不同水分对荒地和开垦农田黑土氮素转化和温室气体排放的影响OA

为探讨不同水分条件下黑土氮素转化和温室气体排放规律,以荒地和开垦农田黑土为对象,在25℃和不同水分条件[60%最大持水量(WHC)和90%WHC]下进行7 d培养试验,研究土壤中无机氮含量的变化及CO_(2)和N_(2)O的动态排放。结果表明,黑土开垦后净氮矿化速率显著下降,而净硝化速率显著增加(P<0.05),水分含量变化对荒地土壤和开垦土壤的净氮转化速率都没有显著影响(P>0.05)。两种水分条件下,荒地土壤的CO_(2)排放速率都显著高于开垦土壤(P<0.05)。水分含量变化对CO_(2)排放速率的影响取决于土地利用方式,当土壤水分从60%WHC增加到90%WHC时,荒地土壤的CO_(2)排放速率显著降低,培养期间CO_(2)累积排放量从82.52 mg∙kg^(-1)显著下降到69.32 mg∙kg^(-1)(P<0.05),而开垦土壤在60%WHC和90%WHC条件下的CO_(2)排放速率相当,CO_(2)累积排放量分别为57.62 mg∙kg^(-1)和59.18 mg∙kg^(-1),两者之间没有显著差异(P>0.05)。土地利用方式和水分含量对N_(2)O排放具有显著影响,两者之间存在交互作用(P<0.001)。在60%WHC水分条件下,开垦土壤的N_(2)O排放速率显著高于荒地土壤(P<0.05),其累积排放量(4.20μg∙kg^(-1))是荒地土壤(2.90μg∙kg^(-1))的1.45倍。而在90%WHC水分条件下,荒地土壤的N_(2)O排放速率显著高于开垦土壤(P<0.01),其累积排放量(1280.4μg∙kg^(-1))是开垦土壤(279.9μg∙kg^(-1))的4.57倍。在60%WHC水分条件下,荒地土壤和开垦土壤的N_(2)O排放比例在0.013%~0.041%之间,表明N_(2)O主要来自硝化过程。在90%WHC水分条件下,荒地土壤的N_(2)O排放比例介于4.03%~10.00%之间,开垦土壤的N_(2)O排放比例介于0.021%~1.148%之间,表明N_(2)O主要来自反硝化过程。研究表明,长期开垦可以导致黑土pH和有机碳含量下降,使得微生物呼吸释放的CO_(2)减少,氮矿化能力降低,而氮肥的大量施用可促进硝化作用的发生和好气条件下N_(2)O的排放,但在水分含量相对较高时,N_(2)O排放量可能低于荒地土壤。