秸秆还田对宁南旱区土壤有机碳含量及土壤碳矿化的影响.pdf

农业环境科学学报2 0 11 3 0 12 2 518 2 5 2 5 J o u r n a lo fA g r o E n v ir o n m e n tS cie n ce 秸秆还田对宁南旱区土壤有机碳含量及 土壤碳矿化的影响 张鹏1 2 李涵1 2 贾志宽 王维1 2 路文涛1 2 张惠1 2 杨宝平1 2 1 西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院 陕西杨凌7 1 2 1 0 0 2 农业部旱地作物生产与生态重点开放实验室 陕西杨凌 7 1 2 1 0 0 摘要 为了探明秸秆还田对宁南旱区土壤有机碳及土壤碳矿化的影响 为该区作物生产及土壤培肥制度的建立提供参考 通过4 a 2 0 0 7 2 0 1 0 年 秸秆还田定位试验 设置不同秸秆还田量处理 谷子秸秆按3 0 0 0k g h m 2 低L 6 0 0 0k g h m 电 中M 9 0 0 0k g h m 2 高H 粉碎还田 苄米秸秆按45 0 0k g h m t 低L 90 0 0k g h m 2 中M 1 35 0 0k g h m 五 高H 粉碎还田 对照为秸秆不还田 对不同处理条件下土壤有机碳 土壤碳矿化速率 累积矿化量及其与不同形态碳素之间的相关性进行了分析 结果表明 土壤总有 机碳 活性有机碳含量均随土层的加深而减少 各处理0 6 0cm 土层土壤有机碳和活性有机碳含量分别比C K 显著提高了2 4 2 2 0 8 9 5 和5 0 3 4 6 6 3 4 8 P O 0 5 秸秆还田不仅增加了土壤活性有机碳含量 同时也显著提高了0 2 0cm 土层活性有 机碳占总有机碳含量的比重 提高幅度达2 1 1 2 3 1 P 中量秸秆还田 低虽秸秆还田 秸秆不还田 各秸秆还田处理较C K 差异显著 P 0 0 5o 相 关性分析表明 土壤碳累积矿化量与不同形态碳素之间均存在极显著相关性 因此 在宁南半干旱区采用秸秆还田对提高土壤有机 碳含量和碳矿化具有明显作用 关键词 秸秆还田 宁南旱区 土壤有机碳 土壤碳矿化 中图分类号 S 1 8 1 文献标志码 A 文章编号 1 6 7 2 2 0 4 3 2 0 11 1 2 2 5 1 8 0 8 E f f e ct so fS t r a wR e t u r n in go nS o il0 r g a n icC a r b o na n dC a r b o nM in e r a l iz a t io ninS e m i a r idA r e a so fS o u t h e r nN in g x ia C h in a Z H A N GP a n 9 1 L IH a n u J I AZ h i k u a n l W A N GW e i L UW e n t a 0 1 Z H A N GH u i 2 Y A N GB a o p in g 啦 1 n eC h in e s eI n s t it u t eo fW a t e r s a v in gA 画cu l t u r e N o r t h w e s tA FU n iv e r s it y Y a n g l in g7 1 2 1 0 0 C h in a 2 K e yL a b o r a t o r yo fC r o pP r o d u ct io na n dE co l o g y M in is t e r o f A g r icu l t u r e N o r t h w e s tA FU n iv e r s it y Y a n g l in g7 1 2 1 0 0 C h in a A b s t r a ct Af ie l de x p e r im e n tW f l co n d u ct e dt od e t e r m in et h ee f f e ct so fs t r a wr e t u r n in gs y s t e m so ns o ilo r g a n icca r b o na n dca r b o nm in e r M iz a t io no fm il l e to r co r nu n d e rd if f e r e n ts t r a wr e t u r n in gs u p p l ie s I no r d e rt op r o v id eab a s ict h e o r e t ica lt oe s t a b l is ht h ef e r t il iz a t io ns y s t e ma n d cr o pm a n a g e m e n tf o rs e m i a r ida r e a so fs o u t h e r nN in g x ia w es t u d ie dt h ee f f e ct so fs t r a wr e t u r n in g t a k in gn os t r a wr e t u r n in ga st h eco n t r o l o ns o ilo r g a n icca r b o n m in e r a l iz a t io nr a t e m in e r a l iz a t io na m o u n ta n dt h eco r r e l a t io nw it hd if f e r e n tk in d so fs o ilca r b o nu n d e rd if f e r e n ts t r a w r e t u r n in gt r e a t m e n t s 30 0 0k g h m 2 L 60 0 0k g h m 2 M a n d90 0 0k g h m 2 H o f m il l e ts t r a wa n d45 0 0k g h m 2 L 90 0 0k g h m 2 M a n d1 35 0 0k g h m 4 H o f C O r ns t r a w J f o r f o u ry e a r s 2 0 0 7 2 0 1 0 A f t e r t h e m iH e t h a r v e s t 2 0 1 0 t h e r e s u l t so f f o u ry e a r s f ie l de x p e r im e n ts h o w e dt h a ts o ilt o t a lo r g a n icca r b o na n dl a b il eo r g a n icca r b o nd e cr e a s e dw it hd e e p e rl a y e r co m p a r e dw it hC K w it ht h er e d u ct io no f s t r a wr e t u r n in gin0 6 0cms o ill a y e r t h es o ilo r g a n icca r b o nin cr e a s e d2 4 2 2 0 8 9 5 P 0 0 5 a n ds o ill a b il eo r g a n icca r b o nin cr e a s e d5 0 3 4 6 6 3 4 8 f 0 0 5 s t r a wr e t u r n in g t r e a t m e n t im p r o v e d t h ep r o p o r t io no f t h e l a b il eo r g a n icca r b o n w h icha cco u n t s f o r 2 1 1 2 3 1 P M L C k t h es t r a wr e t u r n in gh a ds ig n if ica n td if f e r e n cew it hC K T h es o ilca r b o nm in e r a l iz a t io na m o u n th a de x t r e m e l ys ig n if ica n tco r r e l a t io nw it ho t h e r k in d so fs o ilca r b o n T h eco n t e n to fs o ilo r g a n icca r b o na n dca r b o nm in e r a l iz a t io nco u l db eim p r o v e de f f icie n t l yb yu s in go fs t r a wr e t u r n in g t e ch n o l o g yins e m i a r ida r e a 8o fS o u t h e r nN in g x ia K e y w o r d s s t r a wr e t u r n in g s e m i a r ida l a 8o fs o u t h e r nN in g x ia s o ilo r g a n icca r b o n ca r b o nm in e r a l iz a t io n 农作物秸秆是世界上数量最多的一种农业生产 副产品 中国是农业大国 也是秸秆资源最丰富的国 家之一 据联合国环境规划署报道 中国每年农作物 秸秆资源量占全世界总量的3 0 这使得秸秆在中国 农村生活构成中占有重要地位f l J 我国很多地区作物 秸秆仅作为燃材或就地焚烧 不仅污染环境 危害健 康 更是对资源的一种极大浪费 因此 就地取材 秸 秆直接还田 变废为宝 是充分利用秸秆资源的有效 途径1 2 3 1 秸秆还田作为秸秆利用的一种重要方式 可 有效补充和平衡土壤养分 改良土壤 是高产田建设 的基本措施之一 对于优化农田生态环境 促进作物 的增产具有重要的意义 l 有机质是土壤的重要组成部分 它不仅直接或间 接地决定着土壤的水 肥 气 热条件 还决定着土壤 生物化学过程及物质的吸收与释放 土壤有机质数量 及其品质决定于进入到土壤中的有机物料数量和种 类 还与有机质进入土壤后的分解和积累过程密切相 关1 4 1 土壤有机碳矿化是土壤生物通过自身活动 分解 和利用土壤中活性有机组分来完成自身代谢 同时释 放出C O 的过程 直接关系到土壤中养分的释放与供 应及温室气体的形成等1 5 1 土壤有机碳的矿化速率与 土壤有机碳的稳定性 微生物数量和活性相关1 6 1 在有 机质的转化过程中 有机碳矿化是土壤中重要的生物 化学过程 直接关系到土壤中养分元素的释放与供应 以及土壤质量的保持 7 1 目前 已有一些研究者探讨了 不同土地利用方式 有机物输人等对土壤活性有机碳 和碳矿化速率的影响1 8 J 指出易矿化的土壤活性有机 碳主要来自于新鲜凋落物的分解 根系分泌物以及土 壤腐殖质1 9 1 F u g e n 等陋1 2 l 的研究表明 土壤碳矿化速 率与土壤中生物活性较高 稳定性较差 易矿化的那 部分活性有机碳密切相关 且土壤温度和土层对有机 碳矿化影响较大 1 3 l 劳秀荣等1 5 I I 发现 秸秆直接还田 对改善土壤的理化性状有明显效果 能显著增加土壤 有机质积累 提高土壤养分 增强土壤蓄水能力和田 间水的利用效率 显著提高作物经济产量 许多研究 均表明I I 1 5 J 秸秆还田是提高资源利用率 节本增效 提高耕地基础地力和发展有机可持续农业不可替代 的有效途径 在农业生态中具有重要地位 近年来关于秸秆还田的研究报道较多 主要集中 在对土壤物理性状 土壤养分 作物产量及温室气体 C H 和N 2 0 的影响等方面I 6 8 关于半干旱偏旱区秸 秆还田对土壤有机碳含量尤其是土壤碳矿化的影响 鲜见详细报道 为此 于2 0 0 7 2 0 1 0 年在宁南旱区进 行定位试验 通过设置不同秸秆还田量 研究长期秸 秆还田条件下对宁南旱作农田土壤有机碳含量及土 壤碳矿化的影响 为旱农区作物生产及土壤培肥制度 的建立提供参考 1 材料和方法 1 1 试验地概况 试验于2 0 0 7 2 0 1 0 年在宁夏回族自治区彭阳县 旱地农业试验区进行 该区海拔18 0 0m 地貌类型属 黄土高原腹部梁峁丘陵地 该地区年平均降水量4 3 0 m m 左右 其中7 0 的降雨集中在7 叫月 试验区属 典型的温带大陆型气候 年平均气温6 1 年平均 日照时数25 1 8 2h 境内年蒸发量较大 为17 5 3 2 m il l 干燥度 I 0o C 的蒸发量 为1 2 1 1 9 9a m 无霜 期1 4 0 1 6 0d 土壤质地为黄绵土 试验地0 4 0cm 土 层土壤养分状况如表1 1 2 试验设计 秸秆还田量设4 个处理 谷子秸秆按30 0 0k g h m 2 L 60 0 0k g h m 2 M 90 0 0k g h m 之 H 0k g 表l 试验地0 4 0cm 土层土壤养分状况 T a b l elN u t r ie n ts t a t u so f0 4 0cms o ill a y e r 2 5 2 0 张鹏等 秸秆还田对宁南早区土壤有机碳含量及土壤碳矿化的影响 l I D l 2 cK 粉碎还田 玉米秸秆按45 0 0k g h m 4 L 9 0 0 0k g h m M 1 35 0 0k g h m H 0k g h m C K 粉碎还田 每个处理设3 次重复 随机区组排列 小区 面积为1 8m 2 秸秆被粉碎机打碎成5cm 左右的小 段 人工均匀翻埋至不同处理小区2 5cm 左右深度的 土层 2 0 0 7 年按谷子秸秆还田量于播前进行粉碎还 田 4 月2 8 日试种玉米 品种为沈单1 6 密度5 2 5 万 株 h n l 2 1 0 月1 1 日收获 玉米收获后按试验设置要 求进行玉米秸秆还田 2 0 0 8 年4 月2 8 日试种作物为 谷子 品种为大同1 0 号 密度3 0 万株 h m t 1 0 月1 7 日收获 收获后按谷子秸秆还田量进行粉碎还田 2 0 0 9 年4 月2 2 日种玉米 品种为沈单1 6 密度5 2 5 万株 h m t 1 0 月1 3 日收获 收获后按玉米秸秆还田 量进行粉碎还出 2 0 1 0 年4 月2 1 日种谷子 品种和 密度同2 0 0 8 年一致 1 0 月2 3 日收获 2 0 0 7 2 0 1 0 年 施肥水平 以鲁西化工生产的磷酸二铵 N 1 7 P 2 0 4 5 K 2 0 为0 为基肥 播种时一并施人 各处 理小区施肥量相同 施用量2 2 5k g h m t 在作物生长 期间不进行追肥 1 3 研究方法 1 3 1 采样方法 2 0 1 0 年1 0 月谷子收获后第2 d 进行取样 用土 钻在各试验小区采集土层深度分别为o 2 0 2 0 4 0 c1 1 1 和4 0 一6 0cm 的土壤作为供试土样 各试验小区随 机采集5 个样点 同层混合作为1 次重复 每个处理 取3 次重复 样品采回后 剔除石块和动植物残体等 杂质后风于 磨细 过1 m m 和O 2 5 m m 筛备用 1 3 2 测定方法 土壤全量有机碳测定 采用重铬酸钾外加热法 土壤活性有机碳测定及C M I 计算 采用3 3 1 6 7 m m o l L 一和3 3 3m m o l L K M n O 氧化法分别测定土 壤样品中高活性有机碳 中活性有机碳和活性有机碳 含量 以对照处理土壤为参照 碳库指数及碳库管理 指数 C M l 等相关指标参照徐明岗等忡l 的方法计算 C M I 计算方法为 碳库指数 C P I 样品总有机碳含量 g k g 参 考土壤总有机碳含量 g k 一 土壤碳的不稳定性即碳库活度 L 样本中的活 性有机碳 L O C 样本中的非活性有机碳 N L O C 碳损失及其对稳定性的影响即活度指数 样 本的不稳定性 X 十照的不稳定性 L O 基于以上参数可以得到碳库管理指数C M I C P I x L x l O U 土壤矿化碳的测定 采用室内恒温培养 碱液吸 收法测定土壤有机碳的矿化量 将田间取回的鲜土 2 m m 加入适量蒸馏水混后匀 在 2 8 1 的恒温培 养箱内预培养2 周以恢复土壤微生物活性 然后 分 别称取相当于风干土5 0g 土样各3 份 置于10 0 0 m L 培养瓶中 图1 调节水分达到田间持水量的 7 5 将盛有2 5m L 0 0 1m o l L N a O H 溶液的5 0m L 吸收瓶小心置于培养瓶内 将培养瓶加盖密封 在2 5 的恒温培养箱内培养 在第2 7 1 4 2 1 2 8 3 5 4 2 4 9d 取出吸收瓶 将其中的溶液完全洗入三角瓶中 加入1m 0 1 一B a C l 溶液2 m L 及2 滴酚酞指示剂 用硫酸滴定至白色 根据C O 的释放量计算培养期内 土壤有机碳的矿化量口I a 衄土件头鞋舰 T h e b o t t l e w it hs o ils a m 胡8 卫C O 二 N a O I I 甜w il hN a 0 HI n I I 样 iI 剐m d I b r u 安娃i T h eb o t t l ew it h o u ta o il s a m p l ef o rb l a n kt e s t 图1 吸收c0 2 的培养瓶示意图 F ig l l r e1T h e d ia g r a mo f b o t t l e s f o ra b s o r b in g c0 2r e l e a s e db y m in e r a l iz a t io no f S O C 1 3 3 数据分析 采用E x ce l2 0 0 3 进行数据处理 绘制图表 S P S S 1 3 0 统计分析软件进行单因素方差 O n e W a y A N O V A 分析和相关性分析 不同处理之问多重比较采用 D u n ca n 新复极差方法 然后经过t 检验 P 0 0 5 2 结果与分析 2 1 不同秸秆还田量对土壤有机碳和碳库管理指数 的影响 土壤中3 种不同程度的活性有机碳和总有机碳 含量在层次上具有明显的规律性 均表现为随着土层 深度的增加而减少 秸秆还田的处理效果受土层深度 变化的影响比较明显 在0 2 0cm 土层 各指标上秸 秆还田处理较cK 均呈显著性差异 P o 0 5 随着土 层加深至4 0 6 0cm 秸秆还田处理较C K 在土壤总有 机碳含量上存在显著差异 p o 0 5 其他指标均无显 著性差异 表2 叠 第3 0 卷第1 2 期农业环 境 科学学报 2 5 2 1 土壤总有机碳 T O C 和碳库管理指数 C M I 受秸 秆还田的影响显著 尤其在0 2 0cm 土层 随着秸秆 还田量由高到低 T O C 和C M l 分别较C K 显著提高 2 4 2 2 0 8 9 5 P 0 0 5 和5 7 4 5 3 4 4 2 0 P 0 0 5 在2 0 4 0cm 和4 0 6 0cm 土层也表现出相 同的趋势 秸秆还田对土壤活性有机碳 L O C 的影响 较明显 在0 2 0 ca 土层 随秸秆还田量由高到低 较 C K 显著提高5 0 3 4 6 6 和3 4 8 P 0 0 5 秸秆 还田处理活性有机碳占总有机碳含量比重为2 1 8 2 2 2 显著高于C K 处理 1 8 o 说明秸秆还田不 仅增加土壤活性有机碳含量 同时也增加了其占总有 机碳含量的比重 与活性有机碳相比 高活性有机碳 H L O C 和中活性有机碳 M L O C 含量相对较低 0 2 0cm 土层H L O C 和M L O C 含量随秸秆还田量由高 到低 分别较C K 显著提高7 6 2 6 1 9 3 3 3 P 0 0 1 和5 4 9 5 1 0 3 5 3 P O 0 5 H L O C 和 M L O C 含量占T O C 含量的比重也分别由2 4 和 5 7 提高到了2 9 3 3 和7 1 7 1 总之 实施 秸秆还田的处理尤其是H M 处理 其总有机碳含量 和3 种活性有机碳含量均较C K 得到显著提升 碳库 管理指数明显提高 说明秸秆还田不仅提高了土壤有 机碳数量 而且改善了土壤有机碳质量 提高了土壤 的综合生产力 2 2 不同秸秆还田量对土壤碳矿化的影响 土壤有机碳的矿化过程是在微生物的参与下进行 的 受温度 水分 土壤等诸多因素的影响 本文从土壤 有机碳矿化速率和矿化量两个方面对不同秸秆还田处 理下宁南旱区土壤有机碳矿化的影响进行了分析 2 2 1 不同秸秆还田量对土壤有机碳矿化速率的影响 2 0 1 0 年谷子收获后 0 6 0cm 各土层土壤有机碳 矿化速率变化趋势一致 呈现出比较明显的两个阶 段 第一阶段为0 1 4 d 左右 即在培养前期 C O 产生 速率先升高而后迅速下降 变化幅度较大 此过程持 续时间短但分解量大 第二阶段为1 4d 至培养结束 C O 产生速率缓慢 且随培养时间的延长不同秸秆还 田量处理土壤的C O 产生速率基本接近 此过程分解 量较小但持续时间长 图2 不同土层土壤有机碳矿化速率差异较大 在整个 培养期间 0 6 0cm 土层内各处理C O 产生速率均随 土层的加深而降低 下降幅度达6 0 5 5 2 3 9 P 0 0 1 同一土层各处理土壤C O 产生速率均随着秸 秆还田量的增加而升高 这在培养初期 0 1 4d 表现 尤为明显 在培养第7d 0 6 0cm 土层各秸秆还田处 理较C K 极显著提高了4 1 8 2 8 3 和1 5 1 P 0 0 1 其中H M 处理均较L 处理差异显著 P 0 0 5 其余处理间均无明显差异 总体来说 不同秸 表2 不同秸秆还田量处理下土壤有机碳和碳库管理指数的变化 T a b l e2T h ech a n g eo fo r g a n icm a t t e ra n ds o ilca r b o np o o lm a n a g e m e n tin d e xins o il st r e a t e dw it hd if f e r e n ts t r a wr e t u r n in g 土层S o ill a y e r 处理 高活住有机碳H ig h l yl a b il e 中活性有机碳M id l a b il e活性有机碳L a b il ro r g a n ic总有机碳T o t a lo r g a n iC 碳库管理 cmT r e a t m e n t so r g a n icca r b o n H L O C g k g o r g a n ic ca r b o n M L O C g k g 1ca r b o n L O C g k g ca r b o n T O C 儋 k g 1 指数C M I 注 同列不同土层不同小写字母表示不同处理间差异显著 P M L C K 各秸秆还田处理较C K 显著增加了 6 8 O 4 0 0 和2 0 3 尸如 0 5 但随着土层的加深 各 处理C O 累积释放量逐渐减小 在4 0 6 0cm H 处理的 C O 累积释放量从0 2 0cm 的19 6 8 0 6g k g q 下降到 8 1 8 4 6g k g 一 降幅达1 4 0 5 其余各处理下降幅度分 别为1 2 6 9 1 6 0 1 和1 9 7 9 尸如 0 1 对培养期间 C O 累积排放量曲线进行拟合可发现 土壤对数曲线 模型 y 2 9 9 3 5 1 n 彳 一1 5 0 2 4 佾甚很好地描述不同处理累 积矿化量的变化趋势 且相关性较好 尺 9 9 22 2 3 土壤有机碳矿化量与不同碳形态之间的相关性 分析培养过程中土壤C O 累积排放量与不同碳 第3 0 卷第1 2 期农业环境科学学报2 5 2 3 形态之间的相关性发现 表3 3 种活性有机碳 土壤 总有机碳及C M l 均与C O 累积排放量存在极显著相 关性 说明各种有机碳与有机碳矿化关系密切 3 种活 性有机碳之间极显著相关 且与总有机碳呈极显著相 关 C M I 与3 种活性有机碳的相关性均高于它与总有 机碳的相关性 这说明活性有机碳既区别于总有机碳 又与总有机碳紧密相连 是土壤总有机碳的一部分 3 讨论 3 1 秸秆还田对土壤有机碳的影响 3 1 1 秸秆还田对土壤总有机碳的影响 秸秆还田可以提高土壤有机物质的输入量 减少 土壤有机碳的矿化分解 增加土壤有机碳含量1 2 1 2 2 1 从 而使农业土壤成为大气C O 的 汇 但秸秆还田对土 壤有机碳的具体增幅是多少 是不是还田量越多对有 机碳的累积就越多 由于土壤有机碳容易受到土壤质 地 气候 生物量以及采样时间等因素的影响 导致目 前的各种研究报道结果不一 洪春来俐和钟杭等 的 研究表明 秸秆全量还田可显著提高土壤有机碳含 量 也有秸秆还田后土壤有机碳并未增加的例子 张 振江1 2 5 1 报道 C K 土壤有机碳平均每年减少0 4 5g k g 一 单施秸秆平均每年减少0 1 2g k g 1 本研究认为 经过4a 的秸秆还田试验 土壤有机碳含量明显提 高 尤其在0 2 0 cm 土层 各秸秆还田处理T O C 含量 较C K 显著提高 H 处理较M 处理在提高土壤有机碳 含量方面并没有体现出优势 这可能由于秸秆还田量 过高 导致土壤C N 比失衡 从而影响还田秸秆的腐 解效果 3 1 2 秸秆还田对土壤活性有机碳的影响 土壤活性有机碳是指土壤中有效性较高 易被土 壤微生物分解利用 对植物养分供应有最直接作用的 那部分有机碳 在指示土壤质量和土壤肥力的变化时 比总有机碳更灵敏 能更准确 更实际地反映土壤肥 力和土壤物理性质的变化 关于短期内秸秆还田是否 能提高土壤活性有机碳的说法不一 有人认为l J 9 牿秆 还田对提高土壤总有机碳有作用 但并不能增加土壤 中活性有机碳和高活性有机碳含量 也有人认为f 碉 秸秆还田能够增加土壤中的活性有机碳组分 同时明 显改善有机碳质量 本研究表明 秸秆还田能显著增 加0 2 0cm 土层L O C 含量 随秸秆还田量由高到低 各处理L O C 含量均较C K 提高显著 这与陈尚洪 李 琳1 2 6 2 7 1 的研究是一致的 而与徐明岗1 1 9 J 的研究结果不 太一致 可能与土壤质地和种植制度不同有关 3 2 秸秆还田对土壤碳矿化的影响 有机碳矿化是土壤中重要的生物化学过程 直接 关系到土壤中养分元素的释放与供应以及土壤质量 的保持1 7 此过程是在微生物的参与下进行的 受诸多 因素的影响 很多研究结果表明I 簋圳 作物秸秆作为外 源有机物质 由易分解成分 如糖类 淀粉 脂肪等 和 难分解成分 如木质素 多酚等 组成 长期秸秆还田 后秸秆分解会增加土壤中碳源 改变土壤理化性质 增加土壤微生物数量1 3 0 l 促进土壤有机质积累 提高 土壤矿质养分的生物有效性f 3 l J 从而对土壤有机碳矿 化产生重要影响 本研究结果显示 在培养前7d 各土层各处理 C O 产生速率较快 土壤累积矿化量的变化趋势同矿 化速率一致 在培养初期 前1 4d 各土层各处理土壤 累积矿化量均达到总矿化量的4 9 2 6 4 2 第2 8d 时占到了总矿化量的7 9 1 9 0 1 这与史学军等 弼 的研究结果一致 这主要是因为前期土壤中易分解组 分快速分解 大量养分迅速释放 促进了微生物活性 所以土壤中碳的矿化速率和矿化量增长迅速 但随着 培养时间的延长 土壤中易分解组分被微生物利用完 后 开始转向较难分解的组分 矿化速率随之减缓 碳 分解量随之下降1 3 3 随着土层的加深 C O 产生速率和 矿化碳总量均呈下降趋势 各处理累积矿化量下降幅 表3 土壤C O 累积排放量与不同碳形态之间的相关关系 T a b l e3R e l a t io n s h ip sb e t w e e nC O zcu m u l a t iv ee m is s io na m o u n t sa n dd if f e r e n ts o ilca r b o nf r a ct io n s 注 在0 0 5 水平上相关性显著 n 1 2 在O O I 水平上相关性显著 n 1 2 N o t e C o r r e l a t io n iss ig n if ica n ta t t h e 0 0 5 l e v e l n i2 C o r r e l a t io n iss ig n if ica n ta t t h e 0 0 1l e v e l 稿1 2 2 5 2 4张鹏等 秸秆还田对宁南旱区土壤有机碳含量及土壤碳矿化的影响 2 0 11 年1 2 月 度达5 4 6 6 1 6 这与前人的结论相似1 3 蚓 可能因 为土壤表层有机碳含量较高 活性有机碳所占比例较 高所致 同一土层内 随秸秆还田量的增加 矿化速 率和累积矿化量的顺序均为H M L C K 各秸秆还 田处理较C K 差异显著 P 0 0 5o 主要可能是因为秸 秆还田后 为土壤中储存了大量易分解的糖类和蛋白 质等有机物质为微生物提供较多的养分 导致微生物 活动剧烈 王清奎等1 3 6 I 研究表明 土壤有机碳矿化受活性有 机碳组分初始含量的影响 土壤有机碳中活性较高的 那部分易被微生物分解利用 是潜在的可矿化有机 碳 龚伟等 3 7 J 对川南地区人工天然常绿阔叶林研究也 发现 土壤有机碳矿化与土壤有机碳 微生物量碳含 量密切相关 这与本研究结果一致 说明3 种活性有 机碳 土壤总有机碳含量及C M I 与有机碳矿化累积 量之间密切相关 4 结论 本文综合探讨了不同秸秆还田量条件下对土壤 有机碳含量和碳矿化的影响 并分析了二者之间的相 关性 得出以下结论 1 秸秆还田能有效提高土壤有机碳含量和碳库 管理指数 尤其在0 2 0cm 土层提高明显 2 秸秆还田对土壤碳矿化具有重要影响 显著 提高了O 6 0cm 土层土壤碳矿化速率和累积矿化量 P 0 0 5 提高程度因秸秆还田量的多少而异 3 相关陛分析表明 3 种活性有机碳 土壤总有 机碳含量及C M I 均与C O 累积排放量存在极显著相 关关系 4 还田秸秆的腐解效果受多种因素的综合制 约 在目前研究的基础上 中高量秸秆还田在提高土壤 有机碳含量和碳矿化方面都体现出了显著优势 因此 本试验区的最适秸秆还田量为90 0 0k g h m Z 左右 参考文献 1 1 张晓文 赵改宾 杨仁全 等 农作物秸秆在循环经济中的综合利用 J 农业 亡程学报 2 0 0 6 2 2 增1 1 0 7 1 0 9 Z H A N GX ia o w e n Z H A OG a i b in Y A N G R e n q u a r t e ta 1 C o m p r e h e n s iv eu t il im t io no fa g r icu l t u r a ls t r a w sinr e cy cl ee co n o m y J T r a n s a c t io n so f t h eC h in e s eS o cie t yo f a a r ic如u r dE n n e e d n g 2 0 0 6 2 2 S u p p l1 1 0 7 1 0 9 2 沈善敏 中国土壤肥力f M 北京 中国农业出版社 1 9 9 8 l l l 一1 5 1 S H E NS h a h m in C h in e s es o ilf e r t il it y M B e ij in g C h in aA g r icu l t u r a l P r e s s 1 9 9 8 1I1 1 5 1 3 杨玉爱 我国有机肥料研究及展望 J 土壤学报 1 9 9 6 3 3 4 1 4 4 2 0 Y A N GY u a i P e r s p e ct iv e so fo r g a n icf e r t il iz e rr e s e a r chinC h in a 田 A ct a P e d o l o g ica S in ica 1 9 9 6 3 3 4 1 4 4 2 0 4 l 王娇 张玉龙 张玉玲 等 不同灌溉方式对有机肥碳矿化及土壤 活性有机质含鼙影响 J 沈阳农业大学学报 2 0 1 0 4 l 1 3 7 4 1 W A N GJ ia o Z H A N GY u l o n g Z H A N GY u l in g e ta 1 E f f e ct so fd if f e r e n tir r ig a t io np a t t e r n so nm in e r a l iz a t io no fo r g a n iciim a r eca r b o na n d co n t e n t so f s o ill a b il eo r g a n icm a t t e r j J o u m a to f S h e n y a n g A g r icu h u r a l U n iv e r s it y 2 0 1 0 4 1 1 3 7 4 1 5 劳秀荣 吴子一 高燕春 长期秸秆还田改土培肥效应的研究 J 农 业工程学报 2 0 0 2 1 8 2 4 9 5 1 L A OX iu m n g W UZ i y i G A OY a n e h u n E f f e cto fl o n g t e r mr e t u r n in gs t r a wt os o ilo ns o ilf e r t il it y J T r a n s a ct io n so f t h eC h in e s eS o cie t yo f A g r icu h u r dE n g in e e r in g 2 0 0 2 1 8 2 4 9 5 1 6 lN y a m a d z a w oG N y a m a n g a mJ N y a m u g a f a t aP e ta 1 S o ilm ie r o b ia l b io m a s sa n dm in e r a l iz a t io no fa g g r e g a t ep r o t e ct e dca r b o ninf a l l o w m a iz es y s t e m su n d e rco n v e n t io n a la n dn o t il l a g eince n t r a lZ im b a b w e f J S o il T il l a g e R e s e w ch 2 0 0 9 1 0 2 1 1 5 1 1 5 7 7 李忠佩 张桃林 陈碧云 可溶性有机碳的含量动态及其与土壤有机 碳矿化的关系 J J 土壤学报 2 0 0 4 4 1 4 5 4 4 5 5 2 L IZ h o n g p e i Z H A N GT a o l in C H E NB i y m a D y n a m icso fs o l u b l eo r g a n ieca r b o na n dit sr e l a t io nt o m in e r a l iz a t io no fs o ilo r g a n icca r b o n I J A ct a P e d o l o g ica S in ica 2 0 0 4 4 1 4 5 4 4 5 5 2 8 1 吴建国 张小令 徐德应 六盘山林区几种上地利用方式对土壤有机 碳矿化影响的比较 J 1 植物生态学报 2 0 0 4 2 8 4 5 3 0 5 3 8 W UJ ia n g u o Z H A N GX ia o q u a n X UD e y in g T h em in e r a l iz a t io no f s o ilo r g a n icca r b o nu n d e rd if f e r e n tl a n du s e sint h eL iu p a nm o u n t a in f o r e s tz o n e J A ct aP h y t o e co l o g icaS in ie a 2 0 0 4 2 8 4 5 3 0 5 3 8 9 9 焦坤 李忠佩 土壤溶解有机质的含量动态及转化特征的研究进 展 土壤 2 0 0 5 3 7 6 5 9 3 6 0 1 J I A OK u n L IZ h o n g p e i A d v a n ce sinr e s e a r cho nco n ce n t r a t io na n d t r a n s f o r m a t io no fd is s o l v e do r g a n icm a t t e rins o il s J S o i s 2 0 0 5 3 7 6 5 9 3 6 0 1 1 0 F u g e nD A l a nLW F r a n kMH S e n s it iv it yo fl a b il es o ilo r g a n ic ca r b o nt ot il l a g einw h e a t b a s e dcr o p p in gs y s t e m s 伽 S o ilB io l o g y 肋一 ch e m is t r y 2 0 0 8 7 2 1 4 4 5 1 4 5 3 11 Z H A OM a n x in g Z H O UJ ia n l iin K a l b it zK C a r b o nm in e r a l iz a t io n a n dp r o p e r t ie so fw a t e r e x t r a ct a b l eo r g a n ieca r b o nins o il so ft h es o u t h l o e s sp l a t e a uinC h in a 忉 E u r o p e a nJ o u r n a lo f S o ilB o l o g y 2 0 0 8 4 4 1 5 8 一1 6 5 12 陈涛 郝晓军 杜丽君 等 长期施肥对水稻土土壤有机碳矿化的 影响 J 应用生态学报 2 0 0 8 1 9 7 1 4 9 4 1 5 0 0 C H E NT a o H A OX ia o ia n D UL i j a n e ra 1 E f f e ct so fl o n g t e r mf e r t il iz a t io nO np a d d ys o ilo r g a n icca r b o nm in e r a l iz a t io r I 闭 C h in e s eJ o ii r n d o f A p p l ie d E co l o g y 2 0 0 8 1 9 7 1 4 9 4 1 5 0 0 1 3 艾丽 吴建围 朱高 等 祁连山中部高山草甸土壤有机碳矿化 及其影响因素研究 J 草业学报 2 0 0 7 1 0 2 2 3 3 A IL i W UJ ia n g a o Z H UG s o e ta 1 T h em in e r a l iz a t io no fa l p in e m e a d o ws o ilo r g a n icca r b o na n df a ct o r sin f l u e n e in titint h eQ il ia n M o u n t a in J A ct aP r a t a ct d t u r a eS in ica 2 0 0 7 1 0 2 2 3 3 1 4 K a s p e r b a u e rM J C o t t o ns e e d l in gr o o t 酬r e s p o n d st ol ig h tr e f l e ct e dI ot h es h o o t sf r o ms t r a w co v e r e dv e r s u sb a r es o il l J C r o pS cie n ce 1 9 9 9 1 1 6 4 1 6 7 1 5 路文涛 贾志宽 张鹏 等 秸秆还田对宁南旱作农田土壤活性有 机碳及酶活性的影响I j 农业环境科学学报 2 0 1 l 3 0 3 5 2 2 5 2 8 L UW e n t a o J l AZ h i k u a n Z H A N G P e n g e ta 1 E f f e ct so fs t r a wr e 第3 0 卷第1 2 期农业环境科学学报2 5 2 5 t u r n in go ns o ill a b il eo r g a n icca r b o na n de n z y m ea ct iv it yins e m i a r id a a 8o fs o u t h e r nN in g x ia C h in a J J o u r n a o f A g r o E n v ir o n m e n t i e n ce 2 0 1 l 3 0 3 5 2 2 5 2 8 1 6 C H E NH u a l in Z H O UJ ia n g m in X I A OB a o h u a C h a r a ct e r iz a t io no f d is s o l v e do r g a n icm a t t e rd e r iv e df r o mr ices t r a wa td if f e r e n ts t a g e so f d e ca y l J l J o u r n a t o f S o il sa n d S e d m e n t s 2 0 1 0 1 0 5 9 1 5 9 2 2 1 1 7 吕美蓉 李增嘉 张涛 等 少免耕与秸秆还田对极端土壤水分及 冬小麦产量的影响f J 农业工程学报 2 0 1 0 2 6 1 4 1 4 4 L VM e i t o n g L IZ e n g j ia Z H A N GT a o e ta 1 E f f e ct so fm in im u mo r n o t il l a g es y s t e ma n ds t r a wr e t u r n in go ne x t r e m es o