稻草还田条件下水田和旱地土壤有机碳矿化特征与差异

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1、第48卷第5期土壤学报V01．48．No．52011年9月ACTAPEDOL0GICASINICASep．，2011稻草还田条件下水田和旱地土壤有机碳矿化特征与差异术王嫒华2苏以荣。李杨，。吴金水郑华2，朱捍华2胡乐宁2，。(1中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态重点实验室，长沙410125)(2中国科学院研究生院，北京100049)(3中国科学院环江喀斯特农业生态试验站，广西环江547100)摘要采用”c示踪技术，通过100d的原状土柱室内模拟试验，得出以下研究结果：培养100d后，有34．74％(水田覆盖)、17．85％(水田翻埋)、35．68％(旱地覆盖)和36．06％(旱地翻埋

2、)的稻草碳被矿化，水田和旱地土壤分别有0．99％～1．17％和2．25％～2．53％的原有有机碳被矿化。土地利用和稻草还田方式及两因素的交互作用，对添加稻草碳的矿化速率和累积矿化率均有显著影响(P<0．O1)，但对于土壤原有有机碳的矿化速率和累积矿化量，只有土地利用方式对其有显著影响(P<0．01)；添加稻草后，土壤总累积矿化量没有发生显著变化(旱地翻埋除外)，因为稻草还田抑制了土壤原有有机碳的降解，使100d的累积矿化量相对于各自对照减少了13．95％(水田覆盖)、15．68％(水田翻埋)、11．04％(旱地覆盖)和3．34％(旱地翻埋)。水田翻埋和旱地覆盖是稻草资源合理利用的较好方式，更有

3、利于土壤有机碳的积累；添加的稻草碳和土壤原有有机碳在水田的矿化速率均显著低于旱地，是水田有机碳含量通常高于同一景观单元旱地的主要原因之一。关键词水田；旱地；原状土柱；有机碳矿化；“c示踪技术中图分类号S1242；S153．621文献标识码A水田和旱地作为农田土壤的主要利用方式，其水田稻草适宜还田量仅为全量的1／2(约为3000～有机质积累状况及循环机理一直是研究者关注的4500kghmI2)，稻田生态系统内稻草会有1／2问题。田间调查数据表明，水田有机质平均含量高盈余，若将水田的稻草剩余部分易地还土，不仅可出同一景观的旱地11．5％～57．5％。。通常，研究以补充旱地土壤有机质，还可以缓解水田

4、稻草过量者认为这一现象是由淹水条件下土壤中新鲜有机还田带来的负面效应。稻草还田后，稻草在水田和质的矿化速率较低、腐殖化系数较高造成的。旱地土壤上矿化的差异以及添加稻草对土壤原有但一些C示踪试验结果，得出了淹水条件比好气有机碳降解的影响还缺乏确切的数据来说明，尽管条件更有利于有机质矿化的结论，对这一解释提出在这方面已有一些研究”。在全球碳减排的大了质疑。由于“C示踪试验多在室内进行，土样背景下，为了探明农田管理措施对农田土壤碳排放经过了一系列人工处理，所得结果是否与田间一致的影响，也迫切需要明确稻草还田(还土)对土壤有还有待探讨。机碳矿化的影响。尽管水田有机质含量高于旱地，若仅依靠系统本研究旨在

5、通过原状土柱(0～20cm)培养试验内根系、根系分泌物和凋落物的自然归还，其有机来模拟田间状况，探讨水田和旱地土壤有机碳积累的质含量也会逐渐降低，因此，水田和旱地均需补差异，以及水田和旱地土壤原有有机碳降解受稻草还充有机物料以维持土壤肥力。稻田生态系统稻草田的影响，为确定秸秆等有机物资源的还田方式和制就地还田是补充有机质最直接、最方便的方式，但定减少农田土壤碳排放的措施提供数据支撑。国家自然科学基金面上项目(40671104)、中国科学院知识创新重要方向项目(KSCX2一Yw一436)、中国科学院战略性先导科技专项(XDA05070403)共同资助十通讯作者，E-mail：yrsu@isa．a

6、c．cn作者简介：王嫒华(1986一)，女，硕士研究生，主要从事农田土壤有机碳循环机理研究。E-mail：ahwangolo@yah0o_c0m．cn收稿日期：2010—11—03；收到修改稿日期：2011—04—0698O土壤学报编号的PVC管内。用特制的固定装置使PVC管1材料与方法保持垂直稳定，以使套取的土柱保持原状，所取土柱长度与田问实际深度的误差为≤±0．5c㈨．．1．1原状土柱采集与预处理土柱带回实验室后，去除管内20～22('Ill层土于2009年1月在湖南省桃源县盘塘镇王家踏壤，塞上橡皮塞。0～5CITI层土壤在除去可见根村，选取土壤母质一致(第四纪红土)、熟化程度基系和土壤动

7、物后置于塑料杯中。其中水田土柱本相近的典型旱地和稻田各一块(土壤属性见表PVC管内加水100ml，0～5cm层土壤加水1)，所选旱地种有花生，稻田未淹水但土壤松软潮50ml，使土壤保持在淹水状态。土柱和塑料杯湿，处于体闲状态。取样时，用内径为5．7(3／／1，长均用薄膜封口，置于25℃恒温培养室中预培养一度约40cm的PVC管分两次套取22ClTI长的土周。在试验开始前水旱土柱各取20根，按5C1