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覆膜栽培与施肥对秸秆碳氮在土壤团聚体中固持特征的影响

贾瑞琴 李小红 王淑颖 徐香茹 梅秀文 安婷婷 汪景宽

贾瑞琴, 李小红, 王淑颖, 徐香茹, 梅秀文, 安婷婷, 汪景宽. 覆膜栽培与施肥对秸秆碳氮在土壤团聚体中固持特征的影响[J]. 土壤通报, 2022, 53(4): 839 − 846 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021102802
引用本文: 贾瑞琴, 李小红, 王淑颖, 徐香茹, 梅秀文, 安婷婷, 汪景宽. 覆膜栽培与施肥对秸秆碳氮在土壤团聚体中固持特征的影响[J]. 土壤通报, 2022, 53(4): 839 − 846 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021102802
JIA Rui-qin, LI Xiao-hong, WANG Shu-ying, XU Xiang-ru, MEI Xiu-wen, AN Ting-ting, WANG Jing-kuan. Effects of Plastic Film Mulching and Fertilization on Sequestration Characteristics of Straw-derived Carbon and Nitrogen in Soil Aggregates[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2022, 53(4): 839 − 846 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021102802
Citation: JIA Rui-qin, LI Xiao-hong, WANG Shu-ying, XU Xiang-ru, MEI Xiu-wen, AN Ting-ting, WANG Jing-kuan. Effects of Plastic Film Mulching and Fertilization on Sequestration Characteristics of Straw-derived Carbon and Nitrogen in Soil Aggregates[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2022, 53(4): 839 − 846 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021102802

覆膜栽培与施肥对秸秆碳氮在土壤团聚体中固持特征的影响

doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021102802
基金项目: 辽宁省科学研究经费项目(LSNQN202008)、中国博士后科学基金(2021M691316)和国家自然科学基金面上项目(41771328、41977086)资助
详细信息
    作者简介:

    贾瑞琴(1996−),女,内蒙古锡林郭勒盟,在读研究生,主要研究方向土壤肥力与耕地保育。E-mail: jrq19960820@163.com

    通讯作者:

    E-mail: atting@126.com;atting@syau.edu.cn

  • 中图分类号: S158.5

Effects of Plastic Film Mulching and Fertilization on Sequestration Characteristics of Straw-derived Carbon and Nitrogen in Soil Aggregates

  • 摘要:   目的  土壤中秸秆碳氮的分解与固定受栽培方式(包括覆膜)和施肥的影响。关于不同覆膜与施肥下秸秆碳氮在团聚体中固持特征仍不很明确。  方法  将表层土壤(0 ~ 20 cm)与13C15N双标记秸秆混合后在田间进行原位培养150 d,分析土壤团聚体有机碳中秸秆来源碳(13C-SOC)和氮中秸秆来源氮(15N-TN)的含量。  结果  施肥、栽培方式及二者交互作用显著影响(P < 0.05)> 0.25 mm团聚体中有机碳含量和 < 0.053 mm团聚体中有机碳和氮含量。不覆膜栽培下,与有机肥配施氮肥(M2N2)处理和不施肥(CK)处理相比,单施氮肥(N4)处理使 > 0.25 mm团聚体中13C-SOC含量分别增加了36.36%和20.69%。覆膜栽培下,N4与其他处理(M2N2和CK)相比,各级团聚体中13C-SOC含量增加了22.87% ~ 53.37%。不覆膜CK与覆膜CK处理相比,0.25 ~ 0.053 mm和 < 0.053 mm团聚体中13C-SOC含量增加了16.00%和46.15%(P < 0.05)。不覆膜栽培下,CK和M2N2处理与N4处理相比,< 0.053 mm团聚体15N-TN含量分别增加了44.85%和28.60%。同一施肥处理,不覆膜栽培下秸秆来源碳氮对 < 0.053 mm团聚体中有机碳和氮的贡献率平均分别比覆膜栽培增加了55.06%和21.35%。秸秆碳氮在团聚体中的分配比例随团聚体粒径的增加而增加,其中秸秆碳和氮分配到 > 0.25 mm团聚体比例平均分别为22.22%和42.14%。  结论  土壤添加秸秆后秸秆碳氮主要固定于 > 0.25 mm团聚体,且单施氮肥促进了秸秆碳在各级团聚体中固存,不覆膜有利于 < 0.053 mm团聚体中碳氮的更新。
  • 图  1  覆膜和施肥下秸秆添加后土壤团聚体中有机碳(a)和氮(b)含量

    CK代表不施肥处理;N4代表单施氮肥处理;M2N2代表有机肥配施氮肥处理。相同小写字母表示同一团聚体粒级同一栽培方式不同施肥处理间差异不显著(P > 0.05);相同大写字母表示同一栽培方式同一施肥处理不同团聚体粒级间差异不显著(P > 0.05);*表示同一团聚体粒级同一施肥处理覆膜和不覆膜栽培方式间差异显著(P < 0.05)。以下同。

    Figure  1.  Contents of total organic carbon (a) and total nitrogen (b) in soil aggregates with straw addition under plastic film mulching and fertilization

    图  2  覆膜和施肥下秸秆添加后土壤团聚体有机碳中秸秆来源碳(a)和氮中秸秆来源氮(b)含量

    Figure  2.  Contents of straw-derived organic carbon (a) and straw-derived nitrogen (b) of soil aggregates under plastic film mulching and fertilization with straw addition

    表  1  栽培方式、施肥及它们的交互作用对秸秆添加后土壤团聚体中有机碳碳和氮含量影响的方差分析

    Table  1.   Analysis of variance for the effects of cultivation and fertilization and their interaction on contents of organic carbon and nitrogen in soil aggregates with straw addition

    因子
    Factor
    自由度
    D. f.
    SOC13C-SOCTN15N-TN
    > 0.25 mm0.25 ~ 0.053 mm< 0.053 mm> 0.25 mm0.25 ~ 0.053 mm< 0.053 mm> 0.25 mm0.25 ~ 0.053 mm< 0.053 mm> 0.25 mm0.25 ~ 0.053 mm< 0.053 mm
    施肥 2 13.641** 11.474** 8.820** 15.309** 8.266** 6.824* 8.474** 11.116** 6.338* 5.418* 5.191* 0.905
    栽培方式 1 15.511** 11.929** 22.637** 1.905 0.660 7.427* 3.286 3.006 15.488** 0.168 0.033 0.635
    施肥与栽
    培方式
    2 13.662** 3.252 12.828** 1.613 1.069 2.002 4.901* 1.246 5.129* 0.533 0.317 3.655
      注:施肥包括不施肥、单施氮肥和有机肥配施氮肥;栽培方式包括覆膜与不覆膜;SOC:土壤团聚体有机碳;13C-SOC:土壤团聚体有机碳中秸秆来源碳的含量;TN土壤团聚体氮;15N-TN:土壤团聚体氮中秸秆来源氮的含量。*表示P < 0.05;**表示P < 0.01。以下同。
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    表  2  覆膜和施肥下秸秆来源碳对团聚体有机碳和秸秆来源氮对团聚体氮的贡献率

    Table  2.   Contribution percentage of straw derived-carbon (C) to and to total organic C (SOC) and that of straw-derived nitrogen (N) to total N (TN) in soil aggregates under mulching and fertilization

    栽培方式
    Cultivation
    measure
    施肥处理
    Fertilization
    treatment
    秸秆来源碳对团聚体有机碳贡献率 (%)
    Contribution percentage of straw derived-C to SOC of aggregates
    秸秆来源氮对团聚体氮贡献率 (%)
    Contribution percentage of straw derived-N to TN of aggregates
    > 0.25 mm0.25 ~ 0.053 mm< 0.053 mm> 0.25 mm0.25 ~ 0.053 mm< 0.053 mm
    不覆膜 CK 14.96 ± 0.63 Aa 11.82 ± 0.79 Ba 9.55 ± 0.40 Cb* 5.24 ± 0.34 Aa 4.36 ± 0.13 Ba* 3.55 ± 0.09 Ca*
    N4 13.63 ± 0.18 Aa 12.07 ± 0.56 Ba 13.27 ± 0.12 Aa* 4.93 ± 0.03 Aa 2.60 ± 0.05 Bc 2.59 ± 0.04 Bb*
    M2N2 9.29 ± 0.21 Ab 10.22 ± 0.26 Aa* 10.97 ± 0.93 Ab* 3.42 ± 0.16 Ab 3.14 ± 0.15 ABb 2.73 ± 0.12 Bb*
    覆膜 CK 13.13 ± 0.74 Ab 10.07 ± 0.11 Ba 8.08 ± 0.26 Ca 5.18 ± 0.15 Aa 3.90 ± 0.08 Ba 3.03 ± 0.12 Ca
    N4 22.98 ± 0.25 Aa* 9.39 ± 1.19 Ba 7.35 ± 0.21 Bab 5.19 ± 0.00 Aa* 2.52 ± 0.16 Bb 2.16 ± 0.06 Cb
    M2N2 12.59 ± 0.33 Ab* 7.77 ± 0.29 Ba 6.59 ± 0.22 Cb 4.13 ± 0.12 Ab* 2.74 ± 0.06 Bb 2.15 ± 0.05 Cb
    F 施肥 165.835** 5.084* 7.863** 37.555** 93.932** 85.856**
    栽培方式 118.124** 17.443** 119.647** 4.240 10.359** 66.114**
    施肥与栽培方式 94.739** 0.258 13.227** 2.213 1.461 0.519
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    表  3  覆膜和施肥下秸秆添加后秸秆碳氮在土壤各级团聚体中的分配比例

    Table  3.   Distribution percentages of straw carbon and nitrogen to soil aggregates with straw addition under plastic film mulching and fertilization

    栽培方式
    Cultivation
    measure
    施肥处理
    Fertilization
    treatment
    秸秆碳分配比例 (%)
    Distribution percentage of straw carbon in aggregates
    秸秆氮分配比例 (%)
    Distribution percentage of straw nitrogen in aggregates
    > 0.25 mm0.25 ~ 0.053 mm< 0.053 mm> 0.25 mm0.25 ~ 0.053 mm< 0.053 mm
    不覆膜 CK 20.95 ± 1.31 Aab 6.92 ± 0.17 Ba* 4.64 ± 0.26 Ba* 41.76 ± 1.93 Aa 16.61 ± 1.98 Ba 10.47 ± 1.07 Ca
    N4 25.28 ± 1.75 Aa 8.05 ± 0.32 Ba 5.29 ± 0.45 Ba 44.30 ± 1.96 Aa 11.77 ± 0.36 Ba 7.22 ± 0.84 Cb
    M2N2 18.60 ± 0.48 Ab 7.21 ± 0.59 Ba 5.02 ± 0.47 Ca 37.96 ± 1.99 Aa 15.30 ± 2.03 Ba 9.28 ± 0.34 Cab
    覆膜 CK 20.53 ± 0.62 Ab 5.96 ± 0.04 Bb 3.19 ± 0.28 Cb 45.05 ± 1.50 Aa 15.19 ± 0.53 Ba 8.80 ± 0.65 Ca
    N4 26.06 ± 1.39 Aa 8.38 ± 0.62 Ba 5.34 ± 0.15 Ba 46.42 ± 0.50 Aa 12.13 ± 0.79 Bb 10.06 ± 0.79 Ba
    M2N2 21.88 ± 0.30 Ab* 6.85 ± 0.49 Bab 3.96 ± 0.30 Cb 37.32 ± 1.54 Ab 15.79 ± 0.78 Ba 9.65 ± 0.94 Ca
    F 施肥 14.708** 8.991** 8.016** 10.680** 5.179* 0.838
    栽培方式 1.806 0.918 8.084* 1.256 0.029 0.592
    施肥与栽培方式 1.458 1.154 2.448 0.676 0.313 3.789
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-10-28
  • 录用日期:  2022-02-18
  • 修回日期:  2022-01-20
  • 刊出日期:  2022-06-17

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