秸秆与牛粪还田配施氮素对砂姜黑土有机碳矿化及固持的影响OA
Effects of straw and cattle manure return with nitrogen fertilization on lime concretion black soil carbon pool mineralization and sequestration
为探究玉米秸秆与牛粪还田配施氮素对砂姜黑土有机碳矿化与固持的调控机制,比较不同还田处理下土壤有机碳矿化与固持特征的差异,以实现土壤固碳与提高农业可持续性的双重目标.通过80d的室内恒温培养试验,利用双指数模型对有机碳矿化数据进行拟合,分别剖析牛粪(CD0)、秸秆(CS0)及其组合(CC0)在还田时施加氮素对土壤碳周转的影响.结果表明,秸秆腐解过程中添加牛粪与氮素可有效缓解微生物的氮限制,提高微生物熵(qMB),同时促进土壤碳的初期矿化.80 d培养结束后,与未施氮的处理相比,施氮处理的CO2-C累积释放量显著提高,且土壤有机碳含量并未显著下降.基于双指数模型的非线性回归分析,氮素添加下秸秆与牛粪混合施用(NCC)处理在维持最高惰性碳比例(63.9%)的同时保持最低的分解速率(k2=0.001 d-1),显著提升土壤潜在矿化碳库总量(C1+C2)至4149.1 mg/kg,较不施氮处理下秸秆与牛粪混合施用(CC)提高23.3%.与CC处理相比,NCC处理的活性碳库(C1)和惰性碳库(C2)可分别显著增加28.8%和137.9%(P<0.05).研究表明,牛粪、秸秆与氮素可共同调控微生物活动与碳库重分配,降低碳库周转频率,促进惰性碳组分积累,增强土壤碳的稳定性.
To elucidate the critical role of combined maize straw,cattle manure,and nitrogen application in regulating soil organic carbon(SOC)mineralization and stabilization in lime concretion black soil,an 80 d constant-temperature incubation experiment was conducted.A double-exponential model was applied to fit SOC mineralization dynamics under treatments of cattle manure(CD0),straw(CS0),and their combination(CC0)with or without nitrogen input.Nitrogen addition with straw-manure incorporation effectively alleviated microbial nitrogen limitation,enhanced microbial entropy(qMB),and stimulated early-stage carbon mineralization.Despite enhancing cumulative CO2-C release by the end of incubation,nitrogen addition did not deplete SOC content,which remained stable.Model analysis indicated that nitrogen-amended straw-manure treatment(NCC)sustained the highest proportion of recalcitrant carbon(63.9%)while maintaining the lowest decomposition rate(k2=0.001 d-1).Moreover,the potential mineralizable carbon pool(C1+C2)reached 4149.1 mg/kg,a 23.3%increase compared with the non-nitrogen control(CC).Relative to CC,NCC significantly increased the labile(C1)and recalcitrant(C2)pools by 28.8%and 137.9%(P<0.05),respectively.These findings highlighted that the integrated application of cattle manure,straw,and nitrogen synergistically regulated microbial activity and carbon pool redistribution,suppressed turnover frequency,and promoted recalcitrant carbon accumulation.This strategy not only enhanced SOC stability,but also provided a sustainable pathway to reconcile agricultural productivity with long-term soil carbon sequestration.
张垚;童滢滢;程旭;陈晓辉;张云华;叶新新;章力干;贾舟;李硕
农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室/安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心/自然资源部江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室/安徽农业大学资源与环境学院,安徽 合肥 230036农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室/安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心/自然资源部江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室/安徽农业大学资源与环境学院,安徽 合肥 230036农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室/安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心/自然资源部江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室/安徽农业大学资源与环境学院,安徽 合肥 230036农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室/安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心/自然资源部江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室/安徽农业大学资源与环境学院,安徽 合肥 230036农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室/安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心/自然资源部江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室/安徽农业大学资源与环境学院,安徽 合肥 230036农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室/安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心/自然资源部江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室/安徽农业大学资源与环境学院,安徽 合肥 230036农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室/安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心/自然资源部江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室/安徽农业大学资源与环境学院,安徽 合肥 230036河北省农林科学院农业资源环境研究所/河北省肥料技术创新中心,河北 石家庄 050051农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室/安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心/自然资源部江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室/安徽农业大学资源与环境学院,安徽 合肥 230036
秸秆还田牛粪氮肥调控有机碳矿化碳库稳定
straw incorporationcattle manurenitrogen fertilizationcarbon mineralizationcarbon sequestration
《中国土壤与肥料》 2026 (7)
10-21,12
国家重点研发计划(2023YFD2302900)国家自然基金项目(32272821).
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