两种绿肥腐解及其碳氮养分释放动态特征

薄晶晶, 王俊 , 付鑫

两种绿肥腐解及其碳氮养分释放动态特征

薄晶晶, 王俊*, 付鑫

西北大学城市与环境学院, 西安 710127

为探究长武怀豆和黑麦草两种绿肥在黄土旱塬区农田土壤中的腐解状况, 应用尼龙网袋法研究了在不同氮肥条件下两种绿肥翻埋后的腐解规律碳、氮养分释放特征及其对土壤耕层有机碳、全氮影响。试验设计施氮区长武怀豆(N1B)、施氮区黑麦草(N1R)、施氮区裸地(N1CK)、不施氮区长武怀豆(N0B)、不施氮区黑麦草(N0R)、不施氮区裸地(N0CK)共6个处理。结果表明: 0—105天是长武怀豆、黑麦草腐解的快速上升时期, 105—238天进入缓慢腐解阶段, 238—281天为中低速增长时期, 试验结束时(281天)N1B、N0B、N1R、N0R的累积腐解率分别达到83.84%、82.64%、81.91%和81.04%。绿肥碳、氮均在翻埋后快速释放, 其中碳在33天累积释放率达70.04 %—74.13%, 而氮在前15天释放较快, 累积释放率为49.50%—60.04%。在0—20 cm土层各处理间土壤有机碳含量无显著差异, 但翻埋绿肥显著提高了土壤全氮含量: 与裸地对照相比, 翻压长武怀豆能使土壤0—20 cm土层氮含量提高40.57%—41.51%; 而翻压黑麦草可提高18.87%—19.81%。农田施肥管理能在腐解前期加快绿肥腐解及氮释放速率, 却不影响土壤氮累积。长武怀豆更适合作为该地区土壤培肥夏闲绿肥的选择。

绿肥; 腐解; 碳、氮养分释放特征

0 前言

差异如何呢壤耕层有机碳全氮的影响是豆伟了同科属填闲作物翻压腐解状况，明确翻压威率源，同时在于黄土旱塬区是我国西北地区的主要农业区, 在当地通常施用氮肥以提高土壤肥力实现粮食增产[1]。为发展生态农业, 减少氮肥引发的环境问题, 利用夏闲种植绿肥成为有效改善土壤肥力的重要手段[2]。土壤碳氮循环是土壤肥力的基础, 翻压绿肥对土壤耕层碳氮影响具有重要意义。相关研究指出, 翻压紫云英、苜蓿等残体后土壤表层有机碳、氮含量均明显增加[3]。身影响特征及对土壤陪不同绿肥因作物本身碳氮含量不同, 腐解特征及碳氮释放存在明显差异[4-5]。豆科作物在腐解速率及养分释放与非豆科作物也存在较大差异[6-8]。有学者认为, 豆科作物因具有固碳作用, 肥力价值最高[9]。研究表明, 连续翻压大豆、怀豆等豆科作物后, 土壤全氮含量会显著提高[2], 而冬牧70、黑麦草等非豆科绿肥翻压后能大幅度地增加土壤有机质[10]。绿肥的矿化不仅与自身组成有重要关系, 还与土壤肥力水平密切相关[11]。土壤供氮水平影响土壤氮素累积, 土壤供氮量高, 氮的固持作用也会相应变大, 其碳氮比也会相应发生变化[12]。在该地区, 农田种植区常常通过施加氮肥以促进土壤肥力提高, 氮肥管理对绿肥腐解是否有影响及不同科属绿肥在腐解过程中消耗氮肥影响土壤氮素累积的程度是否相同？绿肥作为重要的有机肥源, 了解其腐解过程及土壤肥力与其碳氮释放规律是合理利用绿肥进行作物种植的基础。目前该地区绿肥研究已取得一定的科研成果, 但研究成果多数集中于研究冬小麦种植区豆科作物的腐解特征。由于小麦在生长期间也会对土壤水热情况造成一定影响, 这使得对绿肥自身腐解及碳氮释放规律的研究还不够确切[13-14]。为模拟农田施肥管理下绿肥的腐解状况, 本试验采用尼龙网袋法[15]对长武怀豆和黑麦草两种绿肥腐解及碳氮释放动态进行了研究, 旨在分析不同绿肥的腐解状况, 明确翻压绿肥及施氮管理对土壤耕层有机碳和全氮的影响, 为夏闲绿肥种植系统的科学管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验于2016年9月至2017年6月在中国科学院长武农业生态试验站(107°45′ E, 35°13′ N)进行。该地属暖温带半湿润半干旱大陆性季风气候, 年均温度为9.1 ℃, 无霜期为171 d。供试土壤为粘黑垆土, 土质疏松, 土层深厚。布设试验前0—20 cm土层土壤有机碳含量为8.44g·kg-1, 全氮含量为1.17 g·kg-1, pH为8.3。试验期间气温与降雨量如图1所示。

1.2 试验设计

尼龙网布透气性较好, 对水热传递的影响较小, 特别适用于旱地土壤中有机物的分解速率及养分释放研究, 因此本试验采用尼龙袋法研究不同氮肥条件下长武怀豆与黑麦草的腐解特征。试验设置土壤不施氮区(N0)和土壤施氮区(N1), 施氮量为90 kg·hm-2(氮肥于绿肥翻压前一周施入), 每区分别设计翻埋长武怀豆(B)、黑麦草(R)及休闲裸地作为空白对照(CK), 共6个处理, 各重复3次。

图1 试验期间气温与降水

Figure 1 Air temperature and precipitation during the study period

供试绿肥于2016年6月30日生态试验站分区种植, 在9月15日收获。待绿肥收获后, 选取一定长势、色泽均匀的长武怀豆、黑麦草的地上部分,去除暗黄的植株后洗净烘干, 剪成约2厘米样段混匀。均称取15.00 g, 装入长20 cm宽15 cm规格为200目的尼龙网袋中, 封口备用, 分别于2016年9月21日进行田间模拟试验, 在相应小区内翻压绿肥, 深度为10 cm, 还田量约为9000 kg·ha-1。同时在翻压绿肥区埋设尼龙网袋, 深度为10 cm, 间距为20 cm, 均水平放置且无重叠, 用于绿肥腐解速率及碳氮释放变化的测定。各小区均无后季作物生长。

1.3 测定项目与方法

分别于翻压后第0、3、6、9、15、21、33、45、63、81、105、171、238、267、281天采集尼龙网袋及尼龙网袋翻埋点10—20 cm土壤样品。所有采样工作均在一天内完成, 采样方法为随机采样。尼龙网袋植株残体样品采集后去除表面泥土与杂物, 洗净后70 ℃下烘干至恒重, 测定腐解率[16-17], 并采用EA3000元素分析仪测定植株残体有机碳和全氮含量。土壤样品去除植物残体和石块后, 在阴凉处风干, 过0.15 mm筛, 采用EA 3000元素分析仪测定土壤有机碳(用HCl去除无机碳)和全氮含量[18-19]。

1.4 相关公式计算

累积腐解率(%)=(M-M)/M´100% (1)

腐解速率(g·d-1)= (Mt-M)/(T-T) (2)

养分累积释放率=(C´M-C´M)/(C´M)´100% (3)

养分累积释放量(mg)=C´M-C´M(4)

养分释放速率(g·d-1)= (C´M-C´M) / (T-T) (5)

式中,C为绿肥初始养分含量,C为绿肥时刻养分含量;M为绿肥初始干物质的量(g);M为时刻绿肥干物质质量(g);T为时刻的天数, 1000为转换系数[7]。

1.5 数据处理方法

采用Microsoft Excel 2010和Sigmaplot 12.5进行数据处理和制图, 统计分析采用Spss 19.0。

2 结果与分析

2.1 绿肥腐解特征

绿肥翻埋后, 累积腐解率呈“快速上升—缓慢增加—中低速增长”的倒“S”形。其腐解过程主要分为三个阶段: 第一阶段即0—105天为绿肥腐解的“快速上升”时期, 第105天时, N1B、N0B、N1R、N0R的累积腐解率分别为66.40%、66.00%、61.96%、60.64%, 释放速约为5—10 mg·d-1; 在此阶段内0-15天腐解最快, 各处理腐解速率均在200 mg·d-1以上。第105—238天为“缓慢增加”阶段, 此阶段累积腐解率仍维持在60—65%左右, 第238天N1B、N0B、N1R、N0R的累积腐解率分别为65.22%、63.13%、55.96%、52.51%, 释放速率维持在5 mg·d-1左右, 累积腐解率较105天分别增加了0.78%、0.46%、2.64%和3.18%。第三阶段即238—281天为“中低速增长”阶段, 第281天时N1B、N0B、N1R、N0R的累积腐解率分别达到83.84%、82.64%、81.91%和81.04%; 腐解速率为70—90 mg·d-1左右; 累积腐解率238天提高了21.66%、16.18%、17.31%和17.22%。

图2 绿肥累积腐解率

Figure 2 The accumulative decomposition rate of the green manures

图3 绿肥腐解速率

Figure 3 The decomposition rate of the green manures

表1 不同处理绿肥腐解速率与平均气温和降水的回归方程

在“快速上升”时期, 同一施氮条件下长武怀豆腐解要快于黑麦草, 且差异显著(<0.05)。同时氮肥的添加对腐解有显著影响, 同一绿肥在施氮区比在不施氮肥区腐解更快。

相关性分析结果表明(表1), 绿肥腐解速率与气温之间呈显著正相关关系, 气温可以解释44— 96%的绿肥腐解速率变化。降雨量与腐解速率间的相关关系并不明确, 仅能解释7—9%的腐解速率变化。

2.2 碳释放特征

碳在翻压后33天内快速释放, 第33天N1B、N0B、N1R、N0R的碳累积释放率分别为74.13%、73.57 %、70.46%和70.04 %; 相应的碳累积释放量为4.64 g、4.41 g、2.96 g和2.84 g; 相应的释放速率为19.02 mg·d-1、20.97 mg·d-1、8.56 mg·d-1和10.21 mg·d-1。第33—238天为碳的缓慢释放阶段, 累积释放率维持在70—80%左右, 第238天时N1B、N0B、N1R、N0R的碳累积释放率分别为78.70%、75.33%、81.34%、79.97%, 相应的碳累积释放量分别为4.92 g、4.85 g、3.28 g和3.22 g, 释放速率均为1.10 mg·d-1左右。第238—281天这一阶段的碳释放速率较上一阶段有明显增长, 试验结束时各处理碳释放率可达90%。

同一施氮条件下, 长武怀豆的碳累积释放量远远超出黑麦草, 但长武怀豆与黑麦草的碳释放速率仅在碳释放的快速时期(0—33天)具有显著差异(<0.05); 添加氮肥对碳素释放影响不大。

2.3 氮释放特征

氮应24 氮释放速不显著。el绿肥翻埋后0—15天为绿肥氮的快速释放时期, 第15天N1B、N0B、N1R、N0R氮累积释放率分别为60.04%、57.19%、53.10%和49.50%; 相应的氮累积释放量分别为0.25 g、0.24 g、0.09 g和0.08 g; 相应的氮释放速率为8.25 mg·d-1、7.65 mg·d-1、2.64 mg·d-1和2.24 mg·d-1。第15—238天氮素释放速率较之前缓慢, 释放速率小于3 mg·d-1。第238天时, N1B、N0B、N1R、N0R的氮累积释放率为 76.18 %、75.33 %、74.25%、72.41%, 相应的氮累积释放量分别为0.32 g、0.32 g、0.12 g和0.12 g, 释放速率分别为0.09 mg·d-1、0.10 mg·d-1、0.10mg·d-1和0.06 mg·d-1; 氮累积释放量和氮累积释放率均表现为N1B>N0B>N1R> N0R, 且差异显著(<0.05)。随着后续试验的进行, 氮释放速率也略有增加, 至第281天各绿肥氮累积释放率均达到了85%。由图5可以看出, 不论施氮与否, 在同一时间氮累积释放率和氮释放速率均表现为翻埋长武怀豆显著高于翻埋黑麦草(<0.05), 这说明绿肥本身氮含量能够显著影响氮释放, 氮肥的添加同样能促进氮素释放。

图4 绿肥碳释放动态

Figure 4 Dynamics of C release by green manures

2.4 绿肥C/N值

绿肥C/N比在试验期间有很大变化, 绿肥翻埋后C/N先迅速下降, 2—3周达到最低值后又缓慢增长至基本不变。试验布设前长武怀豆的有机碳含量为417.04g·kg-1, 全氮为28.31 g·kg-1, C/N值为14.74; 黑麦草有机碳为268.44g·kg-1, 全氮为10.07 g·kg-1, C/N值为25.08。在试验开始后的第21天N1B、N0B的C/N迅速下降至最低值分别至12.15、12.52, 之后缓慢增长至第281天分别为13.86和13.82。N1R在第15天C/N减至最小为17.03, N0R则在21天值最小为17.34。N1R、N0R均在达到极值后又缓慢增加至基本不变, 试验结束时分别为17.54和17.97。无论施氮与否, 黑麦草C/N先迅速下降, 维持在17左右; 而长武怀豆初始C/N值不高, 其下降并不明显保持在13左右, 但其C/N比始终小于黑麦草。

2.5 土壤有机碳、全氮变化特征

分析可知, 在0—20 cm各土层中, 不同处理方式间土壤有机碳含量无显著差异, 且各处理10— 20 cm有机碳含量均略低于0—10 cm土层。与CK相比, 翻压绿肥提高了土壤全氮含量, 各处理10—20cm土层含量均略高于0—10 cm土层。0—10 cm土层中N1B、N0B、N1R、N0R分别较裸地对照处理提高了52.57%、51.54%、24.74%和33.71%(<0.05); 10—20 cm土层则分别为32.17%、30.43%、14.78%和13.91% (<0.05)。分别对比N1B、N0B, N1R、N0R, N1CK、N0CK发现添加氮肥对土壤氮素累积影响不大。总体而言, 翻压长武怀豆能使土壤0—20 cm土层氮含量提高40.57%—41.51%; 而翻压黑麦草可使土壤含氮量提高18.87%—19.81%。

图5 绿肥氮释放动态

Figure 5 Dynamics of N release by green manures

图6 绿肥C/N变化动态

Figure 6 Dynamics of C/N ratios for green manures

表2 不同处理土壤有机碳、全氮含量(g· kg-1)

注： 表中B为长武怀豆处理, R为黑麦草处理, CK为裸地对照处理; N1为施氮水平90 kg· hm-2, N0为施氮水平0 kg· hm-2。小写字母表示各处理间差异达到5%显著水平。

3 讨论

绿肥翻埋后均在前105天快速腐解, 在第105—238天进入缓慢腐解阶段, 在第238—281天腐解速度略有增加, 至第281天时各处理累积腐解率均超过了80%, 这与潘福霞、牟小翎等[20-21]的研究结果相近。长武怀豆和黑麦草累积腐解率均呈现“快速上升—缓慢增加—中低速增长”的趋势, 一方面这可能是因为腐解前期水溶性有机物多糖、氨基酸、有机酸等物质易于被微生物利用, 这些可溶性物质为微生物活动提供了大量的能源和养分, 促进绿肥腐解[22]; 随着腐解时间推移, 绿肥中难分解的纤维素和木质素等组分的比例不断升高, 腐解速率随之变慢[23]。另一方面, 温度和水分是影响腐解的重要因素[24-25], 随着大部分氮素已分解, 气温低降水少等环境因素降低了作物的腐解速度。天气转暖后气温升高、降水增多加快了微生物对绿肥的分解[26], 各处理腐解又会出现一定差异。匡恩俊等[17]对大豆秸秆腐解的研究表明, 在翻埋后的前两个月秸秆分解较快, 且腐解速率达到26.4%。而本研究中绿肥腐解速率较低, 这或许与研究作物类型及研究区气候的差异等相关, 本研究在绿肥翻埋后由于气温较低且降水少, 腐解较慢。

同一施氮条件下, 在“快速上升”时期长武怀豆的腐解速率显著高于黑麦草(<0.05), 这与作物腐解一般表现为豆科高于禾本科[27]相吻合, 黑麦草为禾本科作物, 翻埋后大量能源物质(碳源)会刺激微生物迅速活动, 导致有效氮被微生物固持[28], 影响腐解速度。试验后期, 长武怀豆和黑麦草腐解速率均表现为施氮处理高于不施氮处理, 这也许与氮肥为其提供了相对充足的氮源, 为微生物提供了充足能量有密切联系。在试验后期, 可能由于氮肥效应逐渐减弱, 与前期相比影响不再明显。

在本研究中, 无论是长武怀豆还是黑麦草碳氮养分均在试验前期释放量较高, 在最初的15天碳的释放率为63.00%—68.16%, 氮释放率为49.50%— 60.04 %。辛国荣等[29]通过对黑麦草-水稻系统研究发现, 在10天后近39—50%的碳、氮被释放; 董浩[30]等翻压二月兰、毛苕子后表明碳在最初的28天快速释放, 氮在7天内快速释放; 邓小华等[31]指出禾本科绿肥的氮累积释放率要低于豆科, 这些结论均与本研究一致。本试验中氮累积释放率和释放速率均表现为N1B>N0B>N1R>N0R(<0.05), 这大概是长武怀豆作为豆科作物本身具有较强的固氮能力, 氮含量比较高, 翻压后氮素能很快被释放[32]。在快速腐解时期, 氮肥添加能够满足微生物对养分需求, 促进绿肥氮释放[33]。

作物碳氮比与作物腐解速率有一定关系, 研究表明碳氮比小的作物更易于腐解[34], 因此研究作物碳氮比变化是作物腐解的重要内容。由试验基本状况可知, 长武怀豆的初始碳氮比(14.74)小于黑麦草碳氮比(25.08), 更易于腐解。绿肥翻埋后整体碳氮比小于初始碳氮比, 翻埋后碳氮比先迅速减小后到最小值后又缓慢增长, 这也会影响作物腐解。同一绿肥在不同氮肥条件下碳氮比值变化无显著差异说明氮肥对其碳氮比影响较小。在翻埋一周内俩种绿肥碳氮比均迅速下降, 表明一周内氮的释放速率大于碳的释放速率。

本研究中, 翻埋绿肥对土壤有机碳变化影响较小, 一方面可能因为腐解过程中大部分绿肥碳化为CO2释放出来, 仅有少量的碳化为土壤有机碳[35], 另一方面土壤有机碳储存量高, 不易在短时间内变化。氮肥施加对土壤氮含量影响较小, 一是因为试验周期较短, 氮肥效应或许只有在长期施肥中才能体现; 二是施加化肥土壤有机碳、氮库会保持稳定或小幅度波动, 土壤施氮区含氮量高于未施氮处理并不一定是化肥残留的累积结果[2]。翻压长武怀豆对增加土壤氮含量效果要好于黑麦草, 这与豆科作物含氮量高, 翻压后氮素释放能有效地补充土壤氮库有关[32]。翻压绿肥能使土壤耕层土壤氮含量显著增加, 可见翻压绿肥对提高黄土旱塬区土壤氮累积具有重要意义。

4 结论

通过对黄土旱塬区两种不同绿肥腐解及碳氮释放规律的研究可以发现, 绿肥作为有机肥源翻压后经281天翻压后累积腐解率能达到80%, 且碳、氮释放速率分别可达90%和85%以上。长武怀豆的腐解速率、累积腐解率均高于黑麦草, 其氮释放也相对较快, 但两者碳释放仅在快速释放时期有差异。翻埋绿肥能显著提高土壤耕层氮累积且长武怀豆的效果要比黑麦草更明显。与氮肥投入相比, 绿肥作为有机肥料可以持续有效地为土壤提供氮素且配施氮肥效果更好。翻压长武怀豆能够改善土壤耕层养分状况, 可能更适合作为该地区土壤培肥的有效措施。

[1] 朱兆良. 中国土壤氮素研究[J]. 土壤学报, 2008, 45(5): 778–783.

[2] 杜威, 王紫泉, 和文祥, 等. 豆科绿肥对渭北旱塬土壤养分及生态化学计量学特征影响[J]. 土壤学报, 2017, (4): 999–1008.

[3] 赵琳. 生物固氮与生态农业[J]. 江西农业学报, 2006, 18(5): 166–168.

[4] 白金顺, 曹卫东, 樊媛媛, 等. 苏南稻田4种冬绿肥养分特性及对翻压前土壤无机氮的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(2): 413–419.

[5] 宁东峰, 马卫萍, 孙文彦, 等. 华北地区棉田翻压冬绿肥腐解及养分释放规律研究[J]. 华北农学报, 2011, 26(6): 164–167.

[6] 吕鹏超, 梁斌, 隋方功, 等. 不同绿肥秸秆养分释放规律的研究[J]. 作物杂志, 2015(4): 130–134.

[7] 赵娜, 赵护兵, 鱼昌为, 等. 旱地豆科绿肥腐解及养分释放动态研究[J]. 植物营养与肥料学报, 2011, 17(5): 1179– 1187.

[8] 常帅, 闫慧峰, 杨举田, 等. 两种禾本科冬绿肥生长规律及腐解特征比较[J]. 中国土壤与肥料, 2015, 1: 1179– 1187.

[9] 赵秋, 高贤彪, 宁晓光, 等. 华北地区春玉米-冬绿肥轮作对碳、氮蓄积和土壤养分以及微生物的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(4): 1005–1011.

[10] 赵炯平, 邓小华, 江智敏, 等. 不同绿肥翻压还土后植烟土壤主要养分动态变化[J]. 作物研究, 2015(2): 161–165.

[11] 李世清, 李生秀. 有机物料在维持土壤微生物体氮库中的作用[J]. 生态学报, 2001, 21(1): 136–142.

[12] 梅笑漫. 生物固氮研究中的几个热点问题[J]. 生物学杂志, 2002, 18(4): 7–9.

[13] 张达斌, 姚鹏伟, 李婧, 等. 豆科绿肥及施氮量对旱地麦田土壤主要肥力性状的影响[J]. 生态学报, 2013, 33(7): 2272–2281.

[14] 姚鹏伟, 张达斌, 王峥, 等. 豆科绿肥养分累积规律及其对后茬小麦生长和产量的影响[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2014, 42(3): 111–117.

[15] 林心雄, 吴顺龄, 车玉萍. 干旱和半干润地区测定有机物分解速率的尼龙袋法[J]. 土壤, 1992, 24(6): 315–318.

[16] 张静, 邹雨坤, 李光义, 等. 不同还田方式下菠萝茎叶腐解及养分释放特征研究[J]. 华北农学报, 2016, 31(s1): 306–310.

[17] 匡恩俊. 不同还田方式下大豆秸秆腐解特征研究[J]. 大豆科学, 2010, 29(3): 479–482.

[18] AZIZ I, MAHMOOD T, ISLAM K R. Effect of long term no-till and conventional tillage practices on soil quality[J]. Soil and Tillage Research, 2013, 131(7): 28–35.

[19] 王巧环, 任玉芬, 孟龄, 等. 元素分析仪同时测定土壤中全氮和有机碳[J]. 分析试验室, 2013, 10(10): 41–45.

[20] 潘福霞, 鲁剑巍, 刘威, 等. 三种不同绿肥的腐解和养分释放特征研究[J]. 植物营养与肥料学报, 2011, 17(1): 216–223.

[21] 牟小翎, 董浩, 夏光利, 等. 两种不同绿肥作物的腐解及养分释放特征研究[J]. 山东农业科学, 2015(9): 94–97.

[22] LUPWAYI N Z, CLAYTON G W, O DONNOVAN J T, et al. Decomposition of crop residues under conventional and zero tillage[J]. Canadian Journal of Soil Science, 2004, 84(4): 403–410.

[23] 何念祖, 朱炳良. 面施和深施对秸秆中氮磷钾释放的影响[J]. 土壤通报, 1995(增刊): 40–42.

[24] VAN SCHöLL L, VAN DAM A M, LEFFELAAR P A. Minerali­sation of nitrogen from an incorporated catch crop at low temperatures: experiment and simulation[J]. Plant and Soil, 1997, 188(2): 211–219.

[25] 梅丽. 几种绿肥作物种植技术及养分释放特性研究[D]. 武汉: 华中农业大学, 2012.

[26] 崔志强, 李宪利, 崔天舒. 果园绿肥腐解及养分释放动态研究[J]. 中国农学通报, 2014, 30(22): 121–127.

[27] 李增强, 王建红, 张贤, 等. 绿肥腐解及养分释放过程研究进展[J]. 中国土壤与肥料, 2017(4): 8–16.

[28] 鲁彩艳, 陈欣. 不同施肥处理土壤及不同C/N比有机物料中有机N的矿化进程[J]. 土壤通报, 2003, 34(4): 267–270.

[29] 辛国荣, 杨中艺. "黑麦草-水稻"草田轮作系统研究Ⅶ黑麦草残留物的田间分解及营养元素的释放动态[J]. 草业学报, 2004, 13(3): 80–84.

[30] 董浩, 朱国梁, 夏光利, 等. 2种不同绿肥作物的腐解及养分释放特征研究(英文)[J]. Agricultural Science and Technology, 2016, 17(8): 1875–1878.

[31] 邓小华, 石楠, 周米良, 等. 不同种类绿肥翻压对植烟土壤理化性状的影响[J]. 烟草科技, 2015(2) : 7–10, 20.

[32] 曹卫东, 黄鸿翔. 关于我国恢复和发展绿肥若干问题的思考[J]. 中国土壤与肥料, 2009(4): 1–3.

[33] SAIYA-CORK K R, SINSABAUGH R L, ZAK D R. The effects of long term nitrogen deposition on extracellular enzyme activity in an Acer saccharum, forest soil[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2002, 34(9): 1309–1315.

[34] SARKODIE-ADDO J, LEE H C, BAGES E M. Nitrous oxide emissions after application of inorganic fertilizer and incorporation of green manure residues[J]. Soil Use and Management, 2010, 19(4): 331–339.

[35] WILLIAMS M A, MYROLD D D, BOTTOMLEY P J. Distribution and fate of 13 C-labeled root and straw residues from ryegrass and crimson clover in soil under western Oregon field conditions[J]. Biology and Fertility of Soils, 2006, 42(6): 523–531.

Decomposition and carbon nitrogen nutrient releases of twogreen manures

BO Jingjing, WANG Jun*, FU Xin

College of Urban and Environmental Science, Northwest University, Xi’an 710127, China

To explore the decomposition of Changwu bean and ryegrass in the Loess Plateau, the nylon mesh bags method was used to study the decomposition and carbon nitrogen nutrient release characteristics under different nitrogen applications. Six treatments were included as Changwu bean with nitrogen (N1B), ryegrass with nitrogen (N1R), no green manures with nitrogen (N1CK), Changwu bean without nitrogen (N0B), ryegrass without nitrogen (N0R) and no green manures without nitrogen (N0CK). Green manures decayed quickly during the first 0-105 days after being incorporated and then tended to be stable during 105-238 days until 238days with medium-low growthafter being incorporated. The accumulation decomposition rate was 83.84%, 82.64%, 81.91%, 82.64% for N1B, N0B, N1R, N0R on the 281 days after being incorporated, respectively. Green manures nutrient also released quickly in the early stage of decomposition. The accumulative releasing rate of C ranged 70.04 %, 74.13% just after the first 33 days. Meanwhile, the accumulative releasing rate of N reached 49.50%, 60.04% in the first 15 days. Compared with the control without green manures, incorporated green manures did not affect soil organic C but increased soil N supply. Incorporating Changwu bean and ryegrass increased soil total N by 40.57%-41.51% and 18.87%-19.81%at 10-20cm depths, respectively. Application of N fertilizer could enhance the decaying process and nutrients releasing of green manures in the early stage of decomposition but had no effect on soil N supply. Changwu bean is more suitable to be choice for increase the soil fertility in this area.

green manures; decomposition; nutrient release

10.14108/j.cnki.1008-8873.2019.06.006

K903

A

1008-8873(2019)06-037-09

2017-11-28;

2018-11-12

国家自然科学基金(31570440, 31270484)

薄晶晶(1992—), 女, 在读硕士研究生, 主要从事旱作农田生态学生态研究, E-mail: bojingjing123123@126.com

王俊(1974—), 男, 教授, 博士生导师, 主要从事旱作农田生态系统持续管理方面研究, E-mail: wangj@nwu.edu.cn.

薄晶晶, 王俊, 付鑫. 两种绿肥腐解及其碳氮养分释放动态特征[J]. 生态科学, 2019, 38(6): 37–45.

BO Jingjing, WANG Jun, FU Xin. Decomposition and carbon nitrogen nutrient releases of green manures[J]. Ecological Science, 2019, 38(6): 37–45.