不同施肥对水稻土作物碳同化与土壤碳固定的影响——以太湖地区黄泥土肥料长期试验为例

肥料施用对农田土壤生产力及土壤碳循环的影响是农业与陆地生态系统碳循环及全球变化研究的重要科学问题。以太湖地区黄泥土的长期肥料定位试验为例,研究不同施肥处理对水稻土-作物系统作物碳同化及土壤碳固定的影响。所研究的肥料施用处理包括不施肥(NF)、单施化肥(CF)、化肥与秸秆配施(CFS)以及化肥与猪粪配施(CFM)4个处理,始于1987年,一直实行稻-油轮作,实行少耕。连续观测水稻和油菜的产量,并于2004年和2005年分别采集了土壤剖面样品和耕作层(0~5cm和5~15cm)土壤,测定土壤总有机碳含量。研究表明,不同施肥处理对水稻产量有显著影响,尤其以配施有机无机肥处理水稻产量显著最高且最为稳定,而对油菜产量的影响不明显。施肥显著提高了耕层土壤碳密度,而对全土碳密度没有显著影响。施肥处理的固碳速率介于0.1~0.4t/(hm2.a),配施有机肥处理显著高于单施化肥处理。相关分析表明,土壤固碳速率与作物根茬 有机肥源碳的总碳输入量呈显著的对数关系。这提示土壤有机碳积累主要与作物产量有关,而并非依变于有机肥源碳输入。因此,与作物产量直接关联的作物碳输入的增加是土壤中碳固定提高的重要途径。施入N素对水稻碳同化和土壤碳固定的效应均为化肥配施有机肥处理显著高于单施化肥处理,这揭示化肥配施有机肥是提高与稳定稻田生产力和促进土壤固碳和温室气体减排的双赢措施。当然,不同施肥下上述效应的差异可能与土壤-作物系统中碳分配和土壤生物碳利用的差异有关。     

长期不同施肥下太湖地区黄泥土表土微生物碳氮量及基因多样性变化

农业管理措施影响下土壤微生物群落结构的变化是农业土壤质量研究的前沿问题。运用化学分析方法和 PCR- DGGE技术从土壤微生物碳氮量及基因多样性角度研究了长期不同施肥措施下太湖地区代表性水稻土 -黄泥土的表土微生物活性与分子多样性的变化。结果表明 ,施用化肥以及化肥和有机肥配施在提高土壤有机碳含量的同时 ,不仅提高了水稻土的微生物碳氮量 ,而且改变了微生物的群落结构 ;与长期单施化肥相比 ,长期化肥配施有机肥不仅显著提高了土壤微生物碳氮量 ,而且提高了土壤微生物的分子多样性 ;就土壤的微生物分子群落相似性来说 ,单施化肥下与未施肥下相近 ,而化肥配施秸秆下与化肥配施猪粪下接近 ,说明土壤的有机培肥对土壤微生物群落结构有重要影响。长期单施化肥下水稻产量的年际波动性显著大于化肥配施有机肥下 ,这进一步佐证了化肥配施有机肥显著促进了水稻土的生态系统初级生产力与较高的土壤生态系统稳定性。应用PCR- DGGE技术所揭示的微生物分子群落结构特点可以指示水稻土 10 a尺度的不同农业管理措施下的土壤质量变化     

长期施肥对红壤微生物生物量碳氮和微生物碳源利用的影响

采集湖南省祁阳县红壤长期定位施肥19年的土壤样品,分析长期不同施肥红壤的微生物生物量碳、氮和微生物碳源利用率,以揭示长期施肥对红壤微生物学性状的影响.结果表明：施肥19年后,有机肥单施或与化肥配合施用均显著提高土壤微生物生物量碳、氮和微生物碳源利用率.单施有机肥的土壤微生物生物量碳、氮含量分别为231和81 mg·kg^-1,化肥有机肥配施分别为148和73 mg·kg^-1,均显著高于化肥配施秸秆、不施肥和单施化肥;施用有机肥和化肥配施秸秆的土壤微生物生物量氮占全氮的比例平均为6.0%,显著高于单施化肥和不施肥.Biolog-ECO分析中,平均吸光值(AWCD)的大小为：化肥有机肥配施、单施有机肥>对照>单施化肥、化肥配施秸秆.单施有机肥或与化肥有机肥配施增加了红壤微生物对碳水化合物、羧酸、氨基酸、聚合物、酚类和胺类的碳源利用率;化肥配施有机肥的红壤微生物对聚合物类碳源利用率最高,化肥配施秸秆的红壤微生物对碳水化合物类碳源的利用率最高.表明施用有机肥能显著提高红壤的微生物生物量碳、氮和微生物碳源利用率,提高红壤肥力,保持作物高产.     

长期施肥条件下黄土高原黑垆土作物产量与土壤碳氮的关系

通过设置在黄土高原黑垆土区的长期定位试验系统,研究了长期施肥条件下作物产量与土壤碳氮的互馈关系.试验设不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷配施(NP)、秸秆与氮磷配施(SNP)、施有机肥(M)和有机肥与氮磷配施(MNP)6个处理.结果表明: 与对照相比,长期平衡施用化肥、单施有机肥、化肥与有机肥配合施用和秸秆还田配施化肥显著增加了作物产量及其稳定性, NP、SNP、M、MNP处理玉米和小麦产量分别增加92%、97%、93%、141%和147%、164%、139%、214%.NP处理玉米和小麦年均产量与当地常规施肥作物产量相当且稳定,小麦-玉米轮作体系施肥量为N 90 kg·hm^-2、P₂O₅ 75 kg·hm^-2能够满足作物需要.秸秆还田与隔年施磷相配合的SNP处理与NP处理作物产量相似,且可减少磷肥施用量50%.平衡施用化肥、有机肥、化肥与有机肥配施和秸秆还田配施化肥均可显著增加土壤有机碳含量,而施用化肥对土壤全氮含量影响不明显,综合所有处理,土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关.不同处理土壤有机碳固存率在15%～41%.SNP处理土壤有机碳累积投入量增加1 t·hm^-2,土壤有机碳含量增加0.06 g·kg^-1,而CK、N、NP、M和MNP处理的增幅在0.12～0.15 g·kg^-1.玉米和小麦产量都与土壤全氮含量呈显著正相关,玉米产量随土壤有机碳含量的增加而增加,但小麦产量随土壤有机碳含量的增加先快速增加后趋于平稳,拐点出现在6.8 g·kg^-1.长期平衡施用化肥、有机肥、有机肥与化肥配合施用及秸秆还田配施化肥可显著增加黄土高原黑垆土土壤有机碳和全氮含量、作物产量和根茬还田量,根茬还田量的增加又进一步增加了土壤有机碳和全氮含量,形成了相互促进的互馈关系.     

长期施肥对栗褐土活性有机碳的影响

以25年长期定位施肥试验为依托,研究了不同施肥处理对栗褐土活性有机碳及碳库管理指数的影响。结果表明,长期施用不同肥料不同程度地提高了栗褐土水溶性碳、轻组有机碳的含量,其中,有机肥与氮磷肥配施(M1NP、M2NP)水溶性有机碳含量增加明显,较对照分别增加了93%和99%,高量有机肥与化肥配施(M2N、M2NP)对轻组有机碳含量的影响大,分别比对照高240%和360%。单施化肥和单施有机肥土壤易氧化有机碳含量无显著变化,而有机肥与化肥配施则显著提高。单施有机肥土壤水溶性有机碳所占比例呈上升趋势,其他处理则有所下降。单施氮肥轻组有机碳的分配比例明显降低,高量有机肥与化肥配施则明显提高。单施化肥易氧化有机碳所占比例显著下降。单施化肥栗褐土碳库管理指数有下降趋势,单施有机肥及有机肥与化肥配施有利于提高碳库管理指数,高量有机肥与化肥配合施用的效果更佳,比对照分别高145%和180%。相关分析表明,长期施肥条件下栗褐土水溶性、轻组、易氧化有机碳含量之间及其与总有机碳含量之间均呈显著或极显著正相关。     

化肥和有机肥长期施用对红壤酶活性的影响

选择长期定位试验中的不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(OM)及化肥有机肥配施(NPKM)4种处理,研究了长期化肥和有机肥互作对旱地红壤酶活性的影响及酶活性与土壤理化性质、微生物生物量的关系。结果表明,施肥特别是化肥和有机肥的交互作用能不同程度促进参与碳、氮循环的总体酶活性增加;其中,OM对酶活性的促进作用强于NPK,NPKM的酶活性最高。与CK相比,施用有机肥的处理(即OM和NPKM)会降低参与碳循环酶和参与氮循环酶的比值,而NPK不影响该比值。OM处理的单位微生物量碳酶活性和单位有机碳酶活性均显著低于其他处理,而在NPK处理中这两项指标最高,OM和NPKM处理则提高了单位微生物量氮酶活性。一方面说明有机肥可以缓解土壤微生物的碳限制,但是供氮能力相对不足,而与化肥配施缓解了氮素的限制状况;另一方面暗示有机肥可以提高土壤生物的生态效率。总之,化肥和有机肥配施能够在碳氮资源的生物有效性上形成互补关系,能够同时促进土壤生物和作物生长,从而满足土壤生态系统服务功能持续发挥的需要。     

长期施肥和不同生态条件下我国作物产量可持续性特征

采用产量可持续性指数（SYI）法,研究了我国不同生态条件下20个长期试验点8个肥料处理的水稻、玉米和小麦产量的可持续性.结果表明：作物SYI值因施肥、作物种类和水热因子不同而呈显著差异.长期不施肥（CK）条件下,水稻、玉米和小麦的SYI值较低,分别为0.55、0.44和0.43;施肥尤其是NPK化肥配施有机肥可显著提高作物产量的可持续性,水稻、玉米和小麦的SYI值分别为0.66、0.58和0.57;单施N肥或NK肥的玉米和小麦的SYI值在0.36～0.47.SYI值大于0.55表明可持续性较好,小于0.45表明可持续性差.经纬度和气象因子对作物SYI也有不同程度的影响,3种作物不施肥时,水稻SYI变异较小,与各因子间没有显著相关性,玉米SYI变异最大且与各因子间存在显著的相关关系,小麦介于两者之间.因此,NPK配施有机肥有利于作物高产稳产,是维持系统可持续性的最优施肥模式.     

长期施肥下红壤性水稻土有机碳储量变化特

研究了1982—2012年长期不同施肥下红壤性水稻土土壤有机碳含量变化、固碳趋势及外源碳输入对土壤固碳的贡献.结果表明： 施肥能提高土壤有机碳含量,连续30年不同施肥后,各施肥处理土壤有机碳含量趋于稳定,有机无机配施的土壤有机碳含量为21.02～21.24 g·kg^-1,增加速率为0.41～0.59 g·kg^-1·a^-1,单施化肥的土壤有机碳含量为15.48 g·kg^-1.各有机无机肥配施处理土壤的平均有机碳储量为43.61～48.43 t C·hm^-2,历年平均土壤有机碳储量显著大于单施化肥处理.土壤固碳速率与年均投入碳量呈显著指数正相关.本试验条件下,每年需要增加外源有机碳为0.12 t C·hm^-2才能维持土壤有机碳的平衡.     

稻麦轮作体系下有机肥施用对作物产量和土壤性质影响的整合分析

为明确稻麦轮作系统有机肥施用对作物产量和土壤性质的影响,本研究搜集已公开发表的文献数据,利用meta分析法定量分析了有机肥类型(普通有机肥、生物质炭、秸秆)、施用策略(单施有机肥、有机肥配施部分化肥、有机肥配施全量化肥)、施用年限(短期、中期、长期)对稻麦产量和土壤性质的影响及其对不同土壤条件(酸性、中性、碱性)的响应。结果表明: 与单施化肥相比,有机肥施用对水稻和小麦的增产效应相近,分别为3.1%和3.0%。有机肥施用对土壤性质的提升效果更明显,显著降低了土壤容重(5.7%),显著提高了土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾含量,以及微生物生物量碳、氮,增幅在11.7%～38.4%。不同类型有机肥中,生物质炭和普通有机肥对土壤性质的改良效果优于秸秆;与单施有机肥相比,有机肥配施化肥的作物增产效果更好,而土壤性质改良效果较差;随着有机肥施用年限增加,作物增产和土壤肥力提升效应逐渐增强;在酸性土壤条件下有机肥施用对作物的增产效果最显著。土壤容重与稻麦周年产量呈显著负相关,而土壤全氮、速效磷、速效钾含量和微生物生物量氮与稻麦周年产量呈显著正相关关系。     

长期不同施肥下水稻产量及土壤有机质和氮素养分的变化特征

利用开始于1982年的湖南祁阳官山坪水稻长期(1982-2010年)定位试验,研究不同施肥条件下水稻产量及土壤有机质、氮素养分的动态变化特征,试验设置NPK、NPKM(M为牛粪)、 NPM、NKM、PKM、M和CK等7个处理.28年长期不同施肥处理结果表明：肥料的施用均能提高土壤有机质、全氮、碱解氮含量和水稻产量.氮、磷、钾化肥+有机肥(NPKM)处理的水稻产量一直保持最高水平,氮、磷、钾化肥(NPK)处理随着试验年限的延长呈下降趋势,其水稻产量逐渐低于其他施肥处理.单施有机肥或有机无机肥配施各处理土壤有机质含量在试验开始后的前16年有一个快速增加的过程,之后略有下降,然后仍保持增长趋势;NPK化肥处理土壤有机质含量仅在试验开始后的前8年增加较快,之后在一个相对稳定的范围内波动.各施肥处理在试验开始后的前8年内土壤全氮含量均呈快速积累趋势,以NPKM处理增幅最大.各施肥处理土壤碱解氮含量在试验开始后的前12年增加较慢,平均每年增加0.66～2.25 mg·kg^-1,1994-1998年增加较快,平均每年增加6.45～32.45 mg·kg^-1;1998年之后,各施肥处理土壤碱解氮含量均略有下降,其中,有机无机肥配施处理增加较快,单施化肥处理增加较慢.表明有机肥的施用是红壤性水稻土有机质和氮素营养水平稳定提升的关键措施,是红壤稻田土壤可持续利用的重要保障.     

不同施肥处理对红壤性水稻土微团聚体有机碳汇的影响

在田间定位试验区 ,研究了不同施肥处理对表层红壤性水稻土微团聚体组成以及土壤有机碳在各级微团聚体中分布和赋存的影响。结果表明 ,红壤性水稻土中 0 .0 2～ 0 .0 5 mm微团聚体所占比例最大 ,达 4 0 % ;其次是 0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm和 0 .0 5～0 .1mm的微团聚体 ;>0 .2 mm微团聚体占的比例最小。长期施用无机肥 (NPK)、有机肥 (猪粪 紫云英绿肥 ) (OM)、无机肥与有机肥配施 (NPKM) ,能显著增加 0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm微团聚体的含量而降低 <0 .0 0 2 m m微团聚体的含量。土壤有机碳含量与0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm微团聚体含量之间呈显著正相关关系 ;而与 <0 .0 0 2 mm微团聚体含量呈显著负相关关系。各级微团聚体有机碳含量从高到低顺序为 :>0 .2 mm,0 .1～ 0 .2 mm,<0 .0 0 2 m m,0 .0 5～ 0 .1m m,0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm,0 .0 2～ 0 .0 5 m m。 OM、NPKM处理能显著增加 >0 .0 0 2 mm各级微团聚体有机碳的赋存量 ,新增加的有机碳主要向微团聚体 0 .1～ 0 .0 5 m m,0 .0 5～ 0 .0 2 mm和 0 .0 2～ 0 .0 0 2 mm富集 ,它们是土壤有机碳的主要载体。 3种施肥处理对提高土壤有机碳赋存效果高低顺序为 :NPKM>OM>NPK。     

不同施肥模式对潮土有机碳组分及团聚体稳定性的影响

作为土壤质量的重要指标,土壤有机碳及其组分在土壤许多物理、化学和生物特性中发挥着重要作用。在田间条件下,通过对7种肥料结构组合处理下的土壤进行采样和分析,系统地研究和比较了不同养分模式对华北平原潮土土壤有机碳组分和土壤团聚体稳定性的影响。结果表明。与单施化肥处理（NPK）比较,NPK＋S和NPK＋M处理显著增加土壤耕作层（0～20cm）的总有机碳（TOC）和总氮（TN）含量。PK和CK处理的土壤TOC和TN较试验前土壤皆有明显下降。有机无机肥配施,明显增加土壤易氧化有机碳（EOC）、颗粒有机碳（POC）、轻组有机碳（LFOC）和水溶性有机碳（WSOC）。特别是与NPK处理相比较,NPK＋M处理的土壤EOC、POC、LFOC和WSOC含量分别增加23．8％、39．9％、42．5％和32．1％。土壤耕作层中微生物生物量碳（MBC）和可矿化碳（MNC）以有机无机肥配施为最高,NPK处理次之,PK处理和CK最小。有机无机肥配施处理还明显增加了土壤〉250μm水稳性团聚体（WSA）含量,并降低了土壤粘粒分散率（CDR）。相关分析表明,土壤〉250μm水稳性团聚体（WSA）含量与所测定的有机碳组分含量皆呈明显正相关,特别是POC、LFOC和MBC与WSA达到极显著相关．相关系数分别为0.89、0.81和0,78;CDR与TOC、POC和LFOC皆呈显著负相关,相关系数分别为-0．70、-0．78和-0．73。     

长期定位施肥下黑土碳排放特征及其碳库组分与酶活性变化

黑土作为承担我国粮食安全与生态安全的重要土壤资源,其碳排放特征与碳库组分变化一直是生态学领域研究的热点。施肥是影响黑土有机碳输入、输出的重要因素,而这需要长时间尺度的探究。为明确长期不同施肥下的土壤碳排放特征及其影响机制,以始于1990年的国家土壤肥力与肥料效益监测网站黑土监测基地-公主岭为研究平台,选取不施肥(CK)、单施氮磷钾肥(NPK)、无机肥配施低量有机肥(NPKM1)、1.5倍的无机肥配施低量有机肥(1.5(NPKM1))、无机肥配施高量有机肥(NPKM2)和无机肥配施秸秆(NPKS)6个处理,探讨了长期不同施肥下土壤碳排放量(CO2-C)与土壤碳库组分包括水溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)及其β-葡萄糖苷酶(BG)、木聚糖酶(BXYL)、纤维素酶(CBH)和乙酰基β-葡萄糖胺酶(NAG)等酶活性变化。结果表明:与CK相比,各施肥处理均可以显著增加黑土土壤碳排放量(P0.05),其中,NPK处理土壤碳排放量约为2633.33 kg/hm~2,显著高出CK处理37.36%;长期有机无机配施(NPKM1、1.5(NPKM1)、NPKM2)显著增加土壤碳排放量71.81%—88.51%,效果最为明显;NPKS显著增加土壤碳排放量56.32%,并且三种长期有机无机配施措施碳排放差异不显著。相对CK处理,有机无机配施的DOC、MBC、POC、ROC均有显著增加(P0.05),各指标分别高出CK处理16.07%—56.34%、128.84%—185.77%、284.15%—497.45%和841.03%—1145.94%,其中1.5(NPKM1)处理效果最好。同时,有机无机配施相对CK处理的NAG、BG、BXYL和CBH活性分别提高了313.22%—452.65%、129.45%—250.74%、159.08%—273.32%和72.21%—193.53%,且以1.5(NPKM1)处理的效果最好。土壤碳排放量与土壤酶活性、土壤活性碳库组分之间的相关性分析结果表明,长期不同施肥措施的土壤碳排放量不但与土壤ROC、DOC、POC、MBC含量呈极显著相关(P0.001),也与土壤BG、NAG、CBH、BXYL酶活性呈极显著相关(P0.001),说明施肥可以通过改变土壤各活性碳库组分含量与土壤微生物活性影响土壤碳排放量。     

长期施肥对水稻土颗粒有机碳和矿物结合态有机碳的影响

在23a的田间定位试验区,研究了长期施肥对水稻土颗粒有机碳和矿物结合态有机碳的影响.结果表明,在不施肥(CK)、无机肥(NPK)、有机肥(猪粪 紫云英绿肥)(OM)和无机肥与有机肥配施(NPKM)处理中,A层游离态和闭蓄态颗粒有机物含量比P层高,随着土层的加深呈下降的趋势;而矿物态有机物呈相反的趋势.增施有机肥(NPKM,OM处理)有利于提高土壤中游离态和闭蓄态颗粒有机物及其有机碳的含量以及占土壤有机碳的比例.团聚体中颗粒有机物占土壤团聚体重量的比例及颗粒有机物的有机碳含量均随着团聚体粒径的减小而明显增加.增施有机肥显著提高了团聚体特别是微团聚体(<0.25mm)中颗粒有机物及其有机碳的含量.团聚体中颗粒有机物的有机碳含量显著高于容积土壤中颗粒有机物的有机碳含量.这些结果表明微团聚体对颗粒有机物具有富集和保护作用. 和闭蓄态颗粒有机物含量比P层高,随着土层的加深呈下降的趋势;而矿物态有机物呈相反的趋势.增施有机肥(NPKM,OM处理)有利于提高土壤中游离态和闭蓄态颗粒有机物及其有机碳的含量以及占土壤有机碳的比例.团聚体中颗粒有机物占土壤团聚体重量的比例及颗粒有机物的有机碳含量均随着团聚体粒径的减小而明显增加. 施有机肥显著提高了团聚体特别是微团聚体(<0.25mm)中颗粒有机物及其有机碳的含量.团聚体中颗粒有机物的有机碳含量显著高于容积土壤中颗粒有机物的有机碳含量.这些结果表明微团聚体对颗粒有机物具有富集和保护作用. 和闭蓄态颗粒有机物含量比P层高,随着土层的加深呈下降的趋势;而矿物态有机物呈相反的趋势.增施有机肥     

不同施肥制度对潮棕壤微生物量碳的影响

利用长期定位试验研究了下辽河平原地区不同施肥处理下潮棕壤微生物量碳的变化。结果表明:不施肥处理的微生物量碳含量最低,化肥均衡施用和施用循环肥均能显著提高土壤微生物量碳含量(P<0.05),以化肥N、P、K 循环猪圈肥处理效果最好;各处理的微生物量碳均呈现出春冬季较低,夏秋季较高的趋势;化肥均衡施用配合循环肥能显著提高土壤微生物量碳的周转强度,缩短周转时间(P<0.05),以化肥N、P、K 循环猪圈肥处理土壤微生物量碳的周转时间最短,1年可周转1.03次。     

长期施肥条件下黑土有机碳、氮组分的分配与富集特征

研究不同管理措施下黑土有机碳、氮组分的变化特征是深刻认识和理解黑土固碳的基础.本文以黑龙江省农业科学院31年的长期定位试验为基础,采用物理分组法对土壤不同粒径颗粒进行分离,分析6种不同施肥处理31年后,黑土表层(0～20 cm)及亚表层(20～40 cm)土壤有机碳、氮在粗砂粒、细砂粒、粉粒及黏粒中的分配与富集特征.结果表明： 长期施用有机肥可显著提高土壤有机碳、全氮在粗砂粒和黏粒中的分配比例.在表层土壤,有机无机配施（NPKM）处理下粗砂粒有机碳和全氮的分配比例比对照分别提高191.3%和179.3%,单施有机肥（M）处理下黏粒组分的有机碳和全氮的分配比例分别提高45%和47%.亚表层土壤施用有机肥处理各粒级有机碳、氮含量的提高比例低于表层土壤.在表层和亚表层的粉粒组分中,贮存的有机碳占总储量的42%～63%和48%～54%,全氮占总储量的34%～59%和41%～47%.表层土壤施用有机肥可显著增加粗砂粒中有机碳、氮的富集系数,其中有机肥配施化肥（NPKM）处理富集系数最高（2.30和1.88）,而黏粒组分的有机碳、氮富集系数对长期施肥无响应.
     

Nitrogen fertilization raises CO2 efflux from inorganic carbon: A global assessment

Nitrogen (N) fertilization is an indispensable agricultural practice worldwide, serving the survival of half of the global population. Nitrogen transformation (e.g., nitrification) in soil as well as plant N uptake releases protons and increases soil acidification. Neutralizing this acidity in carbonate‐containing soils (7.49 × 10⁹ ha; ca. 54% of the global land surface area) leads to a CO₂ release corresponding to 0.21 kg C per kg of applied N. We here for the first time raise this problem of acidification of carbonate‐containing soils and assess the global CO₂ release from pedogenic and geogenic carbonates in the upper 1 m soil depth. Based on a global N‐fertilization map and the distribution of soils containing CaCO₃, we calculated the CO₂ amount released annually from the acidification of such soils to be 7.48 × 10¹² g C/year. This level of continuous CO₂ release will remain constant at least until soils are fertilized by N. Moreover, we estimated that about 273 × 10¹² g CO₂‐C are released annually in the same process of CaCO₃ neutralization but involving liming of acid soils. These two CO₂ sources correspond to 3% of global CO₂ emissions by fossil fuel combustion or 30% of CO₂ by land‐use changes. Importantly, the duration of CO₂ release after land‐use changes usually lasts only 1–3 decades before a new C equilibrium is reached in soil. In contrast, the CO₂ released by CaCO₃ acidification cannot reach equilibrium, as long as N fertilizer is applied until it becomes completely neutralized. As the CaCO₃ amounts in soils, if present, are nearly unlimited, their complete dissolution and CO₂ release will take centuries or even millennia. This emphasizes the necessity of preventing soil acidification in N‐fertilized soils as an effective strategy to inhibit millennia of CO₂ efflux to the atmosphere. Hence, N fertilization should be strictly calculated based on plant‐demand, and overfertilization should be avoided not only because N is a source of local and regional eutrophication, but also because of the continuous CO₂ release by global acidification.     

不同施肥措施对我国南方稻田表土有机碳含量及固碳持续时间的影响

基于我国南方38个稻田试验点222个样本的表土有机碳数据,设5种施肥措施类型［无机氮肥(N)、无机氮磷肥配施(NP)、无机氮磷钾肥配施(NPK)、单施有机肥(O)和有机无机肥配施(OF)］,研究了不同施肥措施下我国南方稻田表土有机碳含量的相对年变化量和固碳持续时间.结果表明：5种施肥措施下,稻田表土有机碳含量相对年变化量集中在0～0.4 g·kg^-1·a^-1,两熟制和三熟制的表土有机碳含量相对年均增量分别为0.20和0.26 g·kg^-1·a^-1;有机肥处理(O和OF)比无机肥处理(N、NP和NPK)的表土有机碳含量相对年增量更高,其中,OF处理最高,为0.32 g·kg^-1·a^-1;随着时间的延长,土壤有机碳的累积速率逐渐降低,N、NP、NPK、O和OF处理下表土固碳持续时间分别为22、28、38、57和54年.从土壤固碳角度考虑,有机无机肥配施为我国南方稻田最佳施肥措施.