添加石灰和秸秆对土有机碳固持的影响

摘要：

[目的]研究作物秸秆与石灰配施对土壤CO2排放、土壤有机碳(SOC)固持、土壤无机碳(SIC)转化的影响机制,以及SOC固持对初始SOC含量的响应.[方法]采用室内恒温培养试验及稳定同位素技术(13C),选用经16年不同碳氮水平管理,且长期进行冬小麦-夏休闲种植的2个供试土壤样品:S0N0土壤(不进行秸秆还田+不施用氮肥)和S1N1土壤(高量秸秆还田+高量施用氮肥:240 kg·hm-2),将S0N0土壤和S1N1土壤分别在添加秸秆(12g·kg-1)或不添加秸秆以及添加石灰(3g·kg-1)或不添加石灰的情况下于25℃黑暗条件中培养120 d.[结果]未添加秸秆和石灰时,S1N1土壤的CO2累积释放量比S0N0土壤高出42.9％;添加等量秸秆不仅提高了S0N0土壤和S1N1土壤的CO2累积释放量(81.6％,70.4％),而且S0N0土壤CO2累积释放量的增加幅度高于S1N1土壤,这说明秸秆的添加对初始SOC含量低的土壤即S0N0土壤的原SOC矿化影响更大.但是无论添加秸秆与否,石灰的加入使S0N0土壤和S1N1土壤的CO2累积释放量分别降低了428.11和528.52 mg·kg-1.与空白土壤相比,添加秸秆使S0N0土壤和S1N1土壤的SOC含量分别提高了2.95和3.19g·kg-1;但是与单独添加秸秆相比,同时添加秸秆和石灰使S1N1土壤的SOC显著降低了1.36g·kg-1,而对S0N0土壤的SOC含量没有影响.利用13C稳定同位素技术发现,添加秸秆能促使新形成SOC;其中,S0N0土壤中新形成的SOC含量比S1N1土壤高出0.77 g·kg-1;然而与单独添加秸秆相比,同时添加石灰和秸秆后新形成的SOC与其相差无几,说明石灰的加入对秸秆的腐解不会造成影响.在S0N0土壤和S1N1土壤中,添加秸秆使SOC净固持量分别提高了3 066.3和2 480.53 mg·kg-1;同时添加石灰和秸秆对S0N0土壤的SOC净固持量无显著影响,但是S1N1土壤的SOC净固持量则呈现下降的趋势.石灰的加入使S0N0土壤和S1N1土壤的CO2释放量分别降低了469和529 mg·kg-1,同时使SIC含量分别提高了443和566 mg·kg-1.[结论]初始SOC含量低的土壤具有更高的固碳潜力;添加钙源能够与土壤CO2通过化学反应生成无机碳—碳酸钙的方式从另一个角度达到土壤固碳减排的目标.

关键词：土壤碳、土壤呼吸、添加秸秆、施用石灰、同位素技术

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资助基金：国家重点研发计划;陕西省重点研发计划;“十二五”国家科技支撑计划

在线出版日期：2020-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：4215-4225