氮-磷添加對稻田土壤碳周轉(zhuǎn)的生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)調(diào)控機(jī)制.pdf

1、稻田土壤碳(C)循環(huán)及C固定的效率取決于氮、磷(N、P)等關(guān)鍵養(yǎng)分元素的輸入量和有效性，以及C、N、P元素計(jì)量比，并受土壤微生物對元素利用的生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)調(diào)控。因此，開展典型稻田土壤外源C周轉(zhuǎn)與養(yǎng)分元素供應(yīng)耦合關(guān)系的研究，闡明N、P養(yǎng)分元素對稻田土壤C周轉(zhuǎn)的作用機(jī)制，揭示稻田土壤C周轉(zhuǎn)的生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)調(diào)控機(jī)制，為提高稻田土壤生產(chǎn)力與固碳潛力以及減少溫室氣體排放等提供重要的科學(xué)依據(jù)。
　　本研究運(yùn)用13C、15N同位素雙標(biāo)記示蹤技術(shù)

2、，以亞熱帶典型水稻土作為研究對象，選取葡萄糖作為新鮮有機(jī)質(zhì)，(NH4)2SO4作為氮源，NaH2PO4作為磷源，處理如下:(1)對照(CK)，(2)土+葡萄糖(Glu)，(3)土+葡萄糖+氮(Glu+N)，(4)土+葡萄糖+磷(Glu+P)，(5)土+葡萄糖+氮、磷（Glu+NP）。研究不同養(yǎng)分元素計(jì)量比下，稻田土壤外源C的轉(zhuǎn)化與分配特征，C、N、P耦合關(guān)系及土壤C、N、P循環(huán)的相關(guān)功能酶活性變化。以此明確N、P添加對稻田土壤碳周轉(zhuǎn)的生

3、態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)調(diào)控機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)稻田土壤外源C的歸宿主要包括三方面:1）CO2、CH4等氣體;2）殘留于土壤水溶液中的DOC;3）SOC。100d培養(yǎng)結(jié)束后，58.6％～63.6％的葡萄糖-C以CO2、CH4釋放，葡萄糖-C的礦化率大小為:Glu+N＞Glu+NP＞Glu＞Glu+P;以DOC形式殘留于水溶液的葡萄糖-C幾乎為零;14.6％～16.3％的葡萄糖-C最終固存于土壤SOC。外源C的輸入對促進(jìn)土壤原有

4、有機(jī)質(zhì)的分解（正激發(fā)效應(yīng)），養(yǎng)分元素的添加增強(qiáng)了正激發(fā)效應(yīng)。
　　(2)外源N在稻田土壤中快速轉(zhuǎn)化，比較培養(yǎng)5d和100 d時(shí)外源N的分配，Glu+N處理的水溶液NH4+-15N比例由10.7％降至4.22％，水溶液15DON比例基本不變，土壤NH4+-15N比例增加4.41％，15MBN比例由16.5％下降至8.01％，土壤15DON比例增加2.17％;Glu+NP處理的水溶液NH4+-15N比例由7.72％減少至0.03％，水

5、溶液15DON比例增加2.97％，土壤NH4+-15N則由38.4％下降至20.7％，15MBN增加15.5％，土壤15DON比例基本不變。輸入外源P處理使土壤Olsen-P濃度顯著高于無外源P添加處理，且Olsen-P與MBP均隨時(shí)間逐漸減小。
　　(3)土壤C、N、P循環(huán)的相關(guān)功能酶活性(β-1，4-葡萄糖苷酶(β-Glu)，β-1，4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(N-Ac)和磷酸酶(Phos))符合Michaelise-Mente

6、n模型。相比于CK，各處理的β-1，4-葡萄糖苷酶的最大酶活性潛勢(Vmax)提高了1.88％～36.1％，β-1，4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶的Vmax提高了8.64％～62.3％。β-1，4-葡萄糖苷酶和β-1，4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶的活性呈極顯著正相關(guān)(R2=0.71，p＜0.01)。外源P的輸入使磷酸酶的Vmax低于未添加P處理，但增加了β-1，4-葡萄糖苷酶和β-1，4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶的活性。
　　(4)外源C、N、