土壤碳库约占陆地总碳库的2/3，土壤有机碳库的微小变化会影响植被动态、全球气候变化以及碳循环和碳平衡^[1-2]。土壤有机碳库的组成比较复杂，大体上可分为稳定性碳和不稳定性碳两种，其中稳定性碳被称为惰性有机碳，理化性质比较稳定，不容易被氧化或水解^[3]；不稳定性碳又被称为活性有机碳，容易被分解、转化，如可溶性有机碳、微生物生物量碳、易氧化有机碳等，能够快速响应外界环境变化，是土壤碳库研究中的热点^[4-5]。然而，土壤各碳库组分之间能够相互转化，共同调控土壤碳库的稳定性^[6]。因此，厘清土壤各组分碳库的变化特征，对深入理解土壤生态系统碳循环具有重要作用，同时可为实现中国“碳达峰”和“碳中和”目标提供科学的数据支撑。

施肥是促进农业生产的重要措施之一。据FAO数据库统计，我国是全球化肥用量最多的国家^[7]。研究表明，过度施用化肥会导致土壤养分快速积累，土壤有机质减少，进一步导致农产品品质下降，严重损害农田土壤的绿色可持续发展^[8-9]。土壤有机碳的稳定性与其结构的稳定性密切相关，施肥可通过影响土壤有机碳的化学结构影响有机碳的稳定性^[10-11]。因此，不合理施肥，可能导致农田土壤碳的快速流失，加剧农田土壤退化。目前，施肥影响土壤系统有机碳组分变化的观点^[12-13]已被广泛接受，但关于化肥减量配施有机肥尤其是黄腐酸钾有机肥与土壤有机碳及其组分变化的关系未有相关报道。

黄腐酸钾是一种分子量相对较小、容易被作物吸收利用的有机化合物^[14]，富含微生物菌群和有机质，单价虽高，但用量相对化肥较小，达到效果的同时并未增加太大成本。生化黄腐酸钾主要从秸秆中提取的木质素磺化、裂解而成，还可以从蔗糖、味精、造纸下脚料等植物残渣中提取。其原料来源丰富，是可再生资源，生产耗时短，仅用数小时便可以完成自然界数万年的反应过程，且提取纯度和提取成本远远低于矿源黄腐酸钾，在促进植株生产上也明显优于矿源黄腐酸钾^[15]，适于在农业上大面积长期发展应用。而矿源黄腐酸钾则从泥炭、风化煤、褐煤中采用碱溶酸析的方法提取，对于农作物在抗寒、抗旱、提高肥料利用率及其效果可靠性与稳定性等方面^[16]，比生化黄腐酸钾更胜一筹，这也是其在农业方面和实际生产销售中具有独特优势的地方。市场上这两种黄腐酸钾肥料均有销售，除了价格和来源等，在应用上的具体区别没有相关研究报道。基于此，本研究利用盆栽试验，探讨了两种不同种类的黄腐酸钾替代部分化肥条件下土壤中有机碳及其组分在花生不同生育期内的含量特征，研究结果对农田生态系统的绿色可持续生产具有重要意义，同时可为实现“双碳”目标提供数据支撑。

1 材料与方法 1.1 试验材料

2022年4—8月在乌鲁木齐市新疆农业科学院试验基地内，选择高22 cm、顶部圆形直径30 cm、底部直径10 cm并带有4个通气孔的塑料花盆开展盆栽试验。供试土壤采自新疆乌鲁木齐市米东区长山子镇，土壤基本理化性质见表 1。试验灌溉用水为自来水，供试花生品种为XJY-1(2021)，由新疆农业科学院经济作物研究所提供。

供试肥料：氮肥为尿素(新疆心连心能源化工有限公司生产，总N≥460 g/kg)，磷肥为磷酸二氢钾(四川蜀灿化工有限责任公司生产，含P₂O₅≥520 g/kg，K₂O≥340 g/kg)，钾肥为硫酸钾(国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司生产，K₂O≥510 g/kg)，钙肥为乐钙(MINERA MICHI LLA.S.A智利MC矿业生产，CaO 190 g/kg，N 155 g/kg，Te 10 g/kg)；有机肥包括以下2种：生化黄腐酸钾(海南佰施得生物科技有限公司生产，黄腐酸≥500 g/kg，N+P₂O₅+K₂O≥50 g/kg，有机质≥450 g/kg)，矿源黄腐酸钾(新疆锦昊生物科技有限公司生产，黄腐酸≥500 g/kg，K₂O≥120 g/kg，腐殖酸≥500 g/kg，有机质≥650 g/kg)。

1.2 试验设计

盆栽试验前，除去土壤中石块和植物残体等杂质并充分混匀备用。按照每盆5.00 kg的规格称取供试土壤，与基肥混合后装盆。

试验共13个处理，每个处理3次重复，共计39盆(表 2)。尿素总用量的50% 作为基肥，余50% 作追肥，并按照10∶3比例分别于花生花针期(6月20日)和结荚期(7月18日)随水追施；磷酸二氢钾、硫酸钾、生化黄腐酸钾有机肥和矿源黄腐酸钾有机肥作为基肥一次性施入；乐钙作为追肥于结荚期一次性施入。花生室内育苗后移植于盆中，每盆2株。2022年4月20日育苗，5月1日移栽，8月10日收获，收获时花生各处理均已完全成熟。

1.3 样品采集

分别于花生花针期、结荚期及成熟期(收获后)，取部分盆内土壤，混匀后去除样品中植物根系等杂质，自然风干，过2 mm筛，用于土壤有机碳及其组分测定。

1.4 土壤有机碳及其组分测定

土壤有机碳(SOC)采用重铬酸钾容量法测定^[12]；可溶性有机碳(DOC)采用蒸馏水浸提法(水土质量比5∶1)测定^[6]；微生物生物量碳(MBC)采用氯仿–熏蒸法测定^[12]：易氧化有机碳(LOC)采用333 mmol/L KMnO₄氧化法测定^[6]；惰性有机碳(ROC)采用6 mol/L HCl进行消煮，总有机碳分析仪进行测定^[6]。

1.5 数据分析

试验数据采用Excel 20、SPSS 22.0软件进行处理与统计分析。

2 结果与分析 2.1 不同处理下土壤有机碳的含量特征

SOC是土壤固相的重要组成部分，由植物和动物组织及处于不同分解阶段的土壤微生物体组成，是表征土壤类型的主要特征之一^[18]。由图 1可知，各处理SOC含量在花生不同生育期各不相同。各生育期SOC含量表现为：化肥减量配施生化和矿源黄腐酸钾各处理花针期显著高于结荚期和成熟期，各处理SOC含量表现为：ST4 > ST5 > ST0 > CK > ST1 > ST3 > ST2，KT3 > KT0 > KT5 > KT4 > CK > KT1 > KT2，其中化肥减量配施生化黄腐酸钾中ST4处理各生育期SOC含量均最高，花针期、结荚期、成熟期分别为133.0、130.3、128.2 g/kg；化肥减量配施矿源黄腐酸钾中KT3处理各生育期SOC含量均最高，花针期、结荚期、成熟期分别为130.9、126.5、126.8 g/kg。

由图 2可知，T2、T4和T5处理在各生育期内均表现为配施生化黄腐酸钾处理SOC含量显著高于配施矿源黄腐酸钾处理，花针期分别高2.60%、4.44%、2.06%，结荚期分别高6.14%、6.62%、3.63% 和成熟期分别高3.78%、2.33%、3.14%，且ST4处理SOC含量高于KT3处理。由此可见，25% 化肥配施75% 生化黄腐酸钾处理效果最佳。

2.2 不同处理下可溶性有机碳的含量特征

DOC是土壤碳库中流动性和活性最强的碳组分，对温度变化具有较高的敏感性。DOC对增温的响应将深刻影响土壤养分周转，进而影响土壤生态系统碳循环^[19]。从图 3得知，各处理DOC含量不同生育期表现为：花针期 > 结荚期 > 成熟期，各生育期间差异显著(P < 0.05)。与CK处理相比，花针期ST0、ST4、ST5、KT0、KT3、KT4、KT5处理DOC含量增加2.00% ~ 41.85%；结荚期相应处理DOC含量增加1.84% ~ 56.76%；成熟期相应处理增加1.29% ~ 43.91%。

从图 4可知，T2、T4、T5处理DOC含量各个生育期内均为配施生化黄腐酸钾处理高于配施矿源黄腐酸钾处理(P < 0.05)，花针期、结荚期、成熟期分别高出7.90%、39.07%、26.54%，31.90%、53.93%、47.70% 和24.67%、42.08%、15.68%。综上，各生育期化肥配施不同有机肥对DOC含量均有一定的影响，其中以25% 化肥配施75% 生化黄腐酸钾效果最佳。

2.3 不同处理下微生物生物量碳的含量特征

MBC是SOC中最活跃的部分，直接影响SOC的转化过程和土壤理化性状，能够准确反映土壤质量的变化^[20]。如图 5所示，化肥减量配施生化和矿源黄腐酸钾各处理MBC含量不同生育期均表现为：花针期 > 结荚期 > 成熟期，各生育期间差异显著(P < 0.05)。各处理MBC含量表现为：ST4 > ST5 > ST0 > CK > ST1 > ST3 > ST2，KT3 > KT0 > KT5 > KT4 > CK > KT1 > KT2，其中ST4和KT3处理花针期、结荚期、成熟期MBC含量分别为269.7、229.6、183.1 mg/kg和251.7、175.9、158.7 mg/kg。

如图 6所示，花针期和成熟期T2、T4、T5处理MBC含量均为配施生化黄腐酸钾处理高于配施矿源黄腐酸钾处理，花针期分别高6.50、125.10、22.40 mg/kg，成熟期分别高6.00、63.60、14.10 mg/kg；T0、T3处理MBC含量表现为配施矿源黄腐酸钾处理显著高于配施生化黄腐酸钾处理，花针期分别高3.10、125.50 mg/kg，成熟期分别高5.70、54.10 mg/kg。结荚期化肥减量配施生化和矿源两种黄腐酸钾T0、T1、T2处理间无显著差异(P > 0.05)。综上，化肥减量配施生化黄腐酸钾各处理整体优于配施矿源黄腐酸钾，其中ST4处理各生育期MBC含量均最高。

2.4 不同处理下易氧化有机碳的含量特征

LOC是在土壤酶和微生物作用下易被分解的有机碳，能表征SOC的稳定性^[21]。由图 7可知，不同生育期化肥减量配施有机肥各处理对LOC含量有影响。各生育期不同处理下LOC含量均表现为：ST4 > ST5 > ST0 > CK > ST1 > ST3 > ST2，KT3 > KT0 > KT5 > KT4 > CK > KT1 > KT2，其中化肥减量配施生化黄腐酸钾中ST4处理各生育期LOC含量均最高，花针期、结荚期、成熟期分别为30.76、29.59、29.49 g/kg，与CK处理相比分别增加了16.65%、26.08%、25.76%，与单施化肥处理(ST1)相比分别增加了19.83%、31.34%、32.90%；而化肥减量配施矿源黄腐酸钾中KT3处理各生育期LOC含量均最高，花针期、结荚期、成熟期分别为29.87、28.85和28.64 g/kg，与CK处理相比分别增加了13.27%、22.92%、22.13%，与单施化肥处理(KT1)相比分别增加了16.36%、28.05%、29.07%。

由图 8可知，T4、T5处理各生育期内均为配施生化黄腐酸钾处理显著高于配施矿源黄腐酸钾处理(P < 0.05)，花针期、结荚期、成熟期分别高出14.56%、10.81%，26.02%、14.71% 和11.75%、3.53%；T0、T2、T3处理各生育期内配施生化黄腐酸钾处理明显低于配施矿源黄腐酸钾处理(P < 0.05)。

2.5 不同处理下惰性有机碳的含量特征

ROC相较于活性有机碳，稳定性更高、更难分解，在维持土壤质量及健康等方面具有重要作用^[22]。由图 9可知，化肥减量配施生化黄腐酸钾各处理与CK处理相比，花针期ROC含量在ST0、ST4、ST5处理下增加4.76% ~ 14.99%，在ST1、ST2、ST3处理下减少0.62% ~ 3.21%；结荚期ROC含量在ST0、ST4、ST5处理下分别增加3.33%、11.24%、8.53%，在ST2、ST3处理下分别减少2.60%、1.66%；成熟期ROC含量在ST0、ST4、ST5处理下分别增加2.19%、7.91%、5.00%，在ST1、ST2、ST3处理下分别减少2.39%、5.52%、4.58%。化肥减量配施矿源黄腐酸钾各处理与CK处理比较，花针期ROC含量在KT0、KT3、KT4、KT5处理下增加2.59% ~ 14.58%，在KT1、KT2处理下分别减少0.52%、4.99%；结荚期在KT0、KT3、KT4、KT5处理下增加0.62% ~ 8.95%，KT2处理下减少4.89%；成熟期在KT0、KT3、KT4、KT5处理下增加0% ~ 7.49%，在KT1、KT2处理下分别减少2.39%、4.99%。

由图 10可知，T4和T5处理在各生育期内均表现为配施生化黄腐酸钾处理ROC含量高于配施矿源黄腐酸钾处理，花针期、结荚期、成熟期分别高12.0、7.8 g/kg，10.2、5.6 g/kg，7.6、3.1 g/kg，且ST4处理SOC含量高于KT3处理。综上，化肥减量配施不同有机肥在不同生育期对ROC含量有一定影响，其中以25% 化肥配施75% 生化黄腐酸钾效果最佳。

3 讨论

施肥是影响土壤活性有机碳的主要因素之一，且最为直接有效^[23]。不同的施肥措施不仅会通过影响土壤的碳输入和输出过程而影响SOC的含量，还会通过影响SOC的矿化进而影响农田SOC库的稳定^[24]。本研究中，化肥减量配施不同种类有机肥均不同程度影响SOC及其组分含量，这与周泉等^[25]、Wang等^[26]的研究结果一致，这可能与配施有机肥各处理条件下输入外源碳有关，农田土壤中直接补充有机物质能够促进作物吸收CO₂，提高根系固碳能力，以及促进土壤微生物对新鲜有机物质的固定。在花生不同生育期内SOC及其组分表现为花针期显著大于结荚期和成熟期，这与杜倩等^[27]对连作植烟土壤的研究结果相符合，原因可能是花生作物生长过程中不断吸收土壤中的养分，随着时间的延长SOC及其组分含量有一定损耗导致^[28]。刘强等^[29]研究结果表明，单施有机肥是有效提高旱区土壤质量、增强土壤碳汇功能的农田施肥措施，这与本研究结果不一致，原因可能是研究的土壤类型和试验条件不同。谢丽华等^[30]研究表明，50% 有机肥替代比例下较单施化肥能显著降低农田碳汇效应，这可能是因为施肥种类及用量影响作物生长，改变农田土壤微生物群落结构，影响土壤呼吸与土壤有机碳收支，这也是影响土壤碳平衡的重要因素^[31]。施用不同类型有机肥对SOC及其组分的含量有一定影响，本研究选用两种黄腐酸钾(生化、矿源)进行试验，结果表明，化肥减量配施生化黄腐酸钾各处理SOC及其组分含量整体高于配施矿源黄腐酸钾各处理，这可能与不同有机肥类型对SOC固存性能、土壤微生物活性及有机组分活化不同有关。由于本研究仅测定了施肥当年花生地SOC及其组分的变化规律，后续的研究应充分考虑盆栽与大田试验相结合的条件下新疆花生地长期的碳循环问题，跟踪研究配施情况下花生土壤SOC及其组分在年际间的动态变化，结合目前农作方式，探索新疆花生产业化肥减量配施有机肥对土壤有机碳库的影响机制，为农田土壤碳库管理优化提供理论基础。

4 结论

化肥减量配施生化黄腐酸钾对SOC及其组分含量的影响整体优于配施矿源黄腐酸钾(P > 0.05)，花生各生育期SOC及其组分含量均表现为：化肥减量配施黄腐酸钾花针期显著高于结荚期和成熟期(P < 0.05)。化肥减量配施生化黄腐酸钾处理中，生育期内25% 化肥配施75% 生化黄腐酸钾处理对SOC及其组分的影响显著高于不施肥、单施化肥和单施有机肥处理，该处理花针期SOC、DOC、MBC、LOC和ROC含量分别为133.0 g/kg、284.4 mg/kg、269.7 mg/kg、30.76 g/kg和111.2 g/kg。化肥减量配施矿源黄腐酸钾处理中50% 化肥配施50% 矿源黄腐酸钾处理对SOC及其组分的影响显著高于不施肥、单施化肥和单施有机肥处理，该处理花针期SOC、DOC、MBC、LOC和ROC含量为130.9 g/kg、250.5 mg/kg、251.7 mg/kg、29.86 g/kg和110.8 g/kg。