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土壤可溶性有机碳(DOC),作为土壤有机碳(SOC)的活性组分,能快速响应农业措施,也是全球碳循环和温室气体释放的重要来源。施肥和土壤不同形态矿物质,如钙,铁铝氧化物等,影响土壤DOC的含量、结构和降解。因此,研究不同施肥和土壤矿物质形态对DOC的含量及降解影响特征,将进一步丰富土壤有机碳转化机理。本研究选取代表河南原阳潮土和江西进贤红壤两个长期定位试验站中4个处理典型处理:(1)无肥(CK);(2)单施化肥(NPK);(3)化肥配施秸秆(原阳)/早稻施绿肥和稻草冬季还田(进贤)(NPKS);(4)化肥配施有机肥(原阳)/早稻施绿肥晚稻施猪粪和稻草冬季还田(进贤)(NPKM)。结合室内培养试验,探索了长期施肥下:1)土壤理化性质及矿物质形态的特征;2)土壤DOC生物降解及温室气体排放通量特征;3)土壤DOC组分结构及微生物群落结构特征。主要研究结果如下:(1)在原阳潮土中,不同施肥处理间土壤Ca CO3和无机碳含量均无显著差异;土壤钙形态主要以碳酸盐结合态为主,其中NPK的占比最高,为77.06%。在进贤红壤中,NPKS比NPK显著提高了土壤Ca CO3和无机碳含量;NPKM中水溶态和交换态钙的含量最高,占比54.13%。整体上,原阳潮土和进贤红壤铁铝氧化物含量均呈现:游离态铁铝氧化物(Fed,Ald)>无定形态铁铝氧化物(Feo,Alo)>络合态铁铝氧化物(Fep,Alp)。在原阳潮土中,NPKS和NPKM均比CK提高了Fed和Feo、Alo含量。在进贤红壤中,NPKM比CK显著提高了Feo、Alo和Fep、Alp含量。两站点NPKS土壤中铁/铝键腐殖质的胡/富比值最大,分别为2.34和4.46,说明化肥配秸秆有利于提高土壤的有机质腐殖质化程度。(2)在原阳潮土中,NPKS和NPKM的DOC含量和DOC降解率显著高于其他处理。NPKS相对NPKM提高了易降解DOC的矿化速率常数(k1),增加了稳定DOC的周转时间(MPT2)(109.17天)。NPKS和NPKM相较于CK和NPK明显增加了CO2和N2O的排放通量和累积排放量,但NPKS明显降低CH4的排放通量和累积排放量。在进贤红壤中,NPKS和NPKM较CK和NPK处理相比提高了土壤DOC含量,降低了DOC的降解率。NPKS和NPKM比CK增加了易降解DOC的周转时间(MPT1)(9.09~10.90天),降低了稳定DOC的周转时间(MPT2)(103.31~303.03天)。而且,NPKM明显增加了N2O和CH4的累积排放量。表明施用秸秆或者有机肥后,DOC中难降解部分更易向易降解部分进行转变,有利于土壤微生物的降解利用。(3)原阳潮土和进贤红壤的DOC主要成分为碳水化合物、芳香族和脂肪族化合物。芳环物质和疏水组分等大分子物质随着培养时间呈现相对富集的趋势。NPKS和NPKM的有机质分子聚合度相对较高,在一定程度上,说明施用有机肥和秸秆还田有利于有机质的积累。红外图谱表明,原阳和进贤两个站点的DOC红外光谱谱型基本相似,与培养初期相比,培养末期结构较为简单的碳水化合物以及醇酚类等物质特征峰的强度变弱,并且在原阳潮土中出现了芳基-Ar的特征峰(820-760 cm-1),说明易降解DOC组分基本被分解。紫外光谱结果表明,两个站点土壤DOC的AI、SUVA260和CDOM数值上升,说明芳香类物质与疏水性物质比例升高。三维荧光光谱结果表明,与培养初期相比,培养末期的物质向类腐殖质荧光区域(Ⅲ区和Ⅴ区)移动,说明小分子的类蛋白质物质(Ⅰ区和Ⅱ区)大部分已被微生物利用,导致具有复杂结构的类腐殖质物质的相对富集。微生物高通量测序结果显示,在生物降解过程中,两个站点在微生物门类水平TOP 3的物种包括:变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)、拟杆菌门(Bacteroidota);属类水平TOP 3的物种包括:军团菌属(Legionella)、诺卡氏菌属(Nocardioides)、微杆菌属(Microbacterium),累计平均相对丰度达90%左右。原阳潮土和进贤红壤的NPKS均显著提高了微生物物种的丰富度,但是对微生物物种的多样性并没有显著性影响。两个站点的变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度均较高,因为其包含多种具有碳降解功能的细菌,从而降解复杂有机物等,并且与易降解DOC呈显著正相关。原阳潮土的NPKM和进贤红壤的NPKS均具有较高丰富度水平的放线菌门(Actinobacteriota),其能催化产生葡萄糖苷水解酶,储存碳水化合物。综上所述,在原阳潮土中,NPKS和NPKM提高了土壤铁铝氧化物含量;NPKS提高了易降解DOC的矿化速率常数(k1),增加了稳定DOC的周转时间(MPT2),以及CO2和N2O的排放通量。在进贤红壤中,NPKM提高了无定形态铁铝氧化物(Feo,Alo)和络合态铁铝氧化物(Fep,Alp)含量;NPKS和NPKM均增加了易降解DOC的周转时间(MPT1),降低了稳定DOC的周转时间(MPT2)。原阳潮土和进贤红壤的DOC以碳水化合物、芳香族和脂肪族化合物为主。在生物降解过程中,两个站点涉碳降解功能的细菌增加,另外,原阳潮土的NPKM和进贤红壤的NPKS均增加了可以储存碳水化合物的放线菌门(Actinobacteriota)的相对丰度。