δ13C法研究砂姜黑土添加秸秆后团聚体有机碳变化规律.PDF

第 33 卷 第 14 期 农 业 工 程 学 报 Vol.33 No.14 2017 年 7 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jul. 2017 179 13 δ C 法研究砂姜黑土添加秸秆后团聚体有机碳变化规律 1,2 1,2※ 1,2 1,2 3 1,2 刘 哲 ，韩霁昌 ，孙增慧 ，张卫华 ，余正洪 ，侯 莹 （1. 陕西省土地工程建设集团，西安 710075 ；2. 国土资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室，西安 710075 ； 3. 中国科学院南京土壤研究所，南京 210008 ） 摘 要：为研究水稻秸秆添加对砂姜黑土水稳性团聚体分布及稳定性的影响，探索水稻秸秆腐解过程中外源新碳及原有 13 13 机碳在不同粒级团聚体中的分配规律，该文通过室内模拟试验，运用 δ C 示踪方法，将稳定同位素碳（δ C ）标记的水 稻秸秆添加入砂姜黑土，利用湿筛法得到不同培养时期不同粒级的土壤水稳性团聚体，测定不同时期各粒级土壤外源新 碳及原有机碳含量。结果表明：未添加水稻秸秆的砂姜黑土（对照组），水稳性微团聚体(250 μm) 占主体，团聚体有机 碳含量低。与对照相比，添加水稻秸秆 （试验组）显著促进了2000 、2000～250 μm 粒级水稳性大团聚体的团聚 （P0.05 ）； 培养到 120 d 时，2000 、2000～250 μm 水稳性团聚体比对照组分别增加了 265.5% 、16.0%，促使水稳性大团聚体(250 μm) 占主体，显著提高了砂姜黑土水稳性团聚体的平均重量直径（mean weight diameter ，MWD ）、几何平均直径（geometric mean diameter ，GMD ）、水稳性大团聚体含量(R0.25) ，降低了分形维数（D ）值（P0.05 ），土壤结构稳定性明显得到改 善。试验组各粒级团聚体有机碳含量显著增加，培养到 15 d 时，2000 、2000～250 、250～53、53 μm 粒级团聚体有机 碳分别比对照组增加了 21.4% 、25.4% 、34.7%、50.0%，其中微团聚体有机碳增加幅度大于大团聚体的增加幅度。MWD、 GMD、R0.25 与 2000～250 、250～53 μm 粒级团聚体有机碳呈极显著正相关关系（P0.01 ），与2000 μm 粒级团聚体有 机碳呈显著正相关关系（P0.05 ）、与53 μm 粒级团聚体有机碳关系不显著。不同粒级团聚体的 δ13C 值明显增加，动态 变化较大，表明外源新碳周转速率较快。外源新碳主要分配在250~53 、53 μm 粒级微团聚体中，分配比例分别为 38%、 28% ，外源新碳的分解速率明显快于原有机碳。研究得出添加水稻秸秆有利于增加砂姜黑土的团聚体稳定性，提高土壤 及不同粒级团聚体的有机碳含量，提升土壤碳水平，改善了土壤结构，这为淮北地区土壤质量提升及有机碳循环提供了 理论依据。 关键词：土壤；有机碳；秸秆；δ13C；砂姜黑土；土壤水稳性团聚体 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.14.025 中图分类号：S152.4；S153.6+2 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2017)-14-0179-09 刘 哲，韩霁昌，孙增慧，