论文部分内容阅读
碳和氮是土壤肥力的重要指标，不同施肥方式会影响土壤碳氮的固定与积累，并改变土壤的理化性质和形态，从而影响土壤肥力，水稻的生长。碳氮也是土壤碳库和氮库的重要组成部分，并在一定程度上影响着大气温室气体的浓度和全球气候变化。稻田土壤较其他土地利用方式能储存更多的有机碳，而土壤的活性碳组分是土壤有机质转化和循环的动力，它不仅是土壤养分变化的敏感表征，而且对土壤生态系统的变化有预警和指标作用。因此，研究稻田生态系统不同施肥措施对土壤碳、氮积累有一定现实意义。本研究基于稻田生态系统长期定位试验（24年），从分析1米深土壤碳氮含量入手，研究等氮施肥措施条件下稻田生态系统碳氮在土壤剖面的分布特征和积累机制，为准确估算稻田土壤碳氮储量、碳氮循环过程以及合理施肥提供理论依据。研究得到如下主要结果：（1）不同施肥措施对稻田土壤容重和氮含量的影响深度为表层0-30cm，对碳含量的影响深度为表层0-40cm，并且有进一步加深的趋势。高量有机肥（HOM）处理的耕层（0-15cm）土壤碳含量平均为20.06g/kg，秸秆还田（STW）处理为19.63g/kg，低量有机肥（LOM）处理为19.29g/kg，分别是NPK处理（17.95g/kg）的112%、109%和108%，是CK处理（16.81g/kg）的119%、117%和115%。LOM、HOM、STW、NPK、习惯施肥（CUT）和CK处理的耕层土壤氮含量分别为1.17g/kg、1.15g/kg、1.15g/kg、1.11g/kg、1.09g/kg和1.03g/kg，其中LOM、HOM、STW分别是NPK的106%、104%、104%，分别是CK的114%、111%、112%。土壤碳氮比结果分析表明，稻田土壤表层（0-20cm）碳氮比具有很强的耦合关系。（2）增施有机肥和秸秆还田能显著提高土壤0-30cm的碳储量，但施肥处理土壤0-30cm氮储量的影响并不显著。稻田土壤0-30cm的碳储量占0-100cm的碳储量为60%-70%，氮储量约为33%。不同施肥处理对碳氮储量的影响有向深层延伸的趋势，表明深层的碳氮储量还具有一定的潜力，不容忽视。（3）稻田土壤可溶性碳（DOC）的剖面分布从上到下相差不大，而可溶性氮（DON）、微生物生物量碳（MBC）和微生物生物量氮（MBN）在0-30cm土壤层呈下降趋势，30cm以下达到相对稳定。增施有机肥能有效提高0-30cm土壤的DOC和DON，单施化肥却降低了0-30cm土壤的DOC和DON，而不同施肥处理对30cm以下DOC、DON的剖面分布的影响很小。无论是单施化肥还是有机-无机肥配施均小幅度增加了土壤耕层MBC和MBN，而对40cm以下土层的影响很小。稻田土壤耕层MBC/TOC在1.00%-2.00%之间，MBN/TN在3.00%-6.00%之间，30-100cm土壤MBC/TOC和MBN/TN都较小，施肥对其影响不显著。（4）稻田土壤活性碳氮（DOC、DON、MBC和MBN）与TOC和TN之间均呈显著的正相关关系（p<0.01），比起可溶性碳氮，微生物生物量碳氮的相关系数更高，所以土壤微生物生物量碳氮比可溶性碳氮更能反映和预测有机质和全氮的变化。