玉米秸秆还田对黑土土壤呼吸及碳库的影响研究

黑土是我国东北地区重要的土壤类型，东北黑土区是我国主要的粮食生产地区，土地肥沃，理化性质较好。但近年来，由于施肥不合理、管理不善、土壤侵蚀等人为和自然原因，导致土壤肥力水平下降，农田土壤退化较为严重，特别是土壤有机质下降导致土壤碳库萎缩。前人对于化肥和农家肥单施或配施，以及秸秆还田对农田黑土已开展了大量研究试验，然而，对于秸秆施加菌剂还田特别是秸秆腐熟后还田与农田黑土土壤碳库及碳库管理指数的相关研究较少。 本研究以东北黑土为研究对象，以玉米秸秆配施菌剂和秸秆腐熟处理后还田为主要处理方式，通过田间试验，与施用农肥处理等进行比较，探讨在不同菌剂处理方式下，对土壤呼吸及对土壤总有机碳(CTOC)、土壤活性碳(CA)、微生物碳(CMB)、矿化碳(CM)和碳库管理指数(CPMI)变化的影响，探明秸秆配施菌剂和秸秆腐熟条件下,对土壤碳库及碳库管理指数动态变化影响的规律，为在不同处理方法对土壤理化性质及碳库的影响，同时为固碳减排，增加土壤碳库寻找最佳培肥土壤方式提供依据。 结果表明，土壤呼吸速率的日变化和季节变化均遵循一定的规律，其中，腐熟秸秆处理下土壤呼吸速率的日变化与季节变化较为明显，不同处理间土壤呼吸速率差异显著。各处理农田土壤呼吸的季节变化均呈现出单峰型的变化趋势，其土壤呼吸均达到峰值后土壤呼吸呈现降低的趋势，至玉米成熟期时土壤呼吸速率达到最低。土壤呼吸与温度之间的关系显示10cm土层土壤比5cm土壤具有较高的温度敏感性，表明10cm土层温度是影响各处理土壤呼吸的主要因素。腐熟秸秆处理比液体菌剂处理的土壤呼吸相关性高，无秸秆处理较秸秆直接处理的相关性低。菌剂的施入对土壤呼吸有显著的影响，同时菌剂处理与腐熟秸秆处理对CTOC、CA、CMB、CM和CPMI均有促进作用。腐熟秸秆处理（FJ）的土壤CTOC、CA、CMB及其碳素有效率均高于秸秆直接还田(CK2)和无秸秆(CK1)处理，土壤碳库管理指数处理间差异达显著。秸秆还田配施不同菌剂处理提高了土壤不同形态碳素含量和碳库管理指数，较能改善黑土土壤有效碳库质量，更有效的培肥黑土土壤。