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紫云英、稻草及其配施对土壤氮素转化影响

郭婧航  
【摘要】:绿肥紫云英与稻草均为优质的生物源有机肥料,且稻草还田和冬种绿肥也是我国南方稻区重要的培肥措施。由于受自身碳、氮组成所限,紫云英或稻草单独还田存在一定的局限性,两者配合还田有可能实现优势互补,高效改善土壤质量、保护生态环境,促进农业绿色生产,但是两者配合作用对土壤氮素转化影响及其机制尚不明确。本研究采用土壤培养模拟试验的方法,从土壤氮素供应及转化的角度出发,探索紫云英与稻草配合还田模式在培肥改土、增加土壤氮素容量以及提高土壤氮素有效性等方面的机理。获得以下主要结果:1.在常量添加试验中,紫云英与稻草配施较单施处理表现出显著增加土壤氮素活性的趋势,土壤矿化氮含量在变化最剧烈的培养中期较CK增加583.88 mg/kg,DON显著提升53.16 mg/kg,并随培养进行逐渐产生正向交互效应;同时在培养结束时有效提高土壤有机氮各组分含量,即表现为配施紫云英单施稻草单施CK,其中配施较CK酸解铵态氮增幅最为显著达70.59%,酸解总氮增加27.09%,酸解氨基酸氮增加56.51%。另一方面,紫云英单施在培养前期8~12天抑制N_2O排放作用较为明显,稻草单施在培养后期较为明显,而配施处理在培养大部分时间表现出了良好的抑排的效果,但培养全程稻草单施处理减排效果最为显著,较CK降低44.86%。2.增加添加物料用量后发现,培养初期添加高量紫云英处理表现出了显著的增氮趋势,较CK增幅25.77%,此时高量稻草处理涨幅仅为5.46%,配施及对照处理却表现出小幅下降趋势。培养全程土壤NH_4~+-N表现为高量紫云英单施高量配施高量稻草单施CK;而NO_3~--N表现为配施最佳,两单施处理相似,且在培养20天时最为显著;对于酸解有机氮组分,培养结束时配施处理酸解总氮含量最高,较CK增加44.51%,其他各组分也表现出一定涨幅,而高量紫云英单施处理虽显著提高了酸解氨态氮和氨基酸氮,但是显著降低了氨基糖氮;高量紫云英单施处理各氮组分增幅相对较小。N_2O释放量动态变化表现为,培养前期高量紫云英最大,培养中期高量稻草跃居第一,而在培养中后期高量配施处理释放量明显较高,整个培养期间,高量紫云英及其与稻草配施处理N_2O总累积增排量接近,均显著高于单一稻草施用,两者之间不存在显著交互效应。3.尿素配施有机物料可以发现,由于尿素的添加使得各有机物料腐解程度及速率大大提升,其中尿素与紫云英配施表现最佳,显著提升土壤矿化氮、DON及酸解总氮含量。不同有机物料配施尿素处理土壤DON及矿化氮含量都表现为培养初期较高、随后降低并趋于稳定,并保持尿素紫云英配施尿素两物料配施尿素稻草配施。整个培养期间,N_2O总排放量表现为稻草单施及其与紫云英配施明显较高,紫云英配合尿素施用与尿素单施无显著差异。另一方面,培养结束时有有机物料添加处理土壤酸解总氮含量较CK都表现为增长,而仅尿素单施处理表现为小幅下降。综上所述,紫云英与稻草配施可有效调节添加物料C/N,可能通过增加土壤微生物活性,提高土壤氮素转化效率,有效提升土壤活性氮素的同时降低温室气体N_2O的排放,既较单施稻草提高氮素释放程度,又较单施紫云英减弱反硝化作用,降低N_2O排放,土壤持续保持较高的无机氮供应。另一方面,尿素与紫云英配施表现出高效活化土壤氮素作用,既改善了培养结束时尿素单施处理降低土壤有机氮各组分,又一定程度削弱了三者配施带来的N_2O增排缺点,同时还激发有机物料更彻底的活化并释放氮素进入土壤当中,变为有效氮进而供植物吸收利用。


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