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亞熱帶生態所揭示化肥分施對稭稈在稻田土壤中礦化與激發效應的影響機制
來源:亞熱帶農業生態研究所 發布時間:2019-08-05

稭稈還田和無機肥料的施用對水稻土壤肥力提升和溫室氣體(如CO2和CH4)排放起著至關重要的作用。然而,以往大多數研究都是針對化肥一次性施入後對土壤有機碳礦化、轉化過程的影響;而這與實際生産中在水稻不同生育期施用基肥和追肥的肥料施用方式不符。因此,研究稭稈還田條件下,化肥分次施入對稭稈分解及其激發效應的影響和微生物機制,對于明確施肥方式對稻田溫室氣體排放與固碳效應的影響機制具有重要的現實意義。

基于此,中國科學院亞熱帶農業生態研究所吳金水研究團隊通過以13C-水稻稭稈爲外源有機碳,以(NH4)2SO4和NaH2PO4作爲無機氮肥和磷肥,通過100d的室內培養實驗,定量研究了淹水條件下,化肥一次性施入和分次施入(分三次施入)兩種方式下,稭稈在稻田土壤中礦化及其激發效應的影響機制。結果表明:與不施肥處理相比,化肥一次性施入使稭稈碳的礦化率增加了30%,而分次施肥使稭稈碳的礦化率降低了19%。盡管稭稈添加對稻田土壤CO2和CH4排放量産生了明顯的正激發效應,但是化肥施入抑制了土壤原有有機碳的礦化,尤其是化肥分次施入顯著降低了總CH4的排放量,從而顯著降低了總溫室氣體排放當量(以CO2和CH4計算)(圖1)。進一步分析稭稈還田條件下,化肥分次施入降低了CO2和CH4排放的機制認爲:化肥分次施用使土壤中可利用態的氮磷維持在較高的含量水平,能夠滿足微生物對養分的計量學需求,降低微生物對土壤原有有機質的養分礦化作用,提高微生物對稭稈碳的利用效率,促進微生物的合成代謝過程(圖2)。所以,化肥分次施用是降低稻田生態系統溫室氣體排放,促進稻田土壤有機質積累的施肥管理措施,該研究結果可爲制定合理的農業管理措施提供科學參考。

 該項研究近期以Split N and P addition decreases straw mineralization and the priming effect of a paddy soil: A 100-day incubation experiment 爲題發表在Biology and Fertility of Soils上。該研究得到國家自然科學基金、湖南省自然科學基金、亞熱帶生態所青年創新團隊項目的資助。

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图1 施肥措施对秸秆和土壤有机碳来源的CO2釋放當量的影響

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图2 氮磷养分元素对秸秆碳在稻田土壤中的矿化及其激发效应的影响机制


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