全 文 ：第 34 卷第 20 期
2014年 10月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.20
Oct.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:浙江省重大科技专项(2009C12012); 国家公益性行业专项(201303095) ;国家桃产业技术体系杭州综合试验站(CARS鄄31鄄Z鄄06)
收稿日期:2013鄄01鄄24; 摇 摇 网络出版日期:2014鄄03鄄11
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: yangshengmao@ 263.net
DOI: 10.5846 / stxb201301240144
王耀锋,邵玲玲,刘玉学,吕豪豪,陈庆飞,廖敏,杨生茂.桃园生草对土壤有机碳及活性碳库组分的影响.生态学报,2014,34(20):6002鄄6010.
Wang Y F, Shao L L, Liu Y X, Lv H H, Chen Q F, Liao M, Yang S M.Effects of interplanting grass on soil organic carbon and active components of
carbon pool in peach orchard.Acta Ecologica Sinica,2014,34(20):6002鄄6010.
桃园生草对土壤有机碳及活性碳库组分的影响
王耀锋1,2,邵玲玲2,3,刘玉学2,3,吕豪豪2,3,陈庆飞2,3,廖摇 敏4,杨生茂2,3,*
(1. 南京农业大学农业资源与生态环境研究所, 南京摇 210095;
2. 浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所,杭州摇 310021;
3. 浙江省生物炭工程技术研究中心,杭州摇 310021; 4. 浙江大学环境与资源学院,杭州摇 310058)
摘要:果园生草是解决传统清耕引起的水土流失、土壤有机质减少、土壤肥力下降和果品品质变劣的果园地面管理措施之一。
阐明不同牧草种类对土壤有机碳及其活性组分的影响是实现果园土壤生态管理、促进有机果品生产技术体系完善和果园土壤
质量提高过程中亟待解决的问题。 通过研究桃园人工种植黑麦草和毛苕子对土壤总有机碳(TOC)及其活性组分(微生物量碳
(MBC)、水溶性有机碳(WSOC)、轻组有机碳(LFOC)、重组有机碳(HFOC)以及团聚体有机碳)的影响,探明豆科牧草与禾本科
牧草种植对桃园土壤有机碳及其组分的影响及其差异。 结果表明:与清耕对照(CK)相比,种植黑麦草后土壤 TOC、MBC 和
WSOC分别提高了 5.13%、76.4% 和 18.1%,种植毛苕子土壤 LFOC 提高了 11.3%,土壤 HFOC 降低了 13.2%,但对土壤 TOC、
MBC和 WSOC未产生显著影响。 此外,黑麦草显著提高土壤较大粒级(>74 滋m)团聚体有机碳含量,而毛苕子则显著降低土壤
较小粒级(<2000 滋m)团聚体有机碳含量。 对提高 TOC而言,在桃园种植禾本科牧草黑麦草优于豆科牧草毛苕子。 土壤 MBC、
WSOC、LFOC以及 HFOC可以作为指示桃园土壤质量提高与否、表征土壤有机碳变化的敏感指标。
关键词:桃园;果园生草;微生物量碳;水溶性有机碳;轻 /重组有机碳
Effects of interplanting grass on soil organic carbon and active components of
carbon pool in peach orchard
WANG Yaofeng1,2, SHAO Lingling2,3, LIU Yuxue2,3, LV Haohao2,3, CHEN Qingfei2,3, LIAO Min4,
YANG Shengmao2,3,*
1 Institute of Resource, Ecosystem and Environment of Agriculture, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China
2 Institute of Environment, Resource, Soil and Fertilizer, Zhejiang Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310021, China
3 Zhejiang Biochar Engineering Technology Research Center, Hangzhou 310021, China
4 Department of Resource Science, College of Environmental and Resource Science, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China
Abstract: Interplanting grass is one of the important orchard floor management measures for avoiding negative potential
effects, such as soil erosion, soil organic matter decrease, soil fertility reduction and deterioration of fruit quality induced
by traditional orchard clean cultivation activities. The effect of interplanting grass on soil organic carbon and its active
components is very critical for implementing soil ecological management, promoting the system of organic fruit production
and improving the soil quality in orchards. Therefore, this study focused on addressing the issues relating to the effect of
interplanting ryegrass (Lolium perenne L.) and hair vetch (Vicia villosa Roth) in peach orchard on soil total organic carbon
(TOC) and its fractions, including microbial biomass carbon ( MBC), water鄄soluble organic carbon (WSOC), light
fraction organic carbon (LFOC), heavy fraction organic carbon (HFOC) and aggregates organic carbon. The results showed
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that compared to the clean cultivation control (CK), TOC, MBC and WSOC in interplanting ryegrass treatment (RG) were
significantly increased by 5.13%, 76.4% and 18.1%, respectively. For hair vetch treatment (HV), LFOC and HFOC were
significantly increased by 11.3% and decreased by 13.2% respectively when they are compared with CK. However, soil
TOC, MBC and WSOC had no significant changes in HV. In addition, RG significantly raised the content of larger size
fraction (>74 滋m) aggregates of soil organic carbon, and reduced the smaller size fraction ( <2000 滋m). As for TOC
improvement effect, interplanting ryegrass seemed to be better than hair vetch in peach orchard. MBC, WSOC, LFOC and
HFOC can be served as sensitive indices for characterizing the changes of soil quality and soil organic carbon in peach
orchards.
Key Words: peach orchard; orchard grass; microbial biomass carbon; water鄄soluble organic carbon; light / heavy fraction
organic carbon
摇 摇 果园清耕是以往我国常规的果园管理维护农艺
措施,具有防虫害,操作简单等特点,但近年的研究
发现长期清耕容易导致土壤板结、有机质下降等一
系列土壤退化问题[1],对果园的产品品质和产量造
成长期的不利影响。 果园生草是近年来发展较快的
针对清耕果园土壤产生潜在负面危害而采取的重要
管理措施[2]。 果园生草不仅显著改善土壤物理性
状,降低土壤容重,增加土壤总孔隙度[3鄄4],提高土壤
全量养分(N、P 和 K)含量[5],而且对土壤有机质含
量也具有重要影响[2,6鄄8]。 土壤有机碳是植物营养的
重要来源,也是微生物活动物质和能量的源泉[9],其
含量变化可直接导致土壤养分循环的变化,从而影
响土壤肥力和生产力[10]。 然而土壤有机质组成并
非单一,而是各种动植物残体和微生物残体不同阶
段分解产物的综合体[11],是各种有机碳积累和矿化
分解平衡后的结果,其并不能较好体现土壤养分的
转化速率,更不能反映土壤质量的变化方向[9]。 因
此,有研究学者将土壤有机碳划分为微生物量碳
(MBC)、水溶性有机碳 ( WSOC)、轻组有机碳
(LFOC)、重组有机碳(HFOC)和团聚体有机碳等几
种组分[12],而不同组分对于反映土壤质量在较大时
空尺度上的变化,指示土壤性质的微小变化[13]以及
预测土壤长期变化状况[14]等方面发挥不同作用。
因此,深入研究果园土壤有机碳及其组分的变化规
律,对于提高土壤保水保肥能力[5]从而保证果树持
久生长和果质优良具有重要的现实意义。
目前国内外对于果园生草对土壤有机质的影响
已有研究,但结果并不完全一致。 众多研究表明,果
园生草覆盖后能显著提高土壤有机碳[7鄄8,15鄄16]。 牛自
勉[6]通过试验表明,生草前两年土壤有机质并无变
化,到后两年才有明显增加,也有研究发现长期生草
并未提高土壤有机质含量[2]。 然而有关桃园生草对
土壤有机质不同组分的影响研究鲜见报道,相关工
作需要进一步深入开展。 本文通过开展田间试验研
究桃园生草对土壤有机碳组分的影响,旨在探明果
园生草后土壤有机碳及其组分的变化情况,进而为
桃园土壤碳库变化的有效管理及桃园土壤质量提高
提供理论依据。
1摇 材料与方法
1.1摇 试验区概况
试验地点位于浙江省海宁市省农科院杨渡基地
桃园试验区,海拔 3—4 m,年均气温 16—17益,年降
水量 1500—1600 mm,年蒸发量 1000—1100 mm,无
霜期约 240—250 d,年日照时数 1900—2000 h。 供
试桃园土壤属潮土类。 试验前其耕层土壤基本理化
性质如下:pH 值(H2O)为 6.84,有机质和全氮分别
为 12.9 g / kg和 8.18 g / kg,有效磷及速效钾含量依次
为 26.3 mg / kg和 53.0 mg / kg。
1.2摇 试验设计
供试牧草:毛苕子(Vicia villosa Roth)和黑麦草
(Lolium perenne L.),分别为 1 年生豆科和 1 年生禾
本科草本植物。 试验共设 3 个处理:种植毛苕子
(HV),种植黑麦草(RG),清耕对照(CK)。 每个处
理重复 3 次,采取单因素随机区组设计。 每个小区
面积 36 m2。 秋季播种,于 2010 年 10 月下旬播种,
播种量分别为:毛苕子 60 kg / hm2,黑麦草 30 kg /
hm2,采用全园生草模式,套种牧草从第 1 年(2010)
开始刈割作为绿肥均匀覆盖桃园及生草带,每年 5
月中旬刈割,同年 11月下旬进行再次刈割、翻压,毛
3006摇 20期 摇 摇 摇 王耀锋摇 等:桃园生草对土壤有机碳及活性碳库组分的影响 摇
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苕子和黑麦草的产草生物量分别约为 37.5 t / hm2和
25.6 t / hm2。 在同一桃园中,选择树形一致,株行距 3
m 伊 4 m规格的 2009 年生的桃树植株为试材,且树
冠高和层间距基本一致。 桃树、牧草的其它田间管
理措施同一般果园。 供试桃树品种为:湖景蜜露。
播前整理果园土地,结合春播平整土地施有机肥
22郾 5 t / hm2,过磷酸钙 450 kg / hm2, 硝酸铵 150
kg / hm2。
1.3摇 土样采集
人工种植黑麦草和毛苕子 1a 后,于 2011 年 11
月 15日采集土样,在各小区采用 S 型线路,随机采
集 5点,每个采样点按在树冠外缘垂直向内 30 cm
处用土钻采集表层 0—20 cm 原状土壤,混匀作为 1
个土壤样品,每小区采集 3 个样品。 采集和运输过
程中尽量减少对土样的扰动,以免破坏团聚体。 田
间采集的新鲜土样分成两份,一份鲜土用于 TOC 和
土壤活性有机碳(MBC 和 WSOC)的测定,另一份再
分出一半,轻轻掰成小块,然后通过 5 mm 筛以打破
超大团聚体,最后自然风干,用于测定土壤团聚体有
机碳组分库,另一半自然风干后磨碎,过 2 mm筛,用
于测定 LFOC 和 HFOC。 在研磨过程中弃去大于 2
mm的有机物和砂砾。
1.4摇 测定方法
土壤总有机碳(TOC)测定采用重铬酸钾外加热
法[17]。 MBC测定采用氯仿熏蒸鄄K2 SO4浸提法[18]。
WSOC采用蒸馏水浸提法(土水比为 1颐5) [19]。 LFOC
和 HFOC 采用密度法[20]测定。 水稳性团聚体有机
碳采用湿筛法[21]测定。 土壤基本理化性质的测定
见参考文献[17]。
1.5摇 数据处理
采用Microsoft Excel 2003进行数据整理和绘图;
采用 DPS 7.0 软件进行单因素方差分析,用 LSD 方
法对不同处理之间进行多重比较。
2摇 结果与分析
2.1摇 桃园生草对土壤总有机碳的影响
不同生草类型对土壤总有机碳的影响如图 1 所
示。 由图 1可以看出,不同生草栽培处理桃园 TOC
存在显著差异,黑麦草处理最高,毛苕子处理最低。
与 CK 相比,黑麦草栽培处理的桃园 TOC 提高了
5郾 13%,而种植毛苕子未对 TOC 产生显著影响。 因
此,桃园种草能否增加土壤 TOC与生草种类有关。
图 1摇 不同生草类型对土壤总有机碳的影响
Fig.1摇 Effect of grass types on soil TOC
不同小写字母表明差异显著 ( P < 0. 05);TOC:总有机碳 Total
organic carbon;RG:黑麦草 Ryegrass;HV:毛苕子 Hair vetch;CK:
清耕对照 Clean cultivation control
2.2摇 桃园生草对土壤微生物量碳和微生物商的影响
土壤微生物量碳指在实验室培养下短期内能被
微生物分解利用的有机碳,是土壤活性有机碳中最
活跃的部分[22]。 它是植物可利用养分重要来源,同
时也反映土壤微生物的实际含量[23]。 土壤 MBC 在
桃园地面三种不同管理方式下的情况如图 2 所示,
其中种植黑麦草的土壤 MBC 含量最高,为 695 mg /
kg,CK处理最低,为 394 mg / kg。 与 CK 相比,生长
黑麦草使桃园 MBC 显著提高了 76.4%,而种植毛苕
子的处理未见显著。 可见,属于禾本科的黑麦草比
属于豆科牧草的毛苕子更有利于 MBC含量的增加。
图 2摇 不同生草类型对土壤微生物量碳和微生物商的影响
Fig.2摇 Effect of grass types on soil MBC and MBC / TOC
MBC:微生物量碳 Microbial biomass carbon;MBC / TOC:微生物量
碳 /总有机碳Microbial biomass carbon and total organic carbon ratio
微生物商(MBC / TOC)是土壤 MBC与 TOC的比
值[24]。 不同生草类型对土壤微生物商的影响如图 2
所示。 由图可以看出,MBC / TOC 按照从大到小的顺
序排列为:黑麦草>毛苕子>CK,数值分别为 6.22%,
4.54%和 3.70%。 MBC / TOC 的变化与 MBC 的变化
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趋势一致,这说明桃园种植黑麦草和毛苕子不仅可
以提高土壤 MBC,而且还能提高土壤微生物商,并且
禾本科牧草黑麦草优于豆科牧草毛苕子。
2.3摇 桃园生草对土壤水溶性有机碳的影响
土壤水溶性有机碳是微生物在分解有机物时产
生的代谢产物,同时又是微生物生长、繁殖所需的碳
源,一定程度体现了土壤微生物的周转速率,其含量
主要受土壤、气候以及植被等因素的影响[25]。 土壤
WSOC的变化如图 3 所示,不同牧草种植情况下土
壤 WSOC含量均表现出增加趋势。 其中种植黑麦草
土壤 WSOC 含量最高,达 1. 28 g / kg;而 CK 处理
WSOC含量最低,为 1.09 g / kg。 与 CK 相比,黑麦草
使 WSOC提高了 18.1%,而毛苕子未产生显著差异。
这与 MBC含量变化趋势表现一致。 因此,与豆科毛
图 3摇 不同生草类型对土壤水溶性碳和占总有机碳比例的影响
Fig.3摇 Effect of grass types on soil WSOC and WSOC / TOC
WSOC:水溶性有机碳 Water鄄soluble organic carbon;WSOC / TOC:
水溶性有机碳 /总有机碳 Water鄄soluble organic carbon and total
organic carbon ratio
苕子相比,禾本科黑麦草更有利于提高桃园土壤
WSOC含量。
WSOC占土壤 TOC的比例与土壤WSOC含量表
现一致,但在 3 个处理中,相对于其高 WSOC 含量,
毛苕子种植下 WSOC 占土壤 TOC 的比例较黑麦草
处理增幅较大。 与 CK相比,黑麦草和毛苕子分别使
WSOC / TOC提高了 18.7%和 7.57%,说明两种牧草
均有利于土壤 WSOC的积累。
2.4摇 桃园生草对土壤轻组有机碳和重组有机碳的
影响
土壤轻组有机碳作为土壤生物调节的重要基质
和肥力指标,具有较高的潜在生物活性,周转快,在
土壤碳氮循环中起着重要的作用,可作为土壤有机
碳的活性指标[26]。 而重组有机碳则较为稳定,可反
映有机碳的总体含量水平。 不同生草类型桃园土壤
LFOC和 HFOC的分布状况如表 1 所示。 不同牧草
经腐解后引起桃园土壤不同组分有机碳变化差异较
大,桃园土壤 LFOC和 HFOC呈现出截然相反的变化
规律,且 HFOC占总有机碳的比例较高。 其中,毛苕
子种植下的土壤 LFOC 含量最高,较 CK 提高了
11郾 3%;而黑麦草种植下的土壤 LFOC 含量最低,但
两者差异不显著。 并且在土壤 HFOC占 TOC的比例
中,也是毛苕子较高,黑麦草较低,且二者差异显著。
毛苕子处理较 CK 处理使土壤 HFOC 显著降低
13郾 2%,而黑麦草处理未产生显著影响。 HFOC / TOC
的变化范围在 43.0%—46.0%之间,种植黑麦草显著
提高了 HFOC在土壤 TOC 的比例,而毛苕子的处理
未达到显著,这与 HFOC 的变化趋势恰好相反。 由
此说明黑麦草可以起到积累土壤 HFOC的作用。
表 1摇 不同生草类型对土壤轻组有机碳和重组有机碳的影响
Table 1摇 Effect of grass types on soil LFOC and HFOC
处理
Treatment
LFOC
LFOC / (g / kg) LFOC / TOC / %
HFOC
HFOC / (g / kg) HFOC / TOC / %
RG 0.75依0.04b 6.74依0.15c 5.12依0.06a 46.0依0.89a
HV 0.89依0.04a 8.56依0.27a 4.52依0.10b 43.4依0.33b
CK 0.80依0.02b 7.54依0.11b 5.21依0.03a 43.0依0.43b
摇 摇 不同小写字母表明差异显著(P<0.05);RG:黑麦草 Ryegrass;HV:毛苕子 Hair vetch;CK:清耕对照 Clean cultivation control;LFOC:轻组有机碳
Light fraction organic carbon; HFOC:重组有机碳 Heavy fraction organic carbon;LFOC / TOC:轻组有机碳占总有机碳的比例 Light fraction organic
carbon and total organic carbon ratio;HFOC / TOC:重组有机碳占总有机碳的比例 Heavy fraction organic carbon and total organic carbon ratio
2.5摇 桃园生草对土壤团聚体有机碳的影响
土壤团聚体在土壤保肥蓄水中起到重要作用。
采用 Six[21]的湿筛法,将土壤团聚体分为 4 级: >
2000 滋m,2000—250 滋m,250—74 滋m和<74 滋m,以
5006摇 20期 摇 摇 摇 王耀锋摇 等:桃园生草对土壤有机碳及活性碳库组分的影响 摇
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研究不同粒级的土壤团聚体的变化。 不同生草类型
对土壤团聚体及其有机碳的影响如表 2 所示,桃园
土壤水稳性团聚体含量也不相同。 由表 2 可以看
出,土壤团聚体的主要组成部分是 250—74 滋m 粒
级,约占土壤干重的 43. 6—48. 9%,其次为 2000—
250滋m,约占 28.6—31.1%,比例最小的是大团聚体
(>2000 滋m)。 种植黑麦草显著提高了除 250—74
滋m以外各粒级团聚体含量,且黑麦草处理的增幅显
著大于毛苕子处理(除微团聚体<74 滋m),而种植毛
苕子显著提高了>2000 滋m 和<74 滋m 的粒级含量。
说明两种牧草的生长都有助于提高大团聚体和微团
聚体含量的,且禾本科牧草黑麦草优于豆科毛苕子。
不同粒级团聚体中的有机碳进行分析发现,不
同生草物料显著影响团聚体内有机碳的分布,从而
导致有机碳含量与团聚体含量变化趋势存在差异。
同一处理不同粒级之间土壤水稳性团聚体有机碳含
量随着团聚体粒径的增加而减少;与 CK 相比,黑麦
草处理显著提高了土壤各粒级团聚体有机碳含量
(除<74 滋m外),而毛苕子处理则显著降低了土壤各
粒级团聚体有机碳含量(除>2000 滋m外)。 因此,禾
本科黑麦草有利于提高团聚体中有机碳的含量,豆
科毛苕子不利于团聚体内有机碳含量的提高。
表 2摇 不同生草类型对土壤团聚体及其有机碳的影响
Table 2摇 Effect of grass types on soil aggregate and organic carbon
处理
Treatment
团聚体粒级 Aggregate fraction
>2000 滋m
粒级含量
Fraction
content / %
粒级有机碳
Particulate
organic
carbon /
(g / kg)
2000—250 滋m
粒级含量
Fraction
content / %
粒级有机碳
Particulate
organic
carbon /
(g / kg)
250—74 滋m
粒级含量
Fraction
content / %
粒级有机碳
Particulate
organic
carbon /
(g / kg)
<74 滋m
粒级含量
Fraction
content / %
粒级有机碳
Particulate
organic
carbon /
(g / kg)
RG 5.11依0.14a 10.72依0.23b 31.10依0.20a 8.03依0.07a 45.17依0.19b 5.56依0.90a 16.05依0.17a 4.49依0.03b
HV 4.32依0.03b 11.54依0.35a 28.50依0.11c 7.37依0.05c 43.90依0.35c 5.14依0.3b 16.01依0.12a 4.37依0.06c
CK 1.41依0.04c 8.89依0.18c 29.27依0.30b 7.88依0.13b 48.89依0.48a 5.20依0.05b 14.53依0.12b 4.56依0.05a
3摇 讨论
3.1摇 桃园生草对土壤总有机碳的影响
桃园生草后,大量的生草根系、刈割后覆盖的草
以及桃树枯枝落叶等残体在土壤中有利于有机质的
形成,从而得到本试验条件下种植黑麦草可以提高
土壤有机碳[2,6]。 这与李华等[8]研究所得多年生黑
麦草使土壤有机质升高的结论一致,但是其平均增
幅仅为 5.49%,而本实验达到 8.84%,主要是由于南
北方水分、温度及土壤类型差异导致黑麦草生长状
况不同,特别是对牧草的根系及生物量的影响。 然
而,种植毛苕子 1a 后土壤有机碳未出现显著差异,
这与伊兴凯等[27]研究梨园人工种植毛苕子 3a 未提
高土壤有机质的结论一致,但是 5a 后仅提高了表层
(0—15 cm)的土壤有机质;这充分证明了人工生草
种植能否提高土壤有机质与生草年限有关[28]。 而
张先来等[29]研究证实豆科三叶草提高土壤有机碳
的效果强于禾本黑麦草的结果不一致,这可能与牧
草种类及生长的环境条件有关。
土壤有机质的增加与否很大程度也与有机质的
分解状况密切相关,这与目前免耕措施提高土壤有
机质的结果一致[30鄄31],较少的土壤扰动能有效地减
少土壤有机质的降解。 有长期田间试验研究表明,
种草并没有提高土壤有机质的含量,可能是由于草
残留物快速分解造成的[2]。 因此,桃园种植黑麦草
可提高土壤 TOC,而毛苕子是否能够提高土壤 TOC
含量需根据土壤类型、种草时间和气候条件等进一
步研究确定。
3.2摇 桃园生草对土壤微生物量碳和微生物商的影响
土壤 MBC占土壤总有机碳的比例很小,但由于
其具有较高的敏感性和活性,因而在土壤养分循环
方面起着重要作用[32]。 桃园生长黑麦草能提高土
壤 MBC,与在低肥力的农业生态系统中施用化肥一
样可以促进植物生长,促进根系分泌物的升高,从而
提高土壤 MBC的结果一致[33鄄34]。 这主要是由于,一
方面,生草栽培条件下,牧草及杂草秸秆富含纤维
素、水溶性多糖、蛋白质等物质,通过刈割还田能激
发土壤微生物的活性,促进微生物的繁殖,增强呼吸
作用,从而引起微生物群落组成的变化;另一方面,
草本植被主要是通过根系死亡脱落向土壤输入归还
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有机质,由于草地较严实的覆盖地表,植物生物量
大,返回土壤的植物残体多,较多的有机质维持较活
跃的微生物群落,同时地表覆盖率大也会提高土壤
的温度、增加土壤湿度,这也大大提高了微生物活
性,增加了微生物数量,MBC 含量也会随之增加[35]。
另外,曹志平等[36]研究发现,单施化肥可使土壤
MBC降低,这可能是由于化肥抑制了土壤微生物的
活性,但是施入有机物料后,这种抑制作用会减弱,
从而进一步说明桃园生草对提高土壤 MBC 的重要
作用。
土壤 MBC / TOC在一定程度上反应了 MBC在土
壤中累积的状况。 桃园人工种植黑麦草和毛苕子后
都能提高 MBC / TOC,由于生草能增加土壤有机质,
并且使土壤碳氮比发生变化,从而为土壤微生物生
长提供了营养物质,促进土壤微生物的繁殖[37]。 但
是禾本科的黑麦草优于豆科的毛苕子,可能是由于
豆科毛苕子的固氮作用,本试验中人工生长黑麦草
和毛苕子 1a后,土壤 C / N分别约为 25.4 和 23.0,一
定程度说明了这种变化的原因;然而土壤 C / N 变化
幅度较小,可能与生草时间较短有关。 因此,还需要
对此进行长期研究,并需加强测定土壤 C / N 在不同
生育期的动态变化,以便更清楚地探明生草对土壤
微生物量碳的影响。
3.3摇 桃园生草对土壤水溶性有机碳的影响
WSOC作为土壤有机碳中易矿化的碳组分之
一,已被作为判断微生物活动状况的重要指标[38]。
较多研究表明, WSOC 与 MBC 有很好的相关
性[39鄄40],这与在本文中的结果基本一致,即两种生草
方式对土壤 WSOC 和 MBC 的影响具有相似性。 两
种生草方式都能够提高土壤 WSOC,主要是由于土
壤覆草为微生物提供了碳源等能源物质,刺激了微
生物的生长,从而使微生物可利用的 WSOC 含量上
升[41]。 另外,牧草的根系以及微生物残体也可能提
高 WSOC[42-43]。 而对于豆科牧草毛苕子,豆科作物
的固氮作用使其根部及残渣的 C / N 降低,使其分解
加快,进而提高了 WSOC 含量[44],但是本文毛苕子
未能提高了 WSOC,可能与种植毛苕子年限有关[8]。
3.4摇 桃园生草对土壤轻组有机碳和重组有机碳的
影响
LFOC主要是由不同分解阶段的植物残体组成,
植物凋落物是 LFOC的主要来源物质[45]。 本试验结
果表明生长毛苕子可显著提高土壤 LFOC[46],而生
长黑麦草并没有显著提高土壤 LFOC,可能是由于黑
麦草凋落物和枯死细根归还量较少。 在 LFOC / TOC
中,毛苕子种植土壤 LFOC / TOC 显著高于黑麦草处
理和 CK;而在 HFOC / TOC 中刚好相反,这可能是由
于毛苕子是豆科绿肥,固氮效果较好,从而促进了二
者组分的相互转换, HFOC 含量,升高活性组分
LFOC。 桃园生草后土壤 HFOC 仍然是 TOC 的主要
部分[47],且黑麦草能显著提高 HFOC / TOC。 因此,
种植豆科牧草有利于土壤有机碳中较活跃的 LFOC
的积累,而对较稳定的 HFOC影响不大。
3.5摇 桃园生草对土壤团聚体有机碳的影响
本试验中大团聚体(>250 滋m)仅占到 TOC不足
一半,比例较大的是 250—74 滋m 和 2000—250 滋m
粒级的土壤团聚体,这可能是由于微团聚体是通过
较多持久而稳固的有机质固定形成[48],而大团聚体
主要是根茬、菌丝等较新鲜的有机质并黏合微团聚
体而成,大团聚体是由较小的团聚体加上有机质黏
合而成,而翻耕使土壤扰动,破坏了大团聚体之间的
胶结物质,使大团聚体分散,从而使大团聚体和微团
聚体的组分含量较小。 因而免耕可以显著提高大团
聚的含量[30鄄31],并与免耕时间长短有关。 对于
250—74 滋m和 2000—250 滋m两种粒级土壤团聚体
组分的高低而言,可能是生草类型、土壤状况、施肥
以及气候等因素共同作用的结果。
禾本科牧草显著增加了除 250—74 滋m 的粒级
含量,且有利于提高团聚体中有机碳的含量;这与土
壤有机废物(如绿肥还田、粪肥等)有助于大粒径团
聚体颗粒形成的研究结果一致[49]。 豆科牧草能提
高土壤各粒级团聚体含量[50鄄51],但不利于团聚体内
有机碳含量的提高[52],可能与豆科牧草的固氮作用
有关,也有可能与土壤类型、气候、施肥量等有关,需
要进一步研究。
4摇 结论
桃园种植黑麦草可显著提高土壤总有机碳、微
生物量碳和水溶性有机碳含量;生长毛苕子能提高
轻组有机碳,却降低了重组有机碳。 黑麦草能显著
提高土壤各粒级(>74 滋m)团聚体有机碳含量,而毛
苕子则显著降低土壤各粒级( <2000 滋m)团聚体有
机碳含量。 无论何种生草方式,重组有机碳含量高
7006摇 20期 摇 摇 摇 王耀锋摇 等:桃园生草对土壤有机碳及活性碳库组分的影响 摇
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于轻组;相比于轻组有机碳与总有机碳之比,重组有
机碳与总有机碳之比占主体部分;土壤团聚体比例
最大的是 250—74 滋m 粒级,2000—250 滋m 次之。
土壤微生物量碳、水溶性有机碳和轻组有机碳可作
为评价桃园生草后土壤有机碳变化的敏感指标。
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