李有兵，王淑娟，等.2015.关中平原作物秸秆不同还田方式对土壤有机碳和碳库管理指数的影响［J］.应用生态学报，26（4）:1215-1222.

李玮，孔令聪，张存岭，等.2015.长期不同施肥模式下砂姜黑土的固碳效应分析［J］.土壤学报，52（4）:943-949.

李忠芳，徐明岗，张会民，等.2010.长期施肥和不同生态条件下我国作物产量可持续性特征［J］.应用生态学报，21（5）:1264-1269.

柳开楼，余跑兰，谭武，等.2015.长期施用猪粪对红壤旱地和水稻土肥力和土壤As转化的影响［J］.生态环境学报，24（6）:1057-1062.

鲁如坤.2000.土壤农业化学分析方法［M］.北京:中国农业科技出版社.

苗淑杰，周连仁，乔云发，等.2009.长期施肥对黑土有机碳矿化和团聚体碳分布的影响［J］.46（6）:1068-1075.

邵兴华，张建忠，夏雪琴，等.2012.长期施肥对水稻土酶活性及理化特性的影响［J］.生态环境学报，21（1）:74-77.

沈宏，曹志洪.1998.长期施肥对不同农田生态系统土壤有效碳库及碳素有效率的影响［J］.热带亚热带土壤科学，7（1）:1-5.

沈宏，曹志洪.2000.不同农田生态系统土壤碳库管理指数的研究［J］.生态学报，20（4）:663-668.

沈善敏.1984.国外的长期肥料试验（一）［J］.土壤通报，（2）:85-91.

孙宏德，朱平，刘淑环，等.2002.有机无机肥料对黑土肥力和作物产量影响的监测研究［J］.植物营养与肥料学报，8（增刊）:110-116.

汪吉东，张永春，俞美香，等.2007.不同有机无机肥配合施用对土壤活性有机质含量及pH值的影响［J］.江苏农业学报，23（6）:573-578.

汪建飞，邢素芝.1998.农田土壤施用化肥的负效应及其防治对策［J］.农业环境保护，17（1）:40-43.

王彩绒，杨学云，张付申.2000.施肥对土壤有机质的影响研究［J］.陕西农业科学，（7）:13-15.

王开峰，王凯荣，彭娜，等.2007.长期有机物循环下红壤稻田的产量趋势及其原因初探［J］.农业环境科学学报，26（2）:743-747.

吴焕焕，徐明岗，吕家珑.2014.长期不同施肥条件下红壤水稻产量可持续性特征［J］.西北农林科技大学学报，42（7）:163-168.

吴建富，曾研华，潘晓华，等.2013.稻草还田方式对双季水稻产量和土壤碳库管理指数的影响［J］.应用生态学报，24（6）:1572-1578.

吴小丹，蔡立湘，鲁艳红，等.2008.长期不同施肥制度对红壤性水稻土活性有机质及碳库管理指数的影响［J］.中国农学通报，24（12）:283-288.

徐明岗，于荣，孙小凤，等.2006.长期施肥对我国典型土壤活性有机质及碳库管理指数的影响［J］.植物营养与肥料学报，12（4）:459-465.

徐香茹，蔡岸冬，徐明，等.2015.长期施肥下水稻土有机碳固持形态与特征［J］.农业环境科学学报，34（4）:753-760.

袁颖红，李辉信，黄欠如，等.2007.长期施肥对红壤性水稻土活性碳的影响［J］.生态环境，16（2）:554-559.

Effects of Long-term Fertilization on the Carbon Management Index and Double Rice Yield in Red Paddy Soils

ZHANG Wenfeng1，YUAN Yinghong1，2∗，ZHOU Jihai1，RUI Shaoyun1，LI li1，LI Daming2，HUANG Qianru2，CHENG Yanhong2
1.Institute of Ecological & Environmental Science，Nanchang Institute of Technology，Nanchang 330099，China；2.Jiangxi Institute of Red Soil，Jinxian 331717，China

Abstract：Agricultural soil carbon storage and carbon sequestration are the important issue of global change and carbon cycle.Paddy soil is major using types of agricultural soil in China.Soil labile organic carbon and carbon management index （CMI） are a good indicator to describe soil quality and evaluate soil management level.So study of the effects of the long-term fertilization on soil labile organic carbon，soil carbon management index in red paddy soil and rice yield has important practical significance.Based on the 33-year field experiment，research was conducted on effects of different fertilization on carbon management index and double rice yield in red paddy soil.Five treatments were set in the experiment，which included control （CK），N fertilizer （N），combined application of N and P fertilizer （NP），combined application of N，P and K fertilizer （NPK），combined application of inorganic and organic fertilizer （NPKM）.The results indicated that the order of soil organic carbon，the labile organic carbon and carbon management index in different fertilizations was NPKM＞NPK＞NP＞N＞CK in red paddy soil.The content of soil organic carbon increased by 42.05%～60.23% in application of chemical fertilizer treatments，and which increased by 70.35% in NPKM treatment.The application of chemical fertilizer had no significant effect on content of soil labile organic carbon，but NPKM treatment had significant effect on them.Compared with CK，the content of soil microbial biomass carbon，dissolved organic carbon，labile organic carbon and particulate organic carbon in different treatments increased by 13.19%～67.70%、2.11%～23.41%、2.42%～99.37%、8.18%～31.27% respectively，and the effect of combined application of organic and inorganic fertilizers is better than that of single fertilizer application.Soil carbon management index had increased in different degrees in long-term fertilization treatments，the application of chemical fertilizer had no significant effect on carbon management index，but NPKM treatment had significant effect on them.The order of annual production of double rice in different fertilization treatments was NPKM＞NPK＞NP＞N＞CK，the maximum annual yield of double rice increased by 109.87%～118.8% in NPKM treatment，and the rice yield of late rice was higher early rice.Therefore，the combined application of organic and inorganic fertilizers played an important role in the high and stable yield of rice and the improvement of carbon pool management index.

Key words：long-term fertilization； red paddy soil； labile organic carbon； carbon management index； rice yield

DOI：10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.04.004

中图分类号：S157.4+1； X144

文献标志码：A

文章编号：1674-5906（2016）04-0569-07

基金项目：国家自然科学基金项目（41461050）；江西省自然科学基金项目（20142BAB204016）；南昌工程学院2015年大学生科研训练计划项目

作者简介：张文锋（1990年生），男，硕士研究生，主要从事水土保持研究。E-mail:zwf9017@163.com

*通信作者。E-mail:yhyuan@ nit.edu.cn

收稿日期：2016-01-31