添加碳氮对作物秸秆腐解和土壤氮素转化的影响

发布时间：2020-06-18 16:16

【摘要】：添加外源碳、氮对秸秆腐解的作用存在争议,秸秆养分的释放模式也不清楚。本研究采取室内培养和大田试验相结合的方式,研究了添加外源碳氮对小麦、玉米秸秆的腐解及土壤氮素转化的影响。室内培养试验采用了砂姜黑土(LS)和潮土(AS)两种土壤,设置两个碳梯度(C0和C1:200ppm),三个氮肥梯度(N0,N1:180 kg·hm-2和N_2:360 kg·hm-2)。大田试验设置三个氮肥梯度(CK,N180:180 kg·hm-2,N360:360 kg·hm-2),秸秆被放置在地表(0 cm)和埋在地下20cm处(20 cm)。定期取样测定秸秆的腐解率,可溶性糖、有机碳、氮、磷含量,土壤硝态氮、铵态氮含量以及N_2O排放通量等,采用相关分析分析了秸秆及土壤特性与腐解率之间的关系。结果表明,室内条件下,玉米秸秆在两种土壤中的腐解率都高于小麦秸秆,至180d培养结束,在砂姜黑土和潮土中,各处理平均值分别高出17.05%和6.73%。小麦秸秆在潮土中的腐解较快,平均比砂姜黑土高出9.92%,玉米秸秆在两种土壤中的腐解率基本相等。添加葡萄糖后,小麦秸秆的分解常数均增加,且差异达显著水平;氮肥能够促进小麦秸秆的腐解,且随着施氮量的增加腐解率增加,各施氮量间分解常数差异达显著水平,但碳、氮对玉米秸秆的腐解都没有影响。大田试验中,氮肥对地表秸秆的腐解都没有影响,但促进了地下小麦秸秆的腐解,抑制了玉米秸秆的腐解,差异达显著水平。在两种土壤中,小麦玉米秸秆的可溶性糖含量都在前30d快速下降,之后保持在较低的含量水平。至培养结束小麦和玉米秸秆的有机碳含量平均值分别下降了1.64%和13.26%;在大田条件下,小麦秸秆的有机碳含量增加了14.81%,而玉米秸秆则下降了2.21%。室内和大田条件下,小麦秸秆的氮含量平均值分别增加了81.39%和53.04%,磷含量则分别减少了69.05%和74.09%;玉米秸秆的氮含量分别增加了14.45%和1.92%,磷含量分别减少了20.47%和29.67%。大田条件下,地下秸秆的养分释放量都显著高于地上秸秆。在两种土壤中,添加碳、氮均能促进小麦秸秆可溶性糖、有机碳、氮、磷的释放,但对玉米秸秆养分的释放没有显著影响。大田条件下,加氮后小麦秸秆养分的释放量增加,但玉米秸秆的养分释放量减少。室内培养条件下,土壤硝态氮含量均呈逐渐增加的趋势。添加秸秆后,土壤硝态氮含量降低。添加碳后,小麦秸秆在潮土高氮条件下硝态氮含量增加,砂姜黑土中氮条件下增加;添加氮显著增加土壤硝态氮的含量。土壤铵态氮含量在培养期内呈逐渐降低的趋势,添加碳、氮对土壤铵态氮的含量也没有影响。添加玉米秸秆的土壤硝化速率显著高于添加小麦秸秆,在潮土和砂姜黑土中分别高出101.79%和135.34%。加碳对土壤的硝化速率、铵化速率没有影响;加氮能够显著改变秸秆的硝化速率,且随着施氮量的增加而增加,与CK相比,N0、N1、N_2各处理均值分别增加了-14.96%、52.74%、118.13%。土壤铵态氮的累积量显著低于硝态氮。添加碳对氮素的累积没有影响,加氮则显著增加土壤氮素的累积量。N_2O的排放通量呈动态变化,排放高峰出现在施肥后的1-4天,30d后保持在较低的水平。潮土中N_2O的排放通量显著高于砂姜黑土,添加秸秆后土壤的N_2O排放通量增加。添加碳对N_2O的排放通量的均值没有显著影响,添加氮则显著增加了N_2O的排放通量。相关分析结果表明,室内培养条件下,小麦秸秆的腐解率与秸秆的氮含量、磷含量、土壤的硝态氮含量、铵态氮含量呈显著正相关;玉米秸秆的腐解率仅与秸秆的可溶性糖含量、磷含量、土壤铵态氮含量呈显著正相关。在大田条件下,小麦、玉米秸秆的腐解率都与秸秆有机碳含量、氮含量、磷含量、C/N、N/P、土壤硝态氮含量、铵态氮含量呈显著相关,玉米秸秆的腐解率还与秸秆C/P呈显著相关。室内培养和大田试验均表明,添加氮肥能够促进小麦秸秆的腐解,而对玉米秸秆的腐解影响不显著;小麦、玉米秸秆腐解过程中秸秆会从土壤中固持部分氮素,释放大量磷素;而小麦和玉米秸秆深埋地下20cm显著促进秸秆的腐解和养分释放。因此农田作物生长期间,小麦、玉米秸秆还田后均应深埋地下加速腐解,同时适当补充氮素以满足作物生长和秸秆腐解的需要。
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S141.4
【图文】：

室内条件,土壤硝态氮,铵态氮,无机氮

图 10 室内条件下土壤硝态氮、铵态氮及无机氮的累积量的比较Fig. 10 Temporal variations of soil NO3--N, NH4+-N and INN accumulation in lab incubation4.5 室内模拟条件下，添加碳氮对土壤 N2O 排放的影响添加秸秆和施肥都会增加 N2O 的排放，添加碳氮后土壤 N2O 的排放通量如图（图 11）所示。N2O 的排放通量随取样时间的变化呈动态变化，在 30d 后保持在较低的水平，且排放高峰不一致。小麦秸秆在砂姜黑土中加碳处理的排放高峰出现在第一天，不加碳处理出现在第三天，在潮土中，各处理都出现在第一天；添加玉米秸秆在两种土壤中的排放高峰都出现在第四天。潮土中 N2O 的排放通量平均值显著高于砂姜黑土，其中小麦秸秆高出 209.16%，玉米秸秆高出 140.11%。在砂姜黑土和潮土中，添加小麦秸秆的土壤 N2O 排放通量均值分别高于玉米秸秆 25.17%和 61.16%。添加小麦秸秆的 C0N0 处理，在砂姜黑土和潮土中排放通量分别较 CK 增加了 128.03%、380.01%，添加玉米秸秆则分别增加了 12.86%、13.33%。表明添加秸秆增加了 N2O 的排放，且添加小麦秸秆的排放量大于玉米秸秆。添加小麦秸秆，在砂姜黑土中与 CK 相比，C0 和 C1 各处理均值分别增加了 183.31%和 170.27%，在潮土中

【参考文献】