不同气候和土壤条件下秸秆腐解过程中.docx

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1、不同气候和土壤条件下秸秆腐解过程中养分的释放特征及其影响因素*国家重点研发计划（2016YFD0200309）、中国科学院战略性先导科技专项（XDB15030200)、中国科学院科技服务网络计划（KFJ-SW-STS-142）资助SupportedbyNationalKeyR&DProject(2016YDFD0200300),StrategicPriorityResearchProgramoftheChineseAcademyofSciences(No.XDB15030200)andScienceandTechnologyServiceNetworkInitiative(KFJ-SW-S

2、TS-142)†通讯作者Correspondingauthor，E-mail：bsun@issas.ac.cn作者简介：李昌明（1987-），男，甘肃兰州人，博士研究生，主要从事土壤生态环境研究。E-mail:churmi@163.com收稿日期：2016年5月4日李昌明1,2王晓玥1孙波1†（1土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所），南京210008）（2中国科学院大学，北京100049）摘要农田土壤中秸秆腐解伴随氮磷钾养分的释放是重要的生物地球化学过程，也是秸秆还田替代化肥养分的基础。了解不同农区秸秆分解过程中的养分释放动态，揭示秸秆、气候和土壤条件的交互作用机

3、制，是制定秸秆还田合理措施的理论基础。基于3个气候带（寒温带、暖温带、中亚热带）和3种土壤（黑土、潮土、红壤）的土壤互置试验平台，设置小麦、玉米秸秆的网袋腐解试验，采用双层200目尼龙网袋，埋入深度为5～20cm，在腐解0.5、1、2和3年时取样分析，研究3年腐解过程中氮、磷、钾养分的释放过程和机制。结果表明，秸秆中氮素和磷素释放特征相似，从气候带看，寒温带表现为先富集再释放过程，暖温带和中亚热带大多表现出直接释放过程；从土壤类型看，黑土表现为直接释放过程，红壤和潮土表现为先富集后释放的特征。秸秆中钾素在不同气候和土壤类型中均表现为直接快速释放过程，在腐解0.5a时基本释放完全，平均释放率

4、达89.5%±1.1%。在3年腐解期间，秸秆中养分释放速率的大小顺序为K>P≈N。气候条件对氮、磷释放量变异的贡献率分别为19.5%±5.3%和19.5%±5.0%，土壤条件的贡献率分别为16.6%±6.5%和13.8%±7.0%，而且气候和土壤条件的贡献率总体上随腐解时间而下降。秸秆钾素释放量仅受到秸秆条件的显著影响，但其贡献率很小，仅为2.23%±0.07%。在腐解后期（2～3a），秸秆、气候和土壤因素的综合影响对养分释放量变异的贡献率低于30%，说明微生物组成等其他因素可能发挥着重要影响。秸秆中氮、磷、钾素释放率与气候、土壤、秸秆因素间的逐步回归方程分别为YtN=-3.41-0.40

5、C/N+0.49TN+0.43AT(r2=0.67,p=0.001),YtP=-83.73+0.49RH+0.42TN+0.25N/P(r2=0.47,p=0.003),andYtK=2574.39-0.87C/N-0.33N/P-0.30RH(r2=0.62,p=0.002)。其中AT为年均温，RH为相对湿度，C/N为秸秆碳氮比；TN为土壤全氮含量；N/P为秸秆氮磷比。总体上，在不同气候和土壤中，玉米和小麦秸秆腐解期间，氮和磷素释放主要表现出先富集后释放和直接释放两种模式，而钾素释放主要表现为直接快速释放过程。气候和土壤条件显著影响了秸秆氮素和磷素养分的释放，而秸秆属性显著影响了钾素释放

6、。关键词秸秆；腐解过程；养分释放；气候条件；土壤类型中图分类号Q143；S154.36文献标识码A有机物料（植物残体、凋落物、有机肥等）腐解过程中释放养分是维持土壤肥力的重要途径[1]。有机物料中养分释放主要表现为3种模式：直接释放、富集-释放、淋溶-富集-释放[2]。土壤中微生物分解和元素淋溶控制了有机物料的养分释放过程，影响因素包括有机物料的组成[3]、生物群落组成[4]、土壤类型[5]、气温和降水[6]以及分解时间等。在对凋落物养分释放的研究中，已揭示了不同凋落物种类和气候因子对养分释放的影响[7]，分析了标准凋落物在不同地区不同土壤条件中的养分释放方式[5]，但对凋落物种类、气候和

7、土壤条件的交互作用机制仍不明确。秸秆还田是提高土壤肥力、替代化学养分投入从而减施化肥的主要措施之一。我国秸秆资源丰富，年秸秆总产量为8.42×108t，其中玉米、小麦占总秸秆产量的2/3[8]。我国农业主产区具有不同的气候和土壤类型，必然影响了不同类型秸秆的腐解过程和养分释放机制。本研究基于我国东部水热梯度带的典型土壤互置平台，研究玉米、小麦秸秆的腐解过程，揭示不同气候和土壤条件下氮、磷、钾养分的释放特征，定量分析秸秆类