肥料与土壤有机质

“为满足增加土壤碳而提供所需养分是增加土壤有机质的关键”。

施肥是培肥土壤还是给作物提供养分？这取决于我们的目的？很多肥力项目把重点正确地放在了确保高产和生产营养丰富的农产品上。这些项目需要明确特定作物的养分需求，施用额外养分保证土壤对作物的养分均衡供给。

但这并不一定是说，同样的养分管理项目将会增加或维持土壤有机质。我们大家都知道土壤有机质对良好的土壤结构和土壤持水性都非常重要，它也是养分来源之一，更是土壤碳的重要储备。特别是土壤有机质的精细部分(或腐殖质)，是一个非常稳定和缓慢分解的土壤有机质汇。

已经证明，在很多不同类型的土壤中这些精细部分的有机质具有相对恒定的C/N、C/有机P和C/S比[1]。每吨稳定的土壤有机碳(通常指腐殖质)能“锁定”80 kg N, 20 kg P和14 kg S。



但是，其反面也很重要。在土壤中累积的精细有机碳组分需要有相同的养分比，使其可被土壤微生物利用。该假设认为，精细的有机碳组分不仅仅受碳输入的限制，也受N、P和S的限制。这些养分以上述比例存在的潜在价值代表聚碳和改善土壤有机质的一种策略。这已在实验室的培养实验中得到证实，表明无机养分的有效性是把碳聚集成更为稳定的精细有机碳组分的关键，无论何种土壤类型和碳输入[2]。

在澳大利亚的田间条件下，连续5年实施作物秸秆还田并施入化肥，1.6 m表土中储存的土壤有机碳增加了5.5 t C/ha。试验的每年施入的N、P和S量是按地表秸秆腐殖化系数为30%计算的。如果没有额外养分施入，土壤中的C储备比初始值下降了3.2 t/ha，大部分C(2.9 t/ha)是从10 cm表土层损失的。仅仅5年中产生了一个8.7 t C/ha的C库差异，尽管每年都归还了相同的秸秆量[3]。

重要的是，研究表明施肥提供的养分不仅在作物营养中发挥关键作用，而且对增加土壤碳储备提供有价值的资源。因此，施肥成为土壤有机碳系统长期稳定的一个重要组分。


图1. 2006年(蓝线)1.6m深度土层中<2 mm土壤颗粒的平均精细C浓度(%)。+红线和- 绿线表示2012年的处理。#号和*号表示(-)和(+)养分处理2006年的初始值和2012年试验值之间的差异显著(p < 0.05)，而ns表示差异不显著。资料来源：Kirkby, C.A. et al. 2016.

参考文献：
[1] Kirkby, C.A. et al. 2011. Geoderma 163:197-208.
[2] Kirkby, C.A. et al. 2013. Soil Biology and Biochemistry 60:77-86.
[3] Kirkby, C.A. et al. 2016. PLOS ONE, DOI:10.1371/journal.pone.0153698.