在农田生态系统中，施肥可以通过长期输入不同数量或质量的有机质而影响土壤总有机碳水平及其稳定性^[1,2]，是影响土壤中有机碳的转化和积累最重要的农业措施之一. 大量研究表明^{[3, 4, 5, 6]}，长期单施有机肥或者有机肥与化肥配施较单施化肥处理能显著增加稻田土壤有机碳含量，然而对于不同施肥处理下各组分有机碳化学结构变化的认识还十分有限. 固态¹³ C核磁共振波谱技术(¹³ C-NMR)，由于其非破坏性且可进行半定量分析的特点，可有效地对土壤有机质的化学结构进行分析^[7,8]. 应用¹³ C-NMR技术发现，长期施用有机肥不仅增加了土壤胡敏素的有机碳含量，还改变了胡敏素的化学组成，使土壤的结构向着烷基化和疏水性程度增加的方向发展，有利于有机碳的稳定与积累^[7]. 可见，对土壤有机质化学结构的分析可以更全面地反映农业措施对土壤有机碳的影响.

土壤中约有50%~100%的有机碳与土壤颗粒相结合^[9]，且依据土壤颗粒大小进行分组对有机质的影响较小^[1]，因此土壤颗粒分组能更好地反映不同管理措施下土壤有机质的实际变化特征^[10]. 已有研究指出^[11]，与天然草地土壤相比，牧草管理措施下砂粒组分有机碳的含量显著降低，而粉粒和黏粒组分保护的土壤有机碳抗分解能力相对较强. 此外，施肥措施对于不同颗粒组分有机碳的影响也已受到广泛关注. 许多研究发现施用有机肥不仅可显著增加各颗粒组分有机碳含量^[12,13]，还能增加粉粒和黏粒组分化学抗性烷基碳的相对含量^[8]. 长期施用有机肥较单施化肥更有利于土壤粉粒和黏粒组分有机碳的积累和稳定. 目前国内对于不同管理措施下土壤各颗粒组分有机碳的变化特征的研究主要集中于施肥对土壤各颗粒组分有机碳含量及其分布的影响上^[14,15]，而对长期施用有机肥或者化肥处理下稻田土壤不同颗粒结合的有机碳化学结构的变化并不十分清楚，尤其是浙江省水稻种植区的研究还鲜见报道.

本研究依托浙江水网地区稻田长期定位施肥试验，采用物理颗粒分组方法： ①测定分析了不同施肥处理下各颗粒结合有机碳含量及其分布特征； ②应用¹³ C-NMR波谱技术研究不同施肥处理下粉粒和黏粒组分有机碳的化学结构特征，以期为阐明长期施肥下不同颗粒组分有机碳数量和性质上的变化特征提供理论依据.

1 材料与方法 1.1 研究区概况

长期定位试验地位于浙江省杭州市西湖区双浦镇杭富村 (N 30°5′，E 120°3′). 供试土壤为河流冲积物发育的潴育型水稻土，土壤质地属粉砂质黏壤土. 试验始于1996年，试验前耕层(0~20 cm) 土壤基本理化性质为： 土壤pH值5.69、 有机质含量29.0 g ·kg^-1、 全氮1.70 g ·kg^-1、 全磷0.53 g ·kg^-1、 全钾22.6 g ·kg^-1、 土壤容重1.24 g ·cm^-3.

试验设置对照(CK)、 秸秆与化肥配施(NPKRS)、 栏肥与化肥配施(NPKOM)、 单施化肥(NPK)、 单施秸秆(RS)以及单施栏肥(OM)，共6个处理. 其中，对照处理为长期不施肥； NPKRS处理为施N 270 kg ·(hm² ·a)^-1、 P₂O₅ 90 kg ·(hm² ·a)^-1、 K₂O 150 kg ·(hm² ·a)^-1和风干秸秆3000 kg ·(hm² ·a)^-1； NPKOM处理为施N 270 kg ·(hm² ·a)^-1、 P₂O₅ 90 kg ·(hm² ·a)^-1、 K₂O 150 kg ·(hm² ·a)^-1和施腐熟栏肥15000 kg ·(hm² ·a)^-1； NPK处理为施N 270 kg ·(hm² ·a)^-1、 P₂O₅ 90 kg ·(hm² ·a)^-1、 K₂O 150 kg ·(hm² ·a)^-1； RS处理为施风干秸秆3000 kg ·(hm² ·a)^-1； OM处理为施腐熟栏肥15000 kg ·(hm² ·a)^-1. 试验采取随机区组排列，每个处理3次重复，每个小区面积为30 m². 试验种植方式为麦-稻轮作. 1.2 测定方法 1.2.1 样品采集

于2013年5月小麦收割后采集表层0~20 cm原状土样. 每个小区随机采集多个土壤样品，混合成1个复合样品，在通风透气处自然风干后过2 mm筛，用于颗粒分组. 1.2.2 土壤颗粒分组及有机碳、 全氮测定

土壤颗粒分组以国际制为标准，依据Guggenberger 等^[16,17]的方法进行土壤颗粒分组. 称取10.00 g风干土样，加入40 mL 0.1mol ·L^-1的NaOH溶液，经化学及物理处理充分分散并成悬浮液定容后，根据Stokes定律和用土粒在静水中的沉降规律，小于0.02 mm的粉粒(0.02~0.002 mm)和黏粒(<0.002 mm)颗粒则用吸管从中吸取一定量的各级颗粒，以上步骤至少重复3次以上. 容器中剩余颗粒组分则为砂粒(2~0.02mm). 各颗粒组分于50℃烘干，称重. 不同颗粒中总有机碳含量测定采用重铬酸钾外加热法测定，全氮采用凯氏法测定^[18]. 供试各颗粒组分新增有机碳的含量的计算公式为：

粉粒(0.02~0.002 mm)和黏粒(<0.002 mm)土壤样品过100目筛，称取8.000 g于离心管中，加入50 mL 10% HF溶液，振荡1 h，3000 r ·min^-1离心 10 min，移去上清液，继续用 HF 处理，共处理8 次，振荡时间分别为4次×1 h，3次×12 h，1次×24 h. HF 处理完毕后用 20 mL 蒸馏水洗至中性(5~6次)，经HF溶液处理后的残余物在40℃烘箱中烘干，用玛瑙研钵研磨，待测. 该过程可以除去样品中的 Fe³⁺和 Mn²⁺等磁性物质，提高仪器分析的信噪比.

待测样品通过核磁共振仪(AVANCE Ⅱ 300 MH，布鲁克公司)测定，采用固态¹³ C-交叉极化魔角旋转技术，转子直径为7 mm，光谱频率为75.5 MHz、 旋转频率为5000 Hz、 接触时间为2 ms、 循环延迟时间为2.5 s. 核磁共振功能基团面积积分用MestReC软件进行. 1.2.4 数据分析

数据处理与分析采用软件为Excel 2007和SPSS 17.0软件，用最小显著差数法(LSD)进行显著性检验.

2 结果与分析 2.1 施肥处理下各颗粒组分有机碳含量、 碳氮比

由表 1可知，不同大小颗粒有机碳含量的变化趋势主要表现为： 黏粒>粉粒>砂粒，且各颗粒组分有机碳对施肥措施的响应不同. 与不施肥处理(CK)相比，单施化肥(NPK)和单施栏肥(OM)处理下砂粒、 粉粒和黏粒组分中有机碳含量较对照处理均显著(P<0.05)增加； 而单施秸秆(RS)处理下，除了砂粒组分有机碳含量与对照处理有显著性差异外，其余组分的有机碳含量均不受施用秸秆的影响. 化肥与栏肥配施(NPKOM)与化肥与秸秆(NPKRS)配施处理下，各颗粒组分有机碳含量均显著增加，其中NPKOM处理下增加效果最为显著，砂粒、 粉粒和黏粒组分有机碳含量的增幅分别为26.6%、 28.0%和28.8%. 此外，表 1还显示，所有处理下不同大小颗粒结合的有机质的碳氮比呈现与有机碳含量相反的变化趋势，即砂粒组分C/N值最大，而黏粒组分C/N值最小.

表 1(Table 1)

表 1 不同施肥处理下不同大小颗粒的有机碳含量和碳氮比 Table 1 Organic carbon contents and C/N ratios of particle-size separates under different fertilizer treatments 施肥处理 有机碳含量/g ·kg-1 碳氮比 砂粒2~0.02 mm 粉粒0.02~0.002 mm 黏粒<0.002 mm 砂粒2~0.02 mm 粉粒0.02~0.002 mm 黏粒<0.002 mm CK 6.4±0.3 c 18.2±0.2 d 45.5±1.9 c 18.7±0.2 bc 14.3±0.2 c 9.6±0.3 c NPKRS 7.6±0.6 b 21.3±1.1 b 54.3±3.3 ab 19.9±0.6 ab 15.9±0.3 a 10.9±0.2 a NPKOM 8.1±0.3 b 23.3±0.7 a 58.6±4.0 a 18.6±1.1 c 16.0±0.6 a 11.1±0.4 a NPK 7.7±0.5 b 19.5±0.5 c 50.4±1.8 b 20.3±0.6 a 14.3±0.1 c 10.3±0.2 b RS 7.8±0.5 b 18.3±0.1 d 44.8±0.9 c 18.2±0.3 c 14.9±0.3 bc 9.4±0.2 c OM 8.9±0.2 a 21.7±0.5 b 52.6±2.1 b 20.5±1.1 a 15.4±0.6 ab 10.2±0.3 b 1)同一列中不同小写字母表示不同处理间分析差异显著(P<0.05)

表 1 不同施肥处理下不同大小颗粒的有机碳含量和碳氮比 Table 1 Organic carbon contents and C/N ratios of particle-size separates under different fertilizer treatments

与CK处理相比，施肥处理下新增有机碳在各颗粒组分上的分布情况如图 1所示. NPKRS、 NPKOM处理下，新增有机碳在各颗粒组分中的平均分布比例为： 黏粒(52.5%)>粉粒(41.4%)>砂粒(6.1%). OM处理下新增有机碳在黏粒和粉粒的分布比例相近，分别为41.9%和41.1%； 而NPK处理下新增有机碳在黏粒的分布比例(39.8%)低于其在粉粒组分的分布比例(47.3%). RS处理下，新增有机碳仅集中分布在砂粒和粉粒组分上. 可见，施肥措施显著影响新增有机碳在各颗粒组分的分布.

图 1

Fig. 1

图 1 各施肥处理下不同大小矿物颗粒有机碳的变化 Fig. 1 Change in the content of organic carbon associated with particle-size separates under different fertilizer treatments

所测核磁共振谱图主要分为4个功能区： 烷基碳区(δ为0~45)、 烷氧碳区(δ为45~110)、 芳香碳区(δ为110~160)以及羰基碳区(δ为160~190). 对于各功能区更加详细的解释见表 2. 各施肥处理下核磁共振谱图的形状基本一致(图 2)，但是各功能区吸收峰的强度有差异，可见长期施肥虽并未对黏粒和粉粒结合的有机质的化学组成产生明显的影响，但施肥措施改变了各类C原子的相对含量. 定性分析谱图还可知，黏粒组分有机质在烷基碳区、 羰基碳区吸收峰的强度高于粉粒组分，而烷氧碳区、 芳基碳区吸收峰的强度则低于粉粒组分.

表 2(Table 2)

表 2 13 C-NMR图谱中各主要吸收峰的归属 [7,19,20] Table 2 Tentative assignment of the major peaks in the 13 C-NMR spectra 化学位移范围 归属 0~45 系脂肪族化合物(角质和软木脂)中与甲基C(δ为0~25)或聚亚甲基(δ为25~45)C 45~60 主要共振峰在δ=56附近，系木质素来源的甲氧基或者含氮烷基C 60~90 主要共振峰在δ=73附近，系碳水化合物(纤维素、 半纤维素和其他高分子碳水化合物以及醇类)中C2至C6结构 90~110 主要共振峰在δ=105附近，系双烷氧碳(多糖和缩酮) 110~145 共振峰主要在δ=115和δ=130附近，主要为被羧基或者羧甲基取代的芳基C以及与O、 N等取代基间位的连H芳基C 145~160 主要共振峰在δ=150附近，系木质素来源的被氧取代的酚基C 160~190 主要共振峰在δ=174附近，系羧酸、 酯和酰胺C

表 2 13 C-NMR图谱中各主要吸收峰的归属 [7,19,20] Table 2 Tentative assignment of the major peaks in the 13 C-NMR spectra

图 2

Fig. 2

图 2 不同施肥处理下黏粒和粉粒土壤有机质的13 C-NMR图谱 Fig. 2 13 C-NMR spectra of clay- and silt- associated soil organic matter under different fertilizer treatments

由表 3可知，土壤粉粒和黏粒组分有机质以烷氧碳为主(28.2%~38.2%)，其次为烷基碳(20.1%~33.2%)，再者为羰基碳(19.5%~24.3%)，芳香碳所占的比例相对较小(13.8%~21.3%). 所有处理下，黏粒组分烷基碳和羰基碳的相对含量较粉粒组分分别增加22.4%~46.3%和4.8%~19.7%，而烷氧碳和芳香碳的相对百分含量较粉粒组分分别降低8.7%~23.0%和20.7%~28.8%，这与定性分析波谱特征的结果一致. 甲氧基/含氮烷基碳(δ为45~60)和芳基碳(δ为110~145)分别是黏粒组分烷氧碳和芳香碳相对含量降低的主要原因. 此外，由图 3可知，所有处理黏粒组分有机质的芳化度明显低于粉粒组分，而其疏水性较粉粒组分高.

由表 3还可知，与RS 和OM相比，NPKRS、 NPKOM和NPK处理粉粒和黏粒组分烷氧碳的相对含量分别增加2.9%~7.1%和14.7%~22.1%. 与此同时，NPKRS和NPKOM处理降低了粉粒和黏粒组分烷基碳的相对含量及其疏水性； 而NPK处理降低了粉粒和黏粒组分芳香碳的相对含量及其芳化度(图 3). 此外，施用栏肥的处理(NPKOM和OM)还提高了粉粒组分羰基碳的相对含量. 施肥措施不仅影响各类型C的分布，而且还影响其绝对含量(表 4). 除了单施化肥和单施秸秆处理，其他施肥处理下各类型C的绝对含量均高于CK处理，其中以NPKOM处理下增幅最为明显，其烷基碳、 烷氧碳、 芳香碳和羰基碳分别较CK处理增加6.8%~15.6%、 34.5%~37.5%、 25.6%~32.9%和34.9%~40.0%.

表 3(Table 3)

表 3 不同施肥处理下粉粒和黏粒土壤中有机质各类型C的相对含量 Table 3 Relative proportions of the different carbon species in silt- and clay- soils under different fertilizer treatments/% 处理 颗粒大小 烷基碳 烷氧碳 芳香碳 羰基碳 甲氧基/含氮烷基碳 含氧烷基碳 乙缩醛碳 合计 芳基碳 酚基碳 合计 CK 粉粒0.02~0.002 mm 24.2 13.1 16.1 6.0 35.1 15.5 5.8 21.3 19.5 NPKRS 20.9 13.5 17.9 6.3 37.7 14.1 6.5 20.6 20.9 NPKOM 20.1 14.3 16.7 7.0 38.0 13.9 7.1 21.0 20.9 NPK 22.4 13.9 17.2 7.1 38.2 13.4 4.8 18.2 21.2 RS 22.9 14.0 16.1 5.7 35.7 14.3 5.9 20.2 21.2 OM 22.2 13.1 16.9 6.5 36.6 13.6 6.0 19.6 21.7 CK 黏粒< 0.002 mm 29.6 11.5 15.5 4.8 31.8 10.7 4.7 15.3 23.3 NPKRS 28.0 11.8 16.5 6.1 34.4 10.1 4.6 14.7 22.9 NPKOM 26.6 11.1 15.8 6.4 33.3 10.8 5.1 15.9 24.3 NPK 30.4 11.0 15.5 6.6 33.1 9.6 4.2 13.8 22.7 RS 33.2 10.1 14.3 5.0 29.3 10.5 4.8 15.3 22.2 OM 32.4 10.3 13.6 4.4 28.2 10.3 5.3 15.5 23.9

表 3 不同施肥处理下粉粒和黏粒土壤中有机质各类型C的相对含量 Table 3 Relative proportions of the different carbon species in silt- and clay- soils under different fertilizer treatments/%

图 3

Fig. 3

芳化度=芳香碳/(烷基碳+烷氧碳+芳香碳)； 疏水性=(烷基C+芳香C)/(烷氧C+羰基C) 图 3 不同施肥处理下粉粒和黏粒有机质的芳化度、 Fig. 3 Variations in aromaticity and hydrophobicity of silt- and clay-associated soil organic matter under different fertilizer treatments

表 4(Table 4)

表 4 不同施肥处理下粉粒和黏粒土壤中有机质各类型C的绝对含量/g ·kg-1 Table 4 Absolute amounts of the different carbon species in silt- and clay- soils under different fertilizer treatments/g ·kg-1 处理 烷基碳 烷氧碳 芳香碳 羰基碳 0.02~0.002 mm <0.002 mm 0.02~0.002 mm <0.002 mm 0.02~0.002 mm <0.002 mm 0.02~0.002 mm <0.002 mm CK 4.4 13.5 6.4 14.5 3.9 7.0 3.5 10.6 NPKRS 4.4 15.2 8.0 18.7 4.4 8.0 4.4 12.4 NPKOM 4.7 15.6 8.8 19.5 4.9 9.3 4.9 14.3 NPK 4.4 15.3 7.5 16.7 3.5 6.9 4.1 11.5 RS 4.2 14.9 6.5 13.1 3.7 6.8 3.9 10.0 OM 4.8 17.0 7.9 14.8 4.2 8.2 4.7 12.6

表 4 不同施肥处理下粉粒和黏粒土壤中有机质各类型C的绝对含量/g ·kg-1 Table 4 Absolute amounts of the different carbon species in silt- and clay- soils under different fertilizer treatments/g ·kg-1

本研究中，随着土壤粒径的减小，土壤颗粒结合的有机碳含量显著增加(表 1). 这与Christensen等^[21]和庞祥锋等^[22] 的研究结果一致. 这可能是因为土壤粒径愈细，比表面积愈大^[23]，且黏粉粒还可通过配位体交换、 氢键及疏水键、 多价阳离子桥等作用吸附有机碳^[24]. 与此同时，由于有机碳与土壤颗粒结合紧密，与空气接触少，因此很难被土壤微生物分解利用^[22]. 本研究中各粒级颗粒有机质碳氮比的变化也说明有机质经过逐步分解，粉粒和黏粒组分趋向形成比较稳定的腐殖质化合物^[1]. 本研究还发现，除了单施秸秆处理仅显著增加砂粒组分有机碳含量，其他施肥处理下砂粒、 粉粒和黏粒组分有机碳含量均较对照显著增加，其中NPKOM处理下有机碳含量增加效果最为明显. 产生以上现象可能与不同施肥处理下有机碳的输入水平有关. 在本研究中RS处理下秸秆还田量较低，且作物产量偏低^[25]导致各颗粒组分有机碳积累不明显. 而施用有机栏肥或者化肥的处理，一方面通过增加作物产量而相应增加作物根系及其分泌物和作物残落物输入，另一方面通过施用栏肥直接输入大量有机质. 此外，施用有机肥和化肥可以增强土壤微生物活动，并且增加代谢分泌物，加速新增有机碳由粗颗粒转移至粉粒、 黏粒组分，进而促进粉粒和黏粒组分有机碳的积累^[10].

由于土壤中不同大小颗粒的表面化学性质不同，其结合的有机碳的数量、 化学性质存在区别^[26,27]，因此各颗粒组分对于土壤有机碳的稳定作用也存在差异. 研究指出，土壤中砂粒结合有机碳含量与粉粒和黏粒结合有机碳含量的比值较大，表明土壤有机碳较易矿化； 反之，土壤有机碳较稳定、 不易被生物所利用^[15,27]. 本研究中，NPKOM和NPKRS处理促进了新增有机碳向黏粒组分转移，且这两种施肥处理下与黏粒、 粉粒结合的新碳约占全部新碳的94%； 而NPK处理下与黏粒结合的新碳少于与粉粒结合的含量，RS处理下，新增有机碳主要分布在砂粒(图 1). 由此可见，本研究中有机肥与化肥配施较单施化肥和单施秸秆更有利于土壤新增有机碳的稳定. 3.2 长期施肥下土壤粉粒与黏粒组分有机碳的化学结构特征

目前已有许多研究表明，土壤碳的稳定性与有机质的化学组成密切相关^[28,29]. 因此，研究不同施肥措施下土壤有机碳的变化特征，不仅要分析土壤粉粒和黏粒组分有机碳含量的变化，还应考虑其化学结构组成对施肥处理的响应. 3.2.1 土壤粉粒和黏粒有机质的分子结构特征

本研究结果表明，土壤粉粒和黏粒组分有机质主要由烷氧碳、 烷基碳、 芳香碳和羰基碳组成. 周萍等^[28]应用¹³ C-NMR核磁共振技术对红壤性水稻土和黄泥土本体土及各粒径团聚体中颗粒有机质(POM)的化学结构组成进行研究，也表明两种水稻土POM均由以上4种类型的碳结构组成.

大量研究发现，随着土壤颗粒粒径的减小，烷氧碳的比例明显下降，烷基碳的比例提高^[17,23]. 本研究中，土壤粉粒组分烷氧碳、 芳香碳的相对含量高于黏粒组分，而烷基碳、 羰基碳的相对含量低于黏粒组分. 这可能是由于不同粒级颗粒结合的有机质的分解程度不同^[1]. Christensen^[21]和 Lützow等^[30]也指出与黏粒结合的有机质主要为微生物代谢产物或者微生物残体，烷基碳和羰基碳的相对含量较高； 而粉粒组分较高比例的芳香碳主要来自于植物性来源的残留物的选择性保留. Feller等^[31]在对粉粒和黏粒有机质的碳水化合物组成的研究中发现，黏粒组分有较高的二氨基庚二酸(主要来源于原核生物的细胞壁)，也证实了黏粒组分中微生物来源的化合物较粉粒组分高. 此外，粉粒组分有机质的疏水性也低于黏粒(图 3). 粉粒和黏粒组分有机质化学结构特征的差异进一步解释了黏粒组分有机碳的稳定性高于粉粒. 3.2.2 施肥对土壤有机质分子结构特征的影响

本研究结果表明，与单施有机肥的处理相比，在施用有机肥的基础上增施化肥降低了粉粒和黏粒组分烷基碳的相对含量，相应地增加了烷氧碳的相对含量，从而降低了烷基碳/烷氧碳的比值. 根据Kiem等^[20]和李翠兰等^[32]的报道，烷基C/烷氧C比值可作为表征有机质腐殖化或分解程度的高低的指标，比值越小则有机质的分解程度越低. 可见，在本研究中，有机肥与化肥配施处理较有机肥单施处理有效地降低有机质的分解程度. 原因可能是由于该试验区有机肥和化肥配施下其产量显著高于有机肥单施处理^[25]，因而增加了植物根系、 分泌物和残落物的输入^[14]. Baumann等^[33]曾指出根系分泌物和残落物的烷氧碳比例高达73.2%. 笔者推测这些有机物质的大量输入可提高土壤有机质中烷氧碳的比例. 另外，有机肥与化肥配施处理显著促进了水稳性大团聚体的形成，并且显著增加团聚体的稳定性，这可以强化对有机质的物理保护，从而在一定程度上降低了土壤有机质的分解程度^[1]. 另一方面，从绝对含量(表 4)看，虽然NPKOM处理下烷基碳的相对含量明显低于其他处理，但NPKOM处理下难分解的烷基碳和芳香碳绝对含量以及较易分解的烷氧碳的绝对含量均高于CK、 RS、 NPK和NPKRS处理. 这可能是该处理下有大量来源于栏肥、 微生物代谢产物的化学抗性化合物以及作物根茬、 作物凋落物、 根系分泌物输入所致^[34]. 从上述分析可以看出，NPKOM处理主要是通过增加化学抗性化合物和碳水化合物的积累，并且减缓活性组分的分解提高粉粒和黏粒组分有机碳含量.

与NPKOM和NPKRS处理相比，NPK和CK处理增加了粉粒和黏粒组分有机质烷基碳的相对含量； 于此同时NPK处理下芳香碳的相对含量低于其他所有处理. 这与郭素春等^[1]对长期施用化肥潮土的有机碳分子结构的变化特征的研究结果一致. 由于这两个处理下有机物质主要来源于植物根系、 根系分泌物和作物残落物，因此本研究认为这种变化是由于有机碳的再分配所致. Zhang等^[35]认为长期施用无机肥可以提高微生物活性和有机碳分解酶活性，进而促进了可利用碳源的分解，使抗性物质烷基碳相对积累. 根据谷阳等报道^[36]，长期施用化肥除了可以引起微生物活性的增强还可加速土壤植物来源木质素的周转. CK处理下烷基碳相对含量较高主要是由于在有机质输入较少的条件下，周转周期较短(几年至几十年)的化合物会逐渐分解，抗性化合物相对积累. Kiem等^[20]研究免耕、 不施肥施种植作物以及化肥与栏肥配施3种处理下有机质的结构特征时也得到了相同的结论. 本研究中粉粒和黏粒烷基碳/烷氧碳和芳基碳/芳香碳比值的变化同样表明NPK和CK处理加速了植物性来源有机质的分解^[20]. 此外，已有许多研究表明土壤有机质的疏水性程度越高，有机质的矿化稳定性越高^[29,32]. NPK处理下，粉粒和粉粒有机质的疏水性低于OM、 RS和CK处理，且其有机质的芳化度明显低于其他所有处理(图 3)，这也解释了NPK下粉粒组分有机碳含量较低的原因^[37].

4 结论

(1)长期施肥显著促进了各颗粒组分有机碳的积累，其中以NPKOM处理下增幅最明显(26.6%~28.8%). 此外，有机肥与化肥配施较单施化肥处理更有利于新增有机碳的稳定.

(2)应用¹³ C-NMR波谱技术进行结构表征，结果表明粉粒和黏粒组分有机质主要由烷基碳、 烷氧碳、 芳香碳和羰基碳组成，其中粉粒组分烷氧碳、 芳香碳的相对含量高于黏粒，而烷基碳、 羰基碳的相对含量低于黏粒. 长期有机肥与化肥配施下粉粒和黏粒烷基碳相对含量较单施有机肥处理低，而烷氧碳的相对含量则较单施有机肥处理高，粉粒和黏粒组分有机质的分解程度降低，该施肥措施有利于土壤有机碳的积累. 长期单施化肥处理下粉粒和粉粒有机质的芳化度和疏水性都低于单施有机肥和不施肥处理，有机质的矿化稳定性较低.