長(zhǎng)期不同施肥條件下南方典型性水稻土有機(jī)碳礦化與CO-,2-、CH-,4-產(chǎn)生研究.pdf

1、土壤有機(jī)碳與碳排放是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的重要組成部分，稻田土壤是我國農(nóng)田土壤碳庫的重要載體和主要的糧食生產(chǎn)資料，同時(shí)也是溫室氣體的重要排放源，因此在全球變暖背景下，稻田溫室氣體的減排已成為全球變化研究的重要內(nèi)容。隨著人口的增長(zhǎng)，對(duì)糧食的需求量不斷增加，肥料的大量投入成為作物增產(chǎn)的重要手段，然而，長(zhǎng)期肥料施用下的土壤碳循環(huán)特點(diǎn)還不完全清楚，因此，采用長(zhǎng)期定位試驗(yàn)研究土壤碳排放及碳庫的穩(wěn)定性，可以為深化理解全球變化背景下的溫室氣體的源匯效應(yīng)

2、提供資料。 本文選擇了兩個(gè)代表性水稻土的長(zhǎng)期肥料試驗(yàn)田作為研究對(duì)象： 1．太湖地區(qū)黃泥土的長(zhǎng)期肥料試驗(yàn)田(18年)，試驗(yàn)田分四個(gè)處理，無肥區(qū)(簡(jiǎn)稱NF)，化肥區(qū)(簡(jiǎn)稱NPK)，化肥配施豬糞(簡(jiǎn)稱CFM)和化肥配施秸稈(簡(jiǎn)稱CFS)； 2．江西紅壤性水稻土長(zhǎng)期肥料試驗(yàn)田(24年)，試驗(yàn)田分五個(gè)處理，無肥區(qū)(簡(jiǎn)稱NF)，純氮區(qū)(簡(jiǎn)稱N)，氮磷配施區(qū)(簡(jiǎn)稱NP)，氮磷鉀配施區(qū)(NPK)，氮磷鉀配施豬糞區(qū)(簡(jiǎn)稱NPKM)

3、。 采用田間觀測(cè)和室內(nèi)培育的方法，分別研究了長(zhǎng)期施肥條件下的土壤呼吸、好氣和淹水條件下土壤有機(jī)碳礦化與CO<,2>、CH<,4>產(chǎn)生以及土壤氧化CH<,4>能力的變化，并分析討論了升溫效應(yīng)，主要結(jié)果如下： 水稻土基底呼吸速率介于12.2-25.2 mg·m<'-2>·h<'-1>，明顯小于文獻(xiàn)報(bào)道的自然和旱地土壤的研究結(jié)果，不同施肥措施顯著地影響水稻土土壤呼吸的強(qiáng)度，與有機(jī)無機(jī)肥料配施相比，長(zhǎng)期單施化肥下CO<,2>排放

4、強(qiáng)度提高了55％～85％，并且顯著提高了土壤的代謝商和土壤呼吸對(duì)土壤(5cm)溫度響應(yīng)的敏感性。相關(guān)分析顯示，土壤呼吸CO<,2>排放強(qiáng)度與土壤微生物N(N<,mic>)、微生物C：N(C<,mic>/N<,mic>)和P的有效性有密切的關(guān)系，表明生物有效N和P的有效性是影響農(nóng)田土壤呼吸與CO<,2>的生成和排放的重要因素。 水稻土有機(jī)碳礦化因土壤類型和水分條件而異。太湖地區(qū)黃泥土淹水礦化率(0.20-0.52 mg·gOC<'

5、-1>·d<'-1>)顯著高于紅壤性水稻土(0.11-0.16 mg-gOC<'-1>·d<'-1>)，表明紅壤性水稻土有機(jī)碳穩(wěn)定性較高而微生物分解的生物可利用性較低，然而，對(duì)于好氣和厭氣兩種條件的有機(jī)碳礦化率而言，不同土壤類型可能存在差異，供試紅壤性水稻土好氣條件下礦化速率顯著高于淹水條件下，而黃泥土在兩種水分條件下的礦化差異還有待于進(jìn)一步研究。同一土壤不同粒組土壤有機(jī)碳的微生物可利用性顯著不同，粗粒組(2000-200μm)有高的有

6、機(jī)碳含量和高的生物有效性，對(duì)溫室氣體的產(chǎn)生和釋放起主要作用，而粘粒組盡管有機(jī)碳含量較高，但生物有效性低且受外界變化的影響較小，CH<,4>在此粒組幾乎不產(chǎn)生。 溫室氣體的產(chǎn)生和排放與微生物的多樣性和活性密切相關(guān)，利用PCR-DGGE方法對(duì)不同施肥條件下土壤氧化CH<,4>的能力和甲烷氧化菌群落結(jié)構(gòu)變化的研究表明，長(zhǎng)期有機(jī)肥和化肥配施有利于提高土壤氧化內(nèi)源CH<,4>的能力和甲烷氧化茵的多樣性，進(jìn)一步分析表明，甲烷氧化菌多樣性的變

7、化可能是引起土壤氧化CH<,4>能力變化的重要原因。 水稻土有機(jī)碳的微生物可利用性(穩(wěn)定性)與其在土壤中的保護(hù)機(jī)制有關(guān)，土壤團(tuán)聚體的形成和高含量的氧化鐵是水稻土有機(jī)碳穩(wěn)定的重要機(jī)制。然而，土壤有機(jī)碳本身的穩(wěn)定性同時(shí)受施肥方式的顯著影響，本試驗(yàn)結(jié)果也表明施肥可能因增加作物生產(chǎn)力而增加土壤有機(jī)碳的輸入，從而增加活性有機(jī)碳在總有機(jī)碳的比例。相關(guān)分析表明，Kos與CO<,2>產(chǎn)生存在顯著地負(fù)相關(guān)關(guān)系，因此，可以用Kos探討有機(jī)碳的生物有

8、效性。 紅壤性水稻土厭氣培養(yǎng)土壤有機(jī)碳礦化率顯著低于好氣條件，且兩種條件下土壤有機(jī)碳礦化率對(duì)溫度敏感性的影響因素不同，好氣條件下Q<,10>與游離氧化鐵顯著相關(guān)，而在淹水條件下則與微生物商呈顯著相關(guān)，由此看來，兩種條件下有機(jī)碳礦化存在不同的機(jī)制和控制因素。 綜上所述，在水稻土中，土壤中養(yǎng)分含量、土壤CO<,2>呼吸排放、土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性、微生物群落結(jié)構(gòu)均受到了施肥措施的顯著影響，同時(shí)，土壤有機(jī)碳的固存與溫室氣體釋放的關(guān)