中國農(nóng)業(yè)科學(xué) 2022 55 4 729 742 Scientia Agricultura Sinica doi 10 3864 j issn 0578 1752 2022 04 009 收稿日期 2021 01 11 接受日期 2021 03 11 基金項(xiàng)目 國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題 2018YFD0200605 河南省自然科學(xué)基金 182300410013 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新基金 30500712 聯(lián)系方式 張學(xué)林 Tel 13643867669 E mail xuelinzhang1998 zxl1998 開放科學(xué) 資源服務(wù) 標(biāo)識碼 OSID 秸稈分解對兩種類型土壤無機(jī)氮和氧化亞氮排放 的影響 張學(xué)林 吳梅 何堂慶 張晨曦 田明慧 李曉立 侯小畔 郝曉峰 楊青華 李潮海 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 省部共建小麥玉米作物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2011 河南糧食作物協(xié)同創(chuàng)新中心 鄭州 450002 摘要 目的 明確作物秸稈分解對土壤無機(jī)氮和氧化亞氮 N 2O 排放的影響 為不同土壤類型采用合理的氮肥用量 促 進(jìn)秸稈分解 增加土壤可利用養(yǎng)分 減少 N 2O 等溫室氣體排放提供理論依據(jù) 方法 室內(nèi)采用尼龍網(wǎng)袋法 設(shè)置秸稈類 型 小麥和玉米 土壤類型 潮土和砂姜黑土 和氮肥用量 N0 0 N1 180 kg N hm 2 N2 360 kg N hm 2 三因素培 養(yǎng)試驗(yàn) 并設(shè)置無秸稈無氮肥為對照 CK 測定了土壤無機(jī)氮含量 N 2O和CO 2排放通量以及土壤酶活性等參數(shù) 結(jié)果 與 CK 相比 添加作物秸稈的 N0 處理土壤無機(jī)氮含量顯著降低 每添加 1 g 小麥或玉米秸稈平均減少 0 8 mg 或 0 4 mg 土壤無機(jī)氮 與潮土相比 不同氮肥用量條件下砂姜黑土添加小麥秸稈后土壤無機(jī)氮含量降低 16 而添加玉米秸稈后 增加 41 與添加小麥秸稈相比 潮土和砂姜黑土添加玉米秸稈后無機(jī)氮含量分別增加 111 和 252 兩種土壤添加小 麥或玉米秸稈均促進(jìn) N 2O和CO 2 排放 與CK相比 添加小麥秸稈和玉米秸稈的 N0 處理土壤 N 2O 排放累積量分別增加 70 和 47 CO 2 排放累積量增加 346 和 154 全球變暖潛力增加 53 和 71 與潮土相比 砂姜黑土添加小麥秸稈和玉米 秸稈后 N 2O 排放通量降低 38 和 61 N 2O 排放累積量降低 12 和 51 CO 2 排放累積量降低 28 和 16 與潮土相比 砂 姜黑土添加小麥秸稈的全球變暖潛力增加 13 而添加玉米秸稈卻降低 44 與添加小麥秸稈相比 潮土和砂姜黑土添 加玉米秸稈后 N 2O 排放累積量分別增加 88 和 6 CO 2排放累積量降低 21 和 6 不同氮肥用量和土壤類型條件下添加玉 米秸稈的全球變暖潛力比小麥秸稈高 91 與 N0 和 N2 處理相比 砂姜黑土添加小麥秸稈或玉米秸稈的同時(shí)配施適量氮 肥 N1 降低 N 2O 排放量以及全球變暖潛力 與 CK 相比 兩種土壤類型添加小麥或玉米秸稈后土壤蔗糖酶活性增加 而 過氧化氫酶和氧氣含量降低 與添加小麥秸稈相比 兩種土壤添加玉米秸稈后脲酶 蔗糖酶 過氧化氫酶活性降低 與 潮土相比 砂姜黑土添加作物秸稈后脲酶 過氧化氫酶活性降低 氧氣含量增加 而過氧化氫酶活性和氧氣含量均與 N 2O 排放通量呈顯著負(fù)相關(guān) 結(jié)論 小麥和玉米秸稈分解均降低土壤無機(jī)氮含量 促進(jìn)溫室氣體排放 玉米秸稈分解過程 中土壤無機(jī)氮含量和 N 2O 排放量均高于小麥秸稈 潮土添加小麥或玉米秸稈的 N 2O 排放量高于砂姜黑土 砂姜黑土添加 小麥或玉米秸稈并配施適量氮肥不會(huì)增加土壤 N 2O 排放和全球變暖潛力 生產(chǎn)上秸稈還田應(yīng)綜合考慮秸稈類型 土壤類 型和氮肥用量 關(guān)鍵詞 秸稈 潮土 砂姜黑土 溫室氣體 氮素礦化 全球變暖潛力 Effects of Crop Residue Decomposition on Soil Inorganic Nitrogen and Greenhouse Gas Emissions from Fluvo Aquic Soil and Shajiang Black Soil ZHANG XueLin WU Mei HE TangQing ZHANG ChenXi TIAN MingHui LI XiaoLi HOU XiaoPan HAO XiaoFeng YANG QingHua LI ChaoHai 730 中 國 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 55卷 Agronomy College Henan Agricultural University State Key Laboratory of Wheat and Maize Crop Science Collaborative Innovation Center of Henan Grain Crops for 2011 Zhengzhou 450002 Abstract Objective The purpose of this study was to examine the effects of crop residue decomposition on soil available nitrogen N and nitrous oxide N 2 O emissions and provide a theoretical basis for reasonable N fertilizer rate in agricultural soils to promote residue decomposition to increase soil available nutrients and to reduce N 2 O emissions Method The indoor soil incubations with nylon decomposition bag were conducted to study the effects of crop residue types wheat and maize soil types fluvo aquic soil AS and Shajiang black soil LS and N fertilizer rates N0 0 N1 180 kg N hm 2 N2 360 kg N hm 2 on soil N 2 O emission A control CK without residue addition and N fertilizer input was also established for the two soil types Inorganic N content N 2 O and CO 2 flux and soil enzyme activity were measured in incubated soil Result Compared with CK soil inorganic N content under N0 decreased significantly which was decreased by 0 8 mg g 1 for 1 g wheat residue addition or 0 4 mg g 1 for 1 g maize residue addition Compared with AS soil inorganic N content in LS reduced by 16 with wheat residue addition by 41 with maize residue addition Compared with wheat residue addition soil inorganic N content in AS and LS increased by 111 and 252 with maize residue addition respectively Compared with CK both soil N 2 O and CO 2 flux increased with wheat residue or maize residue addition and the total accumulation of soil N 2 O flux under N0 treatment increased by 70 and 47 with wheat residue and maize residue addition by 346 and 154 for CO 2 accumulation and by 53 and 71 for global warming potential respectively Compared with AS soil N 2 O flux in LS reduced by 38 and 61 with wheat residue and maize residue addition by 12 and 51 for the accumulation of N 2 O flux and by 28 and 16 for the accumulation of CO 2 flux respectively And the global warming potential in LS increased by 13 with the wheat residue addition in comparison with that in AS while declined by 44 with maize residue addition Compared with wheat residue addition the accumulation of soil N 2 O flux with maize residue addition increased by 88 in AS and by 6 in LS and reduced by 21 and 6 for the accumulation of soil CO 2 flux in AS and LS respectively And the global warming potential with maize residue addition was 91 higher than that of wheat residue addition under the conditions of different N fertilizer rates and soil types Compared with N0 and N2 soil N 2 O flux and their global warming potential under N1 treatment reduced significantly with wheat residue or maize residue addition in LS Compared with CK soil invertase activity increased with wheat residue or maize residue addition in both AS and LS while which declined for soil Catalase and O 2 content Compared with wheat residue addition soil urease activity Catalase and invertase activities declined with maize residue addition Compared with AS soil urease and catalase activities in LS reduced with wheat residue or maize residue addition while soil O 2 content increased The catalase activities and O 2 content was significantly and negatively related with soil N 2 O flux Conclusion The decomposition of wheat residue and maize residue reduced soil inorganic N content while increasing soil N 2 O flux Soil inorganic N content and N 2 O flux with maize residue addition were higher than that of wheat residue Emissions of N 2 O from Fluvo aquic soil with wheat or maize residue addition was higher than that from Shajiang black soil When combined with suitable N fertilizer rate neither residues additions in Shajiang black soil increased N 2 O flux and global warming potential These results suggested that in the field comprehensive management methods by returning residue to soil should consider the residue type soil type and rate of N fertilization Key words crop residue fluvo aquic soil Shajiang black soil greenhouse gas soil nitrogen mineralization global warming potential 0 引言 研究意義 氧化亞氮 N 2 O 作為重要的溫室 氣體 其排放量不斷增加是導(dǎo)致全球變暖這一生態(tài)環(huán) 境問題的根源 1 2 農(nóng)田是該溫室氣體的重要排放源 其排放通量受土壤類型 氮肥用量 秸稈類型等因素 的影響 3 5 秸稈分解一方面釋放出作物生長需要的大 量可利用性養(yǎng)分 另一方面通過影響微生物活動(dòng) 調(diào)控 N 2 O 排放 6 8 研究不同土壤類型條件下作物秸 稈分解對土壤可利用性氮素供應(yīng)和溫室氣體排放的 影響 對于采取合理的秸稈還田管理措施提高土壤 養(yǎng)分含量 減少溫室氣體排放 實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā) 展具有重要意義 前人研究進(jìn)展 大田試驗(yàn)和室 內(nèi)培養(yǎng)研究 表明 不同秸稈類型對土壤 N 2 O 排放的 影響存在差異 9 12 一些研究認(rèn)為秸稈分解增加土壤 N 2 O 的排放 13 15 但 YANG 等 10 的研究結(jié)果則相反 BASCHE 等 16 采用 Meta 分析發(fā)現(xiàn) 40 的作物秸稈 分解過程中降低 N 2 O 排放 而 60 的秸稈分解促進(jìn) N 2 O 排放 秸稈類型對 N 2 O 排放的影響主要與秸稈 品質(zhì)有關(guān) 9 14 17 普遍認(rèn)為低 C N 比的作物秸稈促進(jìn) N 2 O 排放 18 19 而高 C N 比的作物秸稈抑制 N 2 O 排 放 20 21 然而 也有研究認(rèn)為高 C N 比作物秸稈增 4 期 張學(xué)林等 秸稈分解對兩種類型土壤無機(jī)氮和氧化亞氮排放的影響 731 加氧氣 O 2 消耗 促進(jìn) N 2 O 排放 22 秸稈分解過 程中受氮肥用量 23 24 和土壤類型 12 22 25 的影響 N 2 O 排放特征不同 普遍認(rèn)為秸稈分解過程中增施氮肥促 進(jìn)土壤氮素礦化 形成更多的礦物氮 9 26 27 增加 N 2 O 排放量 12 23 而 SHAN 等 11 采用 Meta 分析發(fā)現(xiàn) 添 加氮肥后秸稈分解抑制 N 2 O 的排放 WU 等 8 也認(rèn)為 增施氮肥不影響土壤 N 2 O 的排放 土壤通透性對土 壤硝化和反硝化作用以及 N 2 O 在土壤中的擴(kuò)散速率 影響較大 且顯著影響土壤有機(jī)質(zhì)的分解速率 6 25 28 STEHFEST 等 29 發(fā)現(xiàn) 以黏粒為主的土壤 N 2 O 排放 量是砂質(zhì)土壤的 1 5 倍 細(xì)質(zhì)土壤比粗質(zhì)土壤產(chǎn)生更 多的 N 2 O 排放量 30 32 徐華等 33 也認(rèn)為 壤質(zhì)土壤排 放的 N 2 O 高于砂質(zhì)和黏質(zhì)土壤 主要是由于細(xì)質(zhì)土壤 中較小的顆粒尺寸增加了缺氧微位 反硝化產(chǎn)生的 N 2 O 排放量更多 31 而重質(zhì)地土壤 N 2 O 排放量高于輕 質(zhì)地土壤 是由重質(zhì)地土壤 較強(qiáng)的保水能力所致 本 研究切入點(diǎn) 前人研究了秸稈分解過程中氮肥用量對 N 2 O 排放的影響 而關(guān)于土壤類型對 N 2 O 排放影響 方面的研究相對較少 秸稈分解過程中不同土壤類型 之間影響 N 2 O 排放的機(jī)制也不清楚 對這些管理措 施的交互作用鮮有報(bào)道 擬解決的關(guān)鍵問題 室內(nèi) 培養(yǎng)條件下 選用小麥和玉米兩種特性不同的秸稈 分析秸稈類型 土壤類型和氮肥用量三因素對土壤可 利用性氮素 溫室氣體排放的影響 以期為不同氮肥 用量和土壤類型制定合理的秸稈還田措施 為農(nóng)田培 肥減排綠色生產(chǎn)提供技術(shù)支撐 1 材料與方法 1 1 土壤和作物秸稈收集 室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)選用黃淮海兩種代表性土壤類型 潮土 Fluvo aquic soil AS 和砂姜黑土 Shajiang black soil LS 潮土取自河南農(nóng)業(yè)大學(xué)毛莊農(nóng)場農(nóng)田 0 20 cm 土層 113 59 E 34 86 N 砂姜黑土取自 駐馬店西平縣二郎鄉(xiāng)張堯村 0 20 cm 土層 114 02E 33 38N 土壤風(fēng)干過 2 mm 篩后測定 其基本理化特性 表 1 土壤質(zhì)地采用濕篩法分 析潮土 AS 和砂姜黑土 LS 砂粒 粉粒和黏粒 比重 2015 年 6 月和 10 月于小麥和玉米成熟期收 集其秸稈 秸稈主要由莖和葉組成 60 烘干至恒 重后切成 1 cm 段用于培養(yǎng)試驗(yàn) 并測定其基本理化 特性 表 1 其中 AS 土壤 pH 顯著高于 LS 兩種 土壤質(zhì)地的砂粒和粉粒差異較大 小麥秸稈中碳 氮 可溶性糖含量均低于玉米秸稈 但其 C N 比顯 著高于玉米秸稈 表 1 1 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和室內(nèi)培養(yǎng) 本試驗(yàn)為秸稈類型 小麥和玉米 土壤類型 潮 土和砂姜黑土 氮肥用量 N0 0 N1 180 kg N hm 2 N2 360 kg N hm 2 三因素試驗(yàn)設(shè)計(jì) 并設(shè)不添加作 物秸稈和氮肥為對照 CK 氮肥選用尿素 所有處 理均重復(fù) 4 次 表 1 兩種土壤類型或秸稈類型之間基本參數(shù)的比較 Table 1 Comparison of the basic properties between two soil types or residue types by paired T test 土壤類型 Soil type 秸稈類型 Residue type 項(xiàng)目 Item 潮土 AS 砂姜黑土 LS 小麥 Wheat 玉米 Maize 全碳 TC 7 3 0 43 8 17 0 96 448 13 90 23 598 39 39 48 全氮 TN 3 18 0 72 2 79 0 18 6 19 1 79 12 07 0 29 全磷 TP 3 88 0 20 4 46 0 81 C N 2 45 0 34 2 99 0 54 74 66 11 62 49 60 3 35 速效氮 Available N g kg 1 0 08 0 009 0 1 0 003 速效磷 Available P g kg 1 0 01 0 001 0 02 0 001 0 38 0 06 0 34 0 03 可溶性糖 Soluble sugar 3 34 2 24 8 09 0 23 pH 7 78 0 006 6 81 0 21 砂粒 Sand 5 65 0 42 39 09 4 6 粉粒 Silt 56 38 3 96 21 35 1 17 黏粒 Clay 37 93 3 84 39 56 5 07 和 表示兩種土壤類型性狀之間或兩種秸稈類型性狀之間在 0 05 0 01 和 0 001 水平的差異顯著性 下同 and indicated the significant difference of soil properties between two soil types or residue characteristics between two residue types at 0 05 0 01 and 0 001 levels respectively The same as below 732 中 國 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 55卷 2015年 12月采用尼龍網(wǎng)分解袋 培養(yǎng)瓶法于室內(nèi) 培養(yǎng)箱進(jìn)行培養(yǎng)試驗(yàn) 34 具體做法為 選用容積為 1 L 的廣口培養(yǎng)瓶 先在培養(yǎng)瓶底部平鋪 100 g 過篩風(fēng)干 土 后將裝有 10 g 小麥或玉米秸稈的分解袋 規(guī)格為 10 cm 10 cm 網(wǎng)孔 1 mm 2 放入培養(yǎng)瓶內(nèi) 再在分 解袋上部添加土 400 g 根據(jù)培養(yǎng)瓶容積和土壤重 量 計(jì)算出培養(yǎng)瓶內(nèi)土壤容重 1 2 g cm 3 條件下的 裝土高度 進(jìn)而調(diào)整分解袋與土壤在培養(yǎng)瓶內(nèi)的緊 實(shí)度 基于每個(gè)培養(yǎng)瓶裝土量為 500 g 按照每公頃 土壤 2 000 000 kg 計(jì)算出每個(gè)氮肥處理每個(gè)培養(yǎng)瓶 內(nèi)的氮肥使用量 將裝有樣品的培養(yǎng)瓶在培養(yǎng)箱內(nèi)預(yù) 處理 7 d 使所有培養(yǎng)瓶內(nèi)土壤水分保持在田間持水量 的 60 左右 后把定量尿素溶于蒸餾水 均勻噴灑于 培養(yǎng)土壤的表層 CK 處理添加相同體積的蒸餾水 試驗(yàn)期間培養(yǎng)箱內(nèi)溫度設(shè)定為 20 左右 根據(jù)需要每 2 3 天采用稱重法調(diào)控土壤含水量 秸稈分解試驗(yàn)持 續(xù) 180 d 7 次破壞性取樣 共計(jì) 392 個(gè)培養(yǎng)瓶 1 3 氣體采集及樣品測定 施肥后第 1 2 3 4 5 6 30 60 90 120 150 和 180 天采集土壤 N 2 O 氣體 采樣時(shí)間一般為上 午 8 00 11 00 抽氣時(shí)間點(diǎn)分別為密封前的 0 min 即 C0 和密封后 30 min 即 Ct 每次取樣 25 mL 并記錄培養(yǎng)箱內(nèi)的溫度 所抽氣體樣品用日本島津氣 相色譜儀 GC 2010 測定 N 2 O 的濃度 N 2 O 氣體排放 通量計(jì)算公式為 N 2 O flux mg m 2 h 1 Ct C0 3 2 V A 1 0 0821 273 T 28 60 30 1000 式中 C0 為試驗(yàn)開始 0 時(shí)的氣體濃度 Ct 為培養(yǎng) 30 min 時(shí)的氣體濃度 V 為培養(yǎng)瓶土壤上部體積 A 為 培養(yǎng)瓶底部面積 T 為培養(yǎng)箱內(nèi)溫度 采用 H3860 B 紅外氣體分析儀 中國北京華和天 地有限公司 分別于施肥后 0 30 60 90 120 150 和 180 d 間隔 30 d 測定培養(yǎng)瓶內(nèi)土壤 CO 2 排放通 量 計(jì)算公式為 CO 2 mg kg 1 h 1 W2 W1 V M 1000 ms t 式中 W1 為試驗(yàn)開始 0 時(shí)的氣體濃度 mg L 1 W2 為培養(yǎng) 30 min 時(shí)的氣體濃度 mg L 1 V 為容 量瓶的總體積 mL M 為 CO 2 的原子量 44 0 g mol 1 ms 為土壤重量 g t 為 30 min 以 100 年時(shí)間尺度為計(jì) 計(jì)算全球變暖潛力 Global Warming Potential GWP 即以 CO 2 作為參 考?xì)怏w CO 2 的 GWP 值為 1 1 kg N 2 O 的變暖潛力 是 1 kg CO 2 的 298 倍 21 其全球變暖潛力計(jì)算公式 為 GWP TCO 2 TN 2 O 298 式中 GWP 表示全球變暖潛力 kg CO 2 e hm 2 即 二氧化碳和氧化亞氮排放量的總 CO 2 當(dāng)量 TCO 2 表 示 CO 2 累積排放量 TN 2 O 表示 N 2 O 的累積排放量 于施肥后 0 30 60 90 120 150 和 180 d 進(jìn) 行破壞性取樣 用 50 mL 2 mol L 1 KCL 浸提并流動(dòng)分 析儀 Skalar autoanalyzer SANPlus 荷蘭 測定土壤 硝態(tài)氮 NO 3 N 銨態(tài)氮 NH 4 N 含量 計(jì)算無 機(jī)氮 NO 3 N NH 4 N 含量 同時(shí)測定秸稈可溶性 糖含量 土壤酶活性等參數(shù) 其中土壤 O 2 含量采用 Pyro Science FireSting O 2 德國 公司光纖式氧氣測 量儀測定 土壤和作物秸稈全碳采用重鉻酸鉀 硫酸外 加熱法測定 全氮采用凱氏定氮法 全磷采用鉬銻抗 比色法測定 蒽酮比色法測定小麥和玉米秸稈中可溶 性糖含量 土壤 pH 采用 1 5 水土比測定 土壤速效 氮 速效磷 脲酶 過氧化氫酶 蛋白酶和蔗糖酶等 采用文獻(xiàn) 35 36 中方法測定 1 4 統(tǒng)計(jì)分析 采用 GLM ANOVA 分析秸稈類型 土壤類型和 氮肥用量對土壤無機(jī)氮含量 N 2 O 排放通量 CO 2 排 放通量 N 2 O 排放累積量 CO 2 排放累積量 全球變 暖潛力 秸稈可溶性糖 土壤脲酶 過氧化氫酶 蛋 白酶 蔗糖酶和 O 2 含量的影響 并采用 Duncan 比較 處理之間的差異性 采用 paired T test 比較兩種土壤 類型和兩種秸稈類型之間的差異性 采用 Pearson correlation 分析 N 2 O 排放通量與其他參數(shù)的相關(guān)性 所有數(shù)據(jù)均采用 SPSS 19 0 軟件進(jìn)行分析 并采用 SigmaPlot 12 5 進(jìn)行作圖 2 結(jié)果 2 1 秸稈類型 土壤類型和氮肥用量對土壤無機(jī)氮的 影響 試驗(yàn)培養(yǎng)期間 土壤 NO 3 N 圖 1 A 1 B 1 C 1 D NH 4 N 圖 1 E 1 F 和無機(jī)氮 圖 1 I 1 J 1 K 1 L 含量均呈增加趨勢 但添加玉米秸稈 的土壤 NH 4 N 含量 圖 1 G 1 H 呈先升高后降低 趨勢 與 CK 相比 潮土和砂姜黑土添加小麥秸稈的 N0 處理無機(jī)氮含量分別減少 9 56 和 22 69 mg kg 1 添 加玉米秸稈的 N0 處理分別減少 11 67 和 2 98 mg kg 1 表 2 由此計(jì)算出 500 g 潮土和砂姜黑土中添加 10 g 小麥秸稈后的減少量分別為 4 78 和 11 35 mg 添 4期 張學(xué)林等 秸稈分解對兩種類型土壤無機(jī)氮和氧化亞氮排放的影響 733 表 2 秸稈類型 土壤類型和氮肥用量對土壤無機(jī)氮 溫室氣體排放和全球變暖潛力的影響 T a b l e 2 E f f e c t s o f c r o p r e s i d u e s s o i l ty pes and N fertilizer r a tes on soil inorga nic N gr eenhouse g a s emissions and global w a r m i n g p o t e n t i a l v i a G L M A N O V A 硝 態(tài) 氮 含 量 NO 3 N c onc e nt r at i on mg k g 1 無 機(jī) 氮 含 量 I N N c o n c e n t ra t i on mg k g 1 180 天 N 2 O 排 放 累 積 量 Accu m u l a t i o n fo r N 2 O f l u x i n 18 0 d k g h m 2 180 天 CO 2 排 放 累 積 量 A c c u m ul at i on f or C O 2 f l u x i n 18 0 d k g h m 2 全 球 變 暖 潛 力 G l o b a l w a r m i n g p ot e n t i al k g C O 2 e h m 2 處 理 Tr 潮 土 AS 砂 姜 黑 土 LS 潮 土 AS 砂 姜 黑 土 LS 潮 土 AS 砂 姜 黑 土 LS 潮 土 AS 砂 姜 黑 土 LS 潮 土 AS 砂 姜 黑 土 LS CK 51 2 5 1 84 b 56 9 7 2 82 b 59 7 6 1 53 b 65 4 3 2 96 b 0 47 0 0 4a 0 77 0 0 6a 8 21 0 7 2a 3 85 0 4 9a 14 9 53 1 2 47a 23 4 72 1 6 77a N0 42 0 2 6 32a 34 0 5 1 82a 50 2 0 6 85a 42 7 4 1 89a 0 61 0 0 6b 1 30 0 0 5c 21 6 2 1 04 bc 13 0 7 0 77 b 20 4 19 1 8 82 b 39 9 86 1 4 29 b N1 79 0 6 4 50c 59 3 7 3 64 b 87 8 1 4 70c 68 6 0 4 60 b 1 15 0 0 7c 1 21 0 0 5b 22 1 8 1 64c 15 1 3 1 13c 36 3 65 1 9 80c 37 5 43 1 5 24 b 小麥秸稈Wh eat r es i du e N2 11 0 95 4 8 6d 96 4 1 6 51c 12 0 62 5 2 4d 10 7 08 6 3 6c 1 61 0 1 4d 1 41 0 0 6d 19 8 9 0 98 b 16 6 5 1 13 d 50 1 09 4 2 45 d 43 7 34 1 8 13c CK 13 0 27 3 7 5a 14 8 09 5 2 5a 14 2 25 4 4 6a 16 2 67 4 8 0a 1 01 0 0 5a 0 81 0 1 1a 7 10 1 1 9a 7 64 0 7 8a 30 6 97 1 5 71a 24 9 96 3 2 62a N0 11 6 96 4 9 8a 14 5 83 1 0 91a 13 0 58 4 6 3a 15 9 69 1 0 81a 1 38 0 0 7b 1 63 0 1 2b 20 0 6 1 33c 17 1 7 1 01c 43 0 74 2 2 78 b 50 4 11 3 5 33 b N1 17 0 85 5 5 9b 24 2 94 1 0 98 b 18 3 38 5 3 4b 25 5 42 1 1 68 b 1 88 0 0 8c 1 58 0 1 1b 17 1 4 0 43 b 13 6 2 0 91 b 57 6 79 2 3 25c 48 3 52 3 3 24 b 玉米秸稈Maize r es i du e N2 22 0 95 2 1 26c 33 9 68 8 3 0c 23 1 72 2 2 80c 35 3 15 8 5 9c 5 72 0 0 8d 1 77 0 1 8b 17 8 4 0 80 b 13 3 7 2 24 b 17 21 2 4 24 5 9d 54 0 82 5 5 87 b 秸稈處理 R e sidue R 15 9 74 37 15 6 1 15 7 98 8 81 15 13 1 1 土壤處理 S o i l S 59 4 82 15 6 19 70 24 7 3 22 3 57 34 6 75 氮肥處理 N itro g e n N 29 6 75 54 2 02 10 23 4 15 36 0 45 12 00 9 9 R S 11 4 04 27 6 89 98 3 78 32 7 8 72 4 15 R N 23 6 6 96 7 2 41 1 09 19 5 5 36 7 45 S N 47 0 2 22 6 1 48 95 2 1 9 36 59 5 95 R S N 15 9 74 42 3 8 70 5 76 7 59 32 3 89 均值后不同字母表示處理間 P 0 05 水平的差異顯著性 Tr 處理 I NN 無機(jī)氮 下同 D i ffe re nt le tte rs i n t h e sam e c o lum n ind i c a t e a signif i c a n t di ffe re nc e am ong tre a t m e nts a t P 0 05 le ve l T r T rea t m e n t IN N Inor ga nic N T h e sam e a s be low 734 中 國 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 55卷 A Wheat AS 0 100 200 300 400 500 CK N0 N1 N2 E Wheat AS 0 5 10 15 20 I Wheat AS 0 30 60 90 120 150 180 0 100 200 300 400 B Wheat LS F Wheat LS J Wheat LS C Maize AS G Maize AS K maize AS 取樣時(shí)間 Sampling time d D Maize LS H Maize LS L Maize LS 0 30 60 90 120 150 180 0 30 60 90 120 150 180 0 30 60 90 120 150 180 圖 1 小麥和玉米秸稈分解過程中土壤 NO 3 N A B C D NH 4 N E F G H 和無機(jī)氮含量 I J K L 動(dòng) 態(tài)變化 Fig 1 Temporal variations of soil NO 3 N A B C D NH 4 N E F G H and inorganic N I J K L concentrations during wheat and maize residue decomposition 加 10 g 玉米秸稈的無機(jī)氮減少量為 5 84 和 1 49 mg 說明兩種土壤類型每分解 1 g 小麥秸稈消耗無機(jī)氮量 為 0 5 1 1 mg 分解 1 g 玉米秸稈的消耗量為 0 1 0 6 mg 據(jù)此可為秸稈還田補(bǔ)施氮肥提供依據(jù) 與潮土 相比 不同氮肥用量條件下砂姜黑土添加小麥秸稈后 無機(jī)氮含量均值降低 16 而添加玉米秸稈后增加 41 說明不同氮肥用量條件下潮土添加小麥秸稈能 夠分解釋放更多的無機(jī)氮 而玉米秸稈更適宜在砂姜 黑土中施用 與添加小麥秸稈相比 潮土和砂姜黑土 添加玉米秸稈后無機(jī)氮含量分別增加 111 和 252 說明不同氮肥條件下玉米秸稈比小麥秸稈分解釋放 出更多的無機(jī)氮 2 2 秸稈類型 土壤類型和氮肥用量對土壤 N 2O CO 2 排放通量和全球變暖潛力的影響 試驗(yàn)培養(yǎng)期間 小麥秸稈和玉米秸稈分解過程中 土壤 N 2 O 排放通量最大值均出現(xiàn)在施肥后第 1 4 天 圖 2 后逐漸下降 與 CK 相比 添加小麥秸稈 和玉米秸稈的 N0 處理土壤 N 2 O 排放通量分別平均增 加 254 和 13 累積量增加 70 和 47 表 2 說明秸稈還田增加土壤 N 2 O 排放通量和累積量 與潮 土相比 不同氮肥用量條件下砂姜黑土添加小麥秸稈 后 N 2 O 排放通量和排放累積量分別降低 38 和 12 添加玉米秸稈則分別降低 61 和 51 說明潮土添加 小麥秸稈或玉米秸稈后均比砂姜黑土排放更多的 N 2 O 4 期 張學(xué)林等 秸稈分解對兩種類型土壤無機(jī)氮和氧化亞氮排放的影響 735 Wheat AS 0 1 2 3 CK N0 N1 N2 Wheat LS Maize AS 取樣時(shí)間 Sampling time d 1 2 3 4 5 6 30 60 90 120 150 180 0 1 2 3 Maize LS 123456306090120150180 圖 2 小麥和玉米秸稈分解過程中土壤 N