砂姜黑土秸秆还田配施氮肥的固碳效应分析

李玮; 乔玉强; 陈欢; 杜世州; 赵竹; 曹承富; 《生态环境学报 》 2014 北大核心 CSCD

摘要：以安徽蒙城砂姜黑土4年秸秆还田定位试验为研究对象,研究了秸秆还田配施不同氮肥水平条件下砂姜黑土耕层土壤容重、有机质组分的变化特征,分析了土壤有机质含量与土壤容重的相关性以及秸秆还田和氮肥施用对土壤碳库管理指数、固碳效应的影响。结果表明,秸秆还田(S)显著降低了土壤容重,不同施氮水平间,秸秆移除的土壤容重在1.24~1.31 g·cm-3之间,而秸秆还田在1.14~1.20 g·cm-3范围内,后者较前者下降2.50%~9.20%(p<0.05),其中以秸秆还田配施N5(S+N 720kg·hm-2)处理的降幅最高。S较秸秆移除(R)显著提高了耕层土壤有机质含量(TOM)和活性有机质(LOM)含量,增加幅度分别为2.38%~10.61%(p<0.05)和9.10%~44.74%(p<0.05),其中分别以配施N2(N 450 kg·hm-2)、N3(N 540 kg·hm-2)水平的幅度最高。相同施氮条件下,碳库管理指数(CPMI)S较R高出2.42%~87.68%(p<0.05);秸秆还田配施氮肥较秸秆还田不施氮肥显著提高了CPMI,提高幅度分别为41.71%、38.17%、74.62%、48.84%和48.86%(p<0.05),并以配施N3处理的为最高,较N1(N 360 kg·hm-2)、N2、N4(N 630 kg·hm-2)和N5高出23.22%、26.38%、17.33%和17.31%(p<0.05);秸秆还田配施氮肥处理的CPMI较R+N0依次高出2.42%、45.14%、41.51%、78.85%、52.44%和52.46%(p<0.01);秸秆移除各氮肥水平间的CPMI无显著差异。根据等质量土壤计算方法,等质量土壤为2615 Mg·hm-2(0~20 cm),秸秆还田配施氮肥增加了耕层等质量土壤有机碳储量,增加范围为6.58%~14.83%;秸秆还田配施氮肥较不施氮肥显著高出10.29%~16.35%(p<0.05),较R+N0高出25.99%~32.91%(p<0.01),均以配施N4水平的增幅最高;S+N0较R+N0提高14.23%(p<0.05)。相关分析表明,SOM和LOM含量均随土壤容重的减小而增加,相关系数为0.5540和0.7575,分别呈显著线性负相关(p<0.05)和极显著线性负相关(p<0.01)。由此可见,秸秆还田可显著降低土壤容重,提高SOM、LOM和CPMI,有机质和活性有机质含量随土壤容重的增加递减;秸秆还田和施肥均可提高等质量2615 Mg·hm-2的土壤有机碳储量,秸秆还田以配施N4、N5高氮量时表现为最高,N1、N2和N3处理次之,不施肥最低;单施氮肥对提高等质量土壤的有机碳储量具有显著作用,但不及秸秆还田与氮肥配施的效果显著。

关键词： 砂姜黑土 秸秆还田 氮肥水平 有机质组分 碳库管理指数 碳储量