添加秸秆对长期不同碳氮管理土壤各粒级团聚体激发效应的影响

【目的】分析添加秸秆对长期不同碳氮管理土壤团聚体尺度激发效应的影响,为揭示秸秆还田对土壤有机碳(SOC)固持能力的内在影响机理提供理论依据。【方法】以2002年开始的长期定位试验中碳氮管理水平不同的2种供试土壤(S_0N_0.秸秆不还田+不施氮肥;S_1N_1.高量秸秆还田+高量氮肥(240 kg/hm~2))为材料,采用室内恒温培养试验,利用干筛法得到3种粒级的团聚体(粗大团聚体、细大团聚体和微团聚体),分别在添加玉米秸秆和不添加玉米秸秆的条件下于25℃黑暗培养70 d,测定各粒级团聚体的CO_2释放量、表观激发效应(PE)及有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)含量。【结果】未添加秸秆时,S_0N_0和S_1N_1土壤微团聚体的CO_2累积释放量均高于大团聚体(粗大团聚体和细大团聚体);添加等量秸秆后,2种土壤各粒级团聚体的CO_2累积释放量均有提高;在S_0N_0土壤中,粗大团聚体与微团聚体产生的表观PE无显著差异,但均显著小于细大团聚体;而在S_1N_1土壤中,不同粒级团聚体表观PE由大到小依次为细大团聚体粗大团聚体微团聚体。与未添加秸秆相比,添加秸秆后2种土壤各粒级团聚体SOC含量均显著增加,且2种土壤中各粒级团聚体SOC含量表现为微团聚体大团聚体。无论添加秸秆与否,在S_1N_1土壤中,大团聚体的DOC含量均显著高于微团聚体;而在S_0N_0土壤中,3个粒级团聚体的DOC含量无显著差异。在S_1N_1土壤中,未添加秸秆时,各粒级团聚体的MBC含量无显著差异;添加秸秆后,微团聚体的MBC含量显著高于大团聚体。在S_0N_0土壤中,未添加秸秆时,大团聚体的MBC含量显著小于微团聚体;而添加秸秆后,粗大团聚体的MBC含量显著小于微团聚体和细大团聚体。【结论】作物秸秆的投入会因产生激发效应,进而改变土壤各粒级团聚体中原SOC的矿化情况;不管土壤碳氮水平高低,微团聚体对SOC的保护作用均比大团聚体更好。     

添加石灰和秸秆对塿土有机碳固持的影响

【目的】研究作物秸秆与石灰配施对土壤CO₂排放、土壤有机碳（SOC）固持、土壤无机碳（SIC）转化的影响机制,以及SOC固持对初始SOC含量的响应。【方法】--采用室内恒温培养试验及稳定同位素技术（¹³C）,选用经16年不同碳氮水平管理,且长期进行冬小麦-夏休闲种植的2个供试土壤样品:S₀N₀土壤（不进行秸秆还田+不施用氮肥）和S₁N₁土壤（高量秸秆还田+高量施用氮肥:240 kg·hm^-2）,将S₀N₀土壤和S₁N₁土壤分别在添加秸秆（12 g·kg^-1）或不添加秸秆以及添加石灰（3 g·kg^-1）或不添加石灰的情况下于25℃黑暗条件中培养120 d。【结果】未添加秸秆和石灰时,S₁N₁土壤的CO₂累积释放量比S₀N₀土壤高出42.9%;添加等量秸秆不仅提高了S₀N₀土壤和S₁N₁土壤的CO₂累积释放量（81.6%,70.4%）,而且S₀N₀土壤CO₂累积释放量的增加幅度高于S₁N₁土壤,这说明秸秆的添加对初始SOC含量低的土壤即S₀N₀土壤的原SOC矿化影响更大。但是无论添加秸秆与否,石灰的加入使S₀N₀土壤和S₁N₁土壤的CO₂累积释放量分别降低了428.11和528.52 mg·kg^-1。与空白土壤相比,添加秸秆使S₀N₀土壤和S₁N₁土壤的SOC含量分别提高了2.95和3.19 g·kg^-1;但是与单独添加秸秆相比,同时添加秸秆和石灰使S₁N₁土壤的SOC显著降低了1.36 g·kg^-1,而对S₀N₀土壤的SOC含量没有影响。利用¹³C稳定同位素技术发现,添加秸秆能促使新形成SOC;其中,S₀N₀土壤中新形成的SOC含量比S₁N₁土壤高出0.77 g·kg^-1;然而与单独添加秸秆相比,同时添加石灰和秸秆后新形成的SOC与其相差无几,说明石灰的加入对秸秆的腐解不会造成影响。在S₀N₀土壤和S₁N₁土壤中,添加秸秆使SOC净固持量分别提高了3 066.3和2 480.53 mg·kg^-1;同时添加石灰和秸秆对S₀N₀土壤的SOC净固持量无显著影响,但是S₁N₁土壤的SOC净固持量则呈现下降的趋势。石灰的加入使S₀N₀土壤和S₁N₁土壤的CO₂释放量分别降低了469和529 mg·kg^-1,同时使SIC含量分别提高了443和566 mg·kg^-1。【结论】初始SOC含量低的土壤具有更高的固碳潜力;添加钙源能够与土壤CO₂通过化学反应生成无机碳—碳酸钙的方式从另一个角度达到土壤固碳减排的目标。