东北地理所在长期秸秆还田影响黑土有机质含量及化学组成方面取得进展
作者：海伦站 更新时间：2021-10-28
对于高强度利用的农田生态系统，秸秆还田被认为是提升土壤有机碳、改善土壤肥力的有效措施。基于全球数据的Meta分析表明，连续12年的秸秆还田后土壤有机碳将达到饱和状态，因此，要揭示连续秸秆还田条件下土壤有机碳的动态变化规律，需开展长期的田间动态观测。
黑龙江海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站（以下简称“海伦站”）研究人员以海伦站长期监测样地为研究平台，通过长期连续监测，揭示了玉米-大豆轮作条件下，长期秸秆还田（15年）期间黑土农田土壤有机碳含量、13C同位素自然丰度，以及土壤有机质化学组成的动态变化规律。研究结果显示，在连续15年施用化肥和秸秆还田条件下，黑土有机碳含量提升了14.2%；不施肥、单施化肥和化肥+秸秆还田3个处理下，土壤有机碳的δ13C值均逐渐升高，且与玉米残体的累计碳投入呈显著正相关；秸秆还田处理显著提高了土壤活性有机碳组分（包括微生物量碳、水溶性有机碳、轻组有机碳、易氧化有机碳和颗粒有机碳）的含量及其比例；傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析发现，随着持续地秸秆还田，黑土农田土壤有机质脂族吸收峰的相对强度逐渐增强，而芳香族吸收峰的相对强度逐渐减弱。研究结果表明，玉米-大豆轮作制度下，黑土农田玉米残体对土壤有机碳的贡献高于大豆残体，长期秸秆还田不仅可提高黑土有机碳及其活性组分的含量，还会改变土壤有机质的化学组成，导致其腐质化程度逐渐降低。
图1 土壤有机碳含量及其与累计碳投入的相关性
（NF：无肥、NPK：化肥、NPKS：化肥+秸秆还田，下同）
图2 土壤有机碳的δ13C值以及δ13C值与累计玉米碳投入的相关性
图3 土壤在2920, 1620, 1530 和1159 ㎡1处的红外光谱吸收峰面积
相关研究成果发表在土壤学Top期刊Soil & Tillage Research上, 海伦站郝翔翔高级工程师为第一作者，李禄军和韩晓增研究员为共同通讯作者。研究得到国家自然科学基金、中国科学院基础前沿科学研究计划从0到1原始创新项目、中国科学院战略性先导科技专项等项目的资助。
论文信息：Xiangxiang Hao, Xiaozeng Han, Shouyu Wang, Lu-Jun Li. Dynamics and composition of soil organic carbon in response to 15 years of straw return in a Mollisol. Soil & Tillage Research, 2022, 215, 105221.
相关研究成果发表在土壤学Top期刊Soil & Tillage Research上, 海伦站郝翔翔高级工程师为第一作者，李禄军和韩晓增研究员为共同通讯作者。研究得到国家自然科学基金、中国科学院基础前沿科学研究计划从0到1原始创新项目、中国科学院战略性先导科技专项等项目的资助。
论文信息：Xiangxiang Hao, Xiaozeng Han, Shouyu Wang, Lu-Jun Li. Dynamics and composition of soil organic carbon in response to 15 years of straw return in a Mollisol. Soil & Tillage Research, 2022, 215, 105221.