有机物料添加对菜地土壤氮素转化和温室气体排放的影响

郭树芳; 翟丽梅; 王洪媛; 刘宏斌; 赵宝义; 雷宝坤; 《中国土壤与肥料 》 2024 北大核心 CSCD

摘要：为了探讨菜地土壤氮转化速率及其对不同有机物料添加后的响应特征，为菜地土壤合理施肥提供科学依据，以洱海流域典型菜地土壤为研究对象开展室内培养试验（25℃，田间持水量的60%,5 d），采用¹⁵N同位素成对标记技术和氮转化速率计算模型研究了土壤无机氮含量变化和氮转化速率及其对秸秆、生物炭和牛粪3种有机物料添加的响应。结果表明：（1）菜地土壤铵态氮和硝态氮含量随培养时间均呈降低趋势，有机物料添加后降低了土壤无机氮含量。（2）5 d培养期间土壤的平均初级氮矿化速率、初级硝化速率、NO₃^-消耗速率和NH₄⁺固定速率分别为-28.5、-3.93、1.52和11.9 mg·kg^-1·d^-1。菜地土壤矿化速率和硝化速率均为负值，土壤以氮的微生物固定为主。（3）有机物料添加后土壤氮矿化速率增加，虽然速率仍为负值，但秸秆添加效果显著。秸秆添加还显著降低了土壤初级硝化速率，但有机物料添加后NH₄⁺固持速率增加，特别在秸秆和生物炭添加后显著增加。（4）秸秆添加显著增加了土壤N₂O和CO₂排放量，生物炭添加有降低土壤N₂O和CO₂排放量的趋势但无显著影响，牛粪添加也无显著的影响。对于洱海流域菜地土壤，高碳氮比（C/N）的有机物料添加能增加氮微生物固定作用，但随着时间增加，有机物料有增加矿化作用的趋势，其中生物炭一定程度上降低了土壤CO₂和N₂O排放量，且增加菜地土壤无机氮含量进而提升其土壤氮供应能力。由此可见，在洱海流域菜地土壤优化施用高C/N的有机物料，科学施肥，能维持土壤的供氮能力，确保菜地土壤的可持续利用，还可能降低温室气体排放。

关键词： 有机物料 氮转化速率 温室气体 秸秆 生物炭 牛粪