添加石灰和秸秆对土有机碳固持的影响

• 作者: 姜禹含 师江澜 曹彬彬 朱熠辉 田霄鸿
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 土壤碳 土壤呼吸 添加秸秆 施用石灰 同位素技术
• 年，卷（期）: 2020,（20）
• 所属期刊栏目: 土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
• 页码范围: 4215-4225
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2020.20.010

摘要

[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(12g·kg-1)或不添加秸秆以及添加石灰(3g·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3.19g·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1.36g·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.