秸秆分解对两种类型土壤无机氮和氧化亚氮排放的影响.pdf

中国农业科学 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 基金项目 国家重点研发计划课题 2018YFD0200605 河南省自然科学基金 182300410013 河南农业大学科技创新基金 30500712 联系方式 张学林 Tel 13643867669 E mail xuelinzhang1998 zxl1998 开放科学 资源服务 标识码 OSID 秸秆分解对两种类型土壤无机氮和氧化亚氮排放 的影响 张学林 吴梅 何堂庆 张晨曦 田明慧 李晓立 侯小畔 郝晓峰 杨青华 李潮海 河南农业大学农学院 省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室 2011 河南粮食作物协同创新中心 郑州 450002 摘要 目的 明确作物秸秆分解对土壤无机氮和氧化亚氮 N 2O 排放的影响 为不同土壤类型采用合理的氮肥用量 促 进秸秆分解 增加土壤可利用养分 减少 N 2O 等温室气体排放提供理论依据 方法 室内采用尼龙网袋法 设置秸秆类 型 小麦和玉米 土壤类型 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 养试验 并设置无秸秆无氮肥为对照 CK 测定了土壤无机氮含量 N 2O和CO 2排放通量以及土壤酶活性等参数 结果 与 CK 相比 添加作物秸秆的 N0 处理土壤无机氮含量显著降低 每添加 1 g 小麦或玉米秸秆平均减少 0 8 mg 或 0 4 mg 土壤无机氮 与潮土相比 不同氮肥用量条件下砂姜黑土添加小麦秸秆后土壤无机氮含量降低 16 而添加玉米秸秆后 增加 41 与添加小麦秸秆相比 潮土和砂姜黑土添加玉米秸秆后无机氮含量分别增加 111 和 252 两种土壤添加小 麦或玉米秸秆均促进 N 2O和CO 2 排放 与CK相比 添加小麦秸秆和玉米秸秆的 N0 处理土壤 N 2O 排放累积量分别增加 70 和 47 CO 2 排放累积量增加 346 和 154 全球变暖潜力增加 53 和 71 与潮土相比 砂姜黑土添加小麦秸秆和玉米 秸秆后 N 2O 排放通量降低 38 和 61 N 2O 排放累积量降低 12 和 51 CO 2 排放累积量降低 28 和 16 与潮土相比 砂 姜黑土添加小麦秸秆的全球变暖潜力增加 13 而添加玉米秸秆却降低 44 与添加小麦秸秆相比 潮土和砂姜黑土添 加玉米秸秆后 N 2O 排放累积量分别增加 88 和 6 CO 2排放累积量降低 21 和 6 不同氮肥用量和土壤类型条件下添加玉 米秸秆的全球变暖潜力比小麦秸秆高 91 与 N0 和 N2 处理相比 砂姜黑土添加小麦秸秆或玉米秸秆的同时配施适量氮 肥 N1 降低 N 2O 排放量以及全球变暖潜力 与 CK 相比 两种土壤类型添加小麦或玉米秸秆后土壤蔗糖酶活性增加 而 过氧化氢酶和氧气含量降低 与添加小麦秸秆相比 两种土壤添加玉米秸秆后脲酶 蔗糖酶 过氧化氢酶活性降低 与 潮土相比 砂姜黑土添加作物秸秆后脲酶 过氧化氢酶活性降低 氧气含量增加 而过氧化氢酶活性和氧气含量均与 N 2O 排放通量呈显著负相关 结论 小麦和玉米秸秆分解均降低土壤无机氮含量 促进温室气体排放 玉米秸秆分解过程 中土壤无机氮含量和 N 2O 排放量均高于小麦秸秆 潮土添加小麦或玉米秸秆的 N 2O 排放量高于砂姜黑土 砂姜黑土添加 小麦或玉米秸秆并配施适量氮肥不会增加土壤 N 2O 排放和全球变暖潜力 生产上秸秆还田应综合考虑秸秆类型 土壤类 型和氮肥用量 关键词 秸秆 潮土 砂姜黑土 温室气体 氮素矿化 全球变暖潜力 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 国 农 业 科 学 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 研究意义 氧化亚氮 N 2 O 作为重要的温室 气体 其排放量不断增加是导致全球变暖这一生态环 境问题的根源 1 2 农田是该温室气体的重要排放源 其排放通量受土壤类型 氮肥用量 秸秆类型等因素 的影响 3 5 秸秆分解一方面释放出作物生长需要的大 量可利用性养分 另一方面通过影响微生物活动 调控 N 2 O 排放 6 8 研究不同土壤类型条件下作物秸 秆分解对土壤可利用性氮素供应和温室气体排放的 影响 对于采取合理的秸秆还田管理措施提高土壤 养分含量 减少温室气体排放 实现农业可持续发 展具有重要意义 前人研究进展 大田试验和室 内培养研究 表明 不同秸秆类型对土壤 N 2 O 排放的 影响存在差异 9 12 一些研究认为秸秆分解增加土壤 N 2 O 的排放 13 15 但 YANG 等 10 的研究结果则相反 BASCHE 等 16 采用 Meta 分析发现 40 的作物秸秆 分解过程中降低 N 2 O 排放 而 60 的秸秆分解促进 N 2 O 排放 秸秆类型对 N 2 O 排放的影响主要与秸秆 品质有关 9 14 17 普遍认为低 C N 比的作物秸秆促进 N 2 O 排放 18 19 而高 C N 比的作物秸秆抑制 N 2 O 排 放 20 21 然而 也有研究认为高 C N 比作物秸秆增 4 期 张学林等 秸秆分解对两种类型土壤无机氮和氧化亚氮排放的影响 731 加氧气 O 2 消耗 促进 N 2 O 排放 22 秸秆分解过 程中受氮肥用量 23 24 和土壤类型 12 22 25 的影响 N 2 O 排放特征不同 普遍认为秸秆分解过程中增施氮肥促 进土壤氮素矿化 形成更多的矿物氮 9 26 27 增加 N 2 O 排放量 12 23 而 SHAN 等 11 采用 Meta 分析发现 添 加氮肥后秸秆分解抑制 N 2 O 的排放 WU 等 8 也认为 增施氮肥不影响土壤 N 2 O 的排放 土壤通透性对土 壤硝化和反硝化作用以及 N 2 O 在土壤中的扩散速率 影响较大 且显著影响土壤有机质的分解速率 6 25 28 STEHFEST 等 29 发现 以黏粒为主的土壤 N 2 O 排放 量是砂质土壤的 1 5 倍 细质土壤比粗质土壤产生更 多的 N 2 O 排放量 30 32 徐华等 33 也认为 壤质土壤排 放的 N 2 O 高于砂质和黏质土壤 主要是由于细质土壤 中较小的颗粒尺寸增加了缺氧微位 反硝化产生的 N 2 O 排放量更多 31 而重质地土壤 N 2 O 排放量高于轻 质地土壤 是由重质地土壤 较强的保水能力所致 本 研究切入点 前人研究了秸秆分解过程中氮肥用量对 N 2 O 排放的影响 而关于土壤类型对 N 2 O 排放影响 方面的研究相对较少 秸秆分解过程中不同土壤类型 之间影响 N 2 O 排放的机制也不清楚 对这些管理措 施的交互作用鲜有报道 拟解决的关键问题 室内 培养条件下 选用小麦和玉米两种特性不同的秸秆 分析秸秆类型 土壤类型和氮肥用量三因素对土壤可 利用性氮素 温室气体排放的影响 以期为不同氮肥 用量和土壤类型制定合理的秸秆还田措施 为农田培 肥减排绿色生产提供技术支撑 1 材料与方法 1 1 土壤和作物秸秆收集 室内培养试验选用黄淮海两种代表性土壤类型 潮土 Fluvo aquic soil AS 和砂姜黑土 Shajiang black soil LS 潮土取自河南农业大学毛庄农场农田 0 20 cm 土层 113 59 E 34 86 N 砂姜黑土取自 驻马店西平县二郎乡张尧村 0 20 cm 土层 114 02E 33 38N 土壤风干过 2 mm 筛后测定 其基本理化特性 表 1 土壤质地采用湿筛法分 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 月于小麦和玉米成熟期收 集其秸秆 秸秆主要由茎和叶组成 60 烘干至恒 重后切成 1 cm 段用于培养试验 并测定其基本理化 特性 表 1 其中 AS 土壤 pH 显著高于 LS 两种 土壤质地的砂粒和粉粒差异较大 小麦秸秆中碳 氮 可溶性糖含量均低于玉米秸秆 但其 C N 比显 著高于玉米秸秆 表 1 1 2 试验设计和室内培养 本试验为秸秆类型 小麦和玉米 土壤类型 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 三因素试验设计 并设不添加作 物秸秆和氮肥为对照 CK 氮肥选用尿素 所有处 理均重复 4 次 表 1 两种土壤类型或秸秆类型之间基本参数的比较 Table 1 Comparison of the basic properties between two soil types or residue types by paired T test 土壤类型 Soil type 秸秆类型 Residue type 项目 Item 潮土 AS 砂姜黑土 LS 小麦 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 表示两种土壤类型性状之间或两种秸秆类型性状之间在 0 05 0 01 和 0 001 水平的差异显著性 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 国 农 业 科 学 55卷 2015年 12月采用尼龙网分解袋 培养瓶法于室内 培养箱进行培养试验 34 具体做法为 选用容积为 1 L 的广口培养瓶 先在培养瓶底部平铺 100 g 过筛风干 土 后将装有 10 g 小麦或玉米秸秆的分解袋 规格为 10 cm 10 cm 网孔 1 mm 2 放入培养瓶内 再在分 解袋上部添加土 400 g 根据培养瓶容积和土壤重 量 计算出培养瓶内土壤容重 1 2 g cm 3 条件下的 装土高度 进而调整分解袋与土壤在培养瓶内的紧 实度 基于每个培养瓶装土量为 500 g 按照每公顷 土壤 2 000 000 kg 计算出每个氮肥处理每个培养瓶 内的氮肥使用量 将装有样品的培养瓶在培养箱内预 处理 7 d 使所有培养瓶内土壤水分保持在田间持水量 的 60 左右 后把定量尿素溶于蒸馏水 均匀喷洒于 培养土壤的表层 CK 处理添加相同体积的蒸馏水 试验期间培养箱内温度设定为 20 左右 根据需要每 2 3 天采用称重法调控土壤含水量 秸秆分解试验持 续 180 d 7 次破坏性取样 共计 392 个培养瓶 1 3 气体采集及样品测定 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 气体 采样时间一般为上 午 8 00 11 00 抽气时间点分别为密封前的 0 min 即 C0 和密封后 30 min 即 Ct 每次取样 25 mL 并记录培养箱内的温度 所抽气体样品用日本岛津气 相色谱仪 GC 2010 测定 N 2 O 的浓度 N 2 O 气体排放 通量计算公式为 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 为试验开始 0 时的气体浓度 Ct 为培养 30 min 时的气体浓度 V 为培养瓶土壤上部体积 A 为 培养瓶底部面积 T 为培养箱内温度 采用 H3860 B 红外气体分析仪 中国北京华和天 地有限公司 分别于施肥后 0 30 60 90 120 150 和 180 d 间隔 30 d 测定培养瓶内土壤 CO 2 排放通 量 计算公式为 CO 2 mg kg 1 h 1 W2 W1 V M 1000 ms t 式中 W1 为试验开始 0 时的气体浓度 mg L 1 W2 为培养 30 min 时的气体浓度 mg L 1 V 为容 量瓶的总体积 mL M 为 CO 2 的原子量 44 0 g mol 1 ms 为土壤重量 g t 为 30 min 以 100 年时间尺度为计 计算全球变暖潜力 Global Warming Potential GWP 即以 CO 2 作为参 考气体 CO 2 的 GWP 值为 1 1 kg N 2 O 的变暖潜力 是 1 kg CO 2 的 298 倍 21 其全球变暖潜力计算公式 为 GWP TCO 2 TN 2 O 298 式中 GWP 表示全球变暖潜力 kg CO 2 e hm 2 即 二氧化碳和氧化亚氮排放量的总 CO 2 当量 TCO 2 表 示 CO 2 累积排放量 TN 2 O 表示 N 2 O 的累积排放量 于施肥后 0 30 60 90 120 150 和 180 d 进 行破坏性取样 用 50 mL 2 mol L 1 KCL 浸提并流动分 析仪 Skalar autoanalyzer SANPlus 荷兰 测定土壤 硝态氮 NO 3 N 铵态氮 NH 4 N 含量 计算无 机氮 NO 3 N NH 4 N 含量 同时测定秸秆可溶性 糖含量 土壤酶活性等参数 其中土壤 O 2 含量采用 Pyro Science FireSting O 2 德国 公司光纤式氧气测 量仪测定 土壤和作物秸秆全碳采用重铬酸钾 硫酸外 加热法测定 全氮采用凯氏定氮法 全磷采用钼锑抗 比色法测定 蒽酮比色法测定小麦和玉米秸秆中可溶 性糖含量 土壤 pH 采用 1 5 水土比测定 土壤速效 氮 速效磷 脲酶 过氧化氢酶 蛋白酶和蔗糖酶等 采用文献 35 36 中方法测定 1 4 统计分析 采用 GLM ANOVA 分析秸秆类型 土壤类型和 氮肥用量对土壤无机氮含量 N 2 O 排放通量 CO 2 排 放通量 N 2 O 排放累积量 CO 2 排放累积量 全球变 暖潜力 秸秆可溶性糖 土壤脲酶 过氧化氢酶 蛋 白酶 蔗糖酶和 O 2 含量的影响 并采用 Duncan 比较 处理之间的差异性 采用 paired T test 比较两种土壤 类型和两种秸秆类型之间的差异性 采用 Pearson correlation 分析 N 2 O 排放通量与其他参数的相关性 所有数据均采用 SPSS 19 0 软件进行分析 并采用 SigmaPlot 12 5 进行作图 2 结果 2 1 秸秆类型 土壤类型和氮肥用量对土壤无机氮的 影响 试验培养期间 土壤 NO 3 N 图 1 A 1 B 1 C 1 D NH 4 N 图 1 E 1 F 和无机氮 图 1 I 1 J 1 K 1 L 含量均呈增加趋势 但添加玉米秸秆 的土壤 NH 4 N 含量 图 1 G 1 H 呈先升高后降低 趋势 与 CK 相比 潮土和砂姜黑土添加小麦秸秆的 N0 处理无机氮含量分别减少 9 56 和 22 69 mg kg 1 添 加玉米秸秆的 N0 处理分别减少 11 67 和 2 98 mg kg 1 表 2 由此计算出 500 g 潮土和砂姜黑土中添加 10 g 小麦秸秆后的减少量分别为 4 78 和 11 35 mg 添 4期 张学林等 秸秆分解对两种类型土壤无机氮和氧化亚氮排放的影响 733 表 2 秸秆类型 土壤类型和氮肥用量对土壤无机氮 温室气体排放和全球变暖潜力的影响 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 态 氮 含 量 NO 3 N c onc e nt r at i on mg k g 1 无 机 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 积 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 积 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 变 暖 潜 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 处 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 小麦秸秆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 玉米秸秆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 秸秆处理 R e sidue R 15 9 74 37 15 6 1 15 7 98 8 81 15 13 1 1 土壤处理 S o i l S 59 4 82 15 6 19 70 24 7 3 22 3 57 34 6 75 氮肥处理 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处理间 P 0 05 水平的差异显著性 Tr 处理 I NN 无机氮 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 国 农 业 科 学 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 取样时间 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 图 1 小麦和玉米秸秆分解过程中土壤 NO 3 N A B C D NH 4 N E F G H 和无机氮含量 I J K L 动 态变化 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 玉米秸秆的无机氮减少量为 5 84 和 1 49 mg 说明两种土壤类型每分解 1 g 小麦秸秆消耗无机氮量 为 0 5 1 1 mg 分解 1 g 玉米秸秆的消耗量为 0 1 0 6 mg 据此可为秸秆还田补施氮肥提供依据 与潮土 相比 不同氮肥用量条件下砂姜黑土添加小麦秸秆后 无机氮含量均值降低 16 而添加玉米秸秆后增加 41 说明不同氮肥用量条件下潮土添加小麦秸秆能 够分解释放更多的无机氮 而玉米秸秆更适宜在砂姜 黑土中施用 与添加小麦秸秆相比 潮土和砂姜黑土 添加玉米秸秆后无机氮含量分别增加 111 和 252 说明不同氮肥条件下玉米秸秆比小麦秸秆分解释放 出更多的无机氮 2 2 秸秆类型 土壤类型和氮肥用量对土壤 N 2O CO 2 排放通量和全球变暖潜力的影响 试验培养期间 小麦秸秆和玉米秸秆分解过程中 土壤 N 2 O 排放通量最大值均出现在施肥后第 1 4 天 图 2 后逐渐下降 与 CK 相比 添加小麦秸秆 和玉米秸秆的 N0 处理土壤 N 2 O 排放通量分别平均增 加 254 和 13 累积量增加 70 和 47 表 2 说明秸秆还田增加土壤 N 2 O 排放通量和累积量 与潮 土相比 不同氮肥用量条件下砂姜黑土添加小麦秸秆 后 N 2 O 排放通量和排放累积量分别降低 38 和 12 添加玉米秸秆则分别降低 61 和 51 说明潮土添加 小麦秸秆或玉米秸秆后均比砂姜黑土排放更多的 N 2 O 4 期 张学林等 秸秆分解对两种类型土壤无机氮和氧化亚氮排放的影响 735 Wheat AS 0 1 2 3 CK N0 N1 N2 Wheat LS Maize AS 取样时间 Sampling time d 1 2 3 4 5 6 30 60 90 120 150 180 0 1 2 3 Maize LS 123456306090120150180 图 2 小麦和玉米秸秆分解过程中土壤 N