施用秸秆及接种蚯蚓对土壤颗粒有机碳及矿物结合有机碳的影响.doc

施用秸秆及接种蚯蚓对土壤颗粒有机碳 及矿物结合有机碳的影响 于建光，李辉信，胡 锋*，沈 英 南京农业大学资源与环境科学学院，江苏 南京 210095 摘要：在连续四年稻麦轮作的小区试验中，通过测定作物收获后表层土壤（0~5 cm、5~10 cm、10~20 cm）中有机碳(SOC)、颗粒有机碳（POC）和矿物结合有机碳（MOC）含量的变化，研究施用秸秆（表施或混施）和接种蚯蚓（Metaphire guillelmi）对SOC、POC及MOC的影响。结果表明：无论是否接种蚯蚓，经连续四年施用秸秆后，土壤0~5 cm、5~10 cm、10~20 cm及0~20 cm各土层的SOC和POC含量、0~5 cm土层中MOC含量、10~20 cm土层w (POC)/w (MOC)值均显著增加；混施秸秆相比表施秸秆更有利于各土层SOC与5~10 cm土层POC含量提高。在施用秸秆条件下，接种蚯蚓使0~20 cm耕作层土壤中POC和MOC含量有增加趋势；在秸秆施用且接种蚯蚓时，0~20 cm耕作层的w (POC)/w (MOC)值均显著升高（与对照相比），表明秸秆施用且接种蚯蚓有助于土壤有机碳活性的提高。田间施用秸秆及接种蚯蚓对于促进农田土壤有机碳库增加及加快土壤有机碳循环与转化均有重要的意义。 关键词：秸秆；蚯蚓；颗粒有机碳；矿物结合有机碳 中图分类号：S153.6+1 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2006）03-0606-05传统的农业管理措施正面临越来越多的生态问题，其中土壤有机质（SOM）的丧失被公认是造成土壤退化的主要内在因素。土壤有机质是土壤养分循环及肥力供应的核心，土壤有机碳库在全球大气CO2浓度不断升高下的碳汇作用在近十几年尤受重视。农田增施秸秆或秸秆还田被认为是一项行之有效增加农田土壤有机质的措施，不同秸秆施用方式对有机质含量的提高效果不同。 单施秸秆对土壤有机质含量的提高有显著效果[1-4]，但农田施用秸秆带来了一系列问题，如秸秆的难腐解、引起耕作困难、与作物争肥等，因此加速秸秆的转化是另外一项需关注的重要问题。蚯蚓是最重要的大型土壤动物之一，对土壤养分循环与土壤结构有重要影响[5-6]，能明显促使作物秸秆进入土壤中[7-11]，在秸秆还田时辅以蚯蚓处理，可加快秸秆向土壤有机碳的转化。 颗粒有机质（particulate organic matter, POM）是新形成的有机质，与砂粒相胶结，可通过筛分从土壤中分离，通常主要由植物细根片断和其它有机残余组成[12]，颗粒有机质易被土壤微生物利用，可作为短期植物营养库。在不同农业管理下，作为颗粒有机质主要表征之一的颗粒有机碳（particulate organic carbon，POC）提供了碳动态和土壤有机碳变化的早期指示，相反非颗粒有机碳或矿物结合碳（与粉粒和粘粒结合的有机碳，mineral-associated organic carbon, MOC）大多被限于土壤矿物表面，因而在土壤有机碳由于固有的变异和相对于土壤碳库的变化较小不可察觉时，POC可作为土壤碳变化的敏感指标[13]。前人的研究表明，施用秸秆利于土壤有机碳的提高，蚯蚓活动明显促使秸秆进入土壤中[1-4，7-11]，但综合考虑农田施用秸秆且接种蚯蚓后对土壤活性有机碳（如颗粒有机碳）和惰性有机碳（如矿物结合有机碳）的研究还未有报道，基于POC变化的敏感性与MOC变化的相对稳定性，本研究试图从田间实验条件下来验证秸秆施用及接种蚯蚓对土壤有机碳（SOC）、POC及MOC的影响，以期为蚯蚓引入农田秸秆管理及土壤有机碳库管理提供理论依据。 1 材料与方法 1.1 试验材料 供试土壤为采自江苏省如皋县长江冲积物形成的高沙土，质地为砂壤，含有机碳5.86 g·kg-1、全氮0.70 g·kg-1、全磷0.66 g·kg-1、速效磷6.0 mg·kg-1、速效钾47.1 mg·kg-1、pH(H2O)为8.25。 供试玉米秸秆由成熟玉米秸秆粉碎过2 cm筛获得，玉米秸秆基本性状为：氮、磷、钾含量分别为7.96、2.85和10.67 g·kg-1，w(C)/w(N)为56.8，供试蚯蚓是威廉腔环蚓(Metaphire guillelmi)，由原土壤中获得。 1.2 试验方法 本试验在南京农业大学校内网室进行，用混凝土砌成2.8 m×1.0 m×0.6 m的池子（无底），在池内填入50 cm厚的土层，填土前用孔径为4 mm筛子筛分并结合手拣分离出土壤中的蚯蚓；从1999年开始，试验共设5种处理，分别是：对照（CK）、秸秆表施（M）、秸秆表施+蚯蚓（ME）、秸秆混施（I）、秸秆混施+蚯蚓（IE）；种植制度为稻麦轮作，其中水稻为旱作，全生育期不建立水层。稻季氮、磷