秸秆还田对外源氮在土壤中转化及其微生物响应的影响

陈珊丁咸庆祝贞科王娟彭佩钦葛体达吴金水

中南林业科技大学环境科学与工程学院中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室

摘要：秸秆还田是农业生产上提高土壤肥力的重要措施,而秸秆中较高的碳氮比,使秸秆碳的利用率较低,温室气体排放较高,因此配施无机氮磷肥能够调控土壤中元素计量比,增加微生物活性和元素利用率,促进土壤肥力提升.本研究选择在模拟秸秆还田条件下,添加¹⁵N标记的无机氮肥,研究不同养分肥料添加对土壤中外源氮转化与分配的影响,以及微生物响应特征.结果表明,秸秆添加增加了土壤和土壤溶液中铵态氮和总氮含量;秸秆与无机氮肥配施条件下,土壤中¹⁵N-TN在100 d培养时期内基本保持在28³3μg,¹⁵N-NH+4在前30 d培养时期内逐渐增加,而后逐渐降低;施P增加了土壤中¹⁵N-TN和¹⁵N-NH+4的含量,却使土壤溶液中¹⁵N量降低了28%.无机氮肥在土壤中的分配表明,¹⁵N在土壤中的比例基本保持在52%⁶1%,磷肥的添加使¹⁵N在土壤中的分配比例最大提高了16.5%,而土壤溶液中¹⁵N的比例由第5 d的36%降低至100 d时30%,使外源¹⁵N损失量减少了1.2倍.秸秆添加促进了微生物活性,显著提高了土壤MBN的量;而无机肥料的添加进一步促进了土壤微生物的活性,100 d培养实验后,秸秆与无机氮、磷肥同时添加使MBN增加到对照处理的2.0和2.2倍.磷肥添加促进了微生物对¹⁵N的利用,使¹⁵N-微生物生物量氮(¹⁵N-MBN)的量比添加秸秆和氮肥处理的提高了1.5倍.对土壤氮转化酶活性（β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶,NAG）的研究结果表明,氮肥降低了土壤酶活性和底物亲和性,而氮磷肥同时添加时,酶活性较单加秸秆处理提高了48.1%.本研究可为深入了解稻田土壤生态系统氮循环、实现农田土壤肥力提升和温室气体减排提供理论依据.

关键词：

氮素; 微生物; 转化; 15N示踪; 酶活性;

基金资助：

国家自然科学基金项目（31470629,41501321）；湖南省自然科学基金项目（2016JJ3132）；政府间国际科技创新合作重点专项（S2016G0053）；