地膜覆盖与施肥对秸秆碳氮在土壤中固存的影响

摘要

[目的]作物秸秆不仅含有较高的有机碳,而且含有丰富的矿质营养元素.秸秆还田是东北黑土地区培肥土壤和农业可持续发展的重要技术措施.然而不同地膜覆盖(简称"覆膜")及施肥方式下秸秆碳(C)和氮(N)在土壤中的固持特征还不是很明确.本研究通过定量分析秸秆碳对土壤有机碳(SOC)和秸秆氮对土壤全氮(TN)的贡献,探讨不同覆膜和施肥条件下秸秆碳和氮在土壤中固定的差异,以期为土壤肥力提升和东北黑土地保护提供依据.[方法]基于覆膜与施肥的长期定位试验,选择覆膜和不覆膜(裸地)栽培条件下不施肥(CK)、单施氮肥(N4)和有机肥配施氮肥(M2N2)处理,在表层(0—20 cm)土壤添加13C15N双标记秸秆后在田间原位培养150 d,测定SOC含量及其δ13C值、TN含量及其δ15N值,分析SOC中秸秆来源C(13C-SOC)、TN中秸秆来源N(15N-TN)和土壤碳氮比随时间的动态变化特征.[结果]施肥、覆膜及其它们的交互作用显著影响(P<0.05)13C-SOC和15N-TN含量.整个培养期间,M2N2处理秸秆碳对SOC的贡献率(13C-SOC/SOC)和秸秆氮对TN贡献率(15N-TN/TN)平均分别为10.48％和3.18％;施肥(N4和M2N2)处理13C-SOC/SOC和秸秆碳残留率在覆膜方式下平均分别为12.65％和37.14％,不覆膜方式下分别为12.08％和34.50％.同一栽培方式培养第150天,N4处理13C-SOC/SOC和秸秆碳残留率平均分别为14.33％和39.40％,其他施肥处理平均分别为11.77％和33.21％;CK处理15N-TN/TN平均为4.56％,分别比N4和M2N2处理高26.00％和44.53％.培养第150天,秸秆氮残留率在覆膜和不覆膜条件下CK处理最高,平均为10.03％;不覆膜N4处理最低,为7.87％.无论覆膜与否,N4处理13C-SOC与15N-TN比值为32—39,其他施肥处理均<30.[结论]秸秆碳氮在土壤中的固存对覆膜与施肥的响应敏感.单施氮肥有利于秸秆碳在土壤中的积累和有机碳的更新,不施肥处理秸秆氮对土壤氮库的固定起正反馈效应,而有机肥配施氮肥土壤碳氮的更新相对滞后.