秸秆还田对黑土团聚体内有机碳红外光谱特征的影响OACSTPCD

研究短期不同秸秆还田方式对农田黑土不同粒径团聚体内有机碳含量和红外光谱特征的影响,为优化秸秆还田方式和提高农田生态系统土壤固碳潜力提供理论依据.基于建立在海伦站内的不同秸秆还田方式田间定位试验,试验共6种处理:(1)S0,翻耕20 cm,秸秆不还田;(2)S1,翻耕20 cm,半量秸秆(5 t·hm-2)还田;(3)S2,翻耕20 cm,全量秸秆(10 t·hm-2)还田;(4)S3,深翻35 cm,全量秸秆(10 t·hm-2)深混还田;(5)S4,免耕,全量秸秆(10 t·hm-2)覆盖还田;(6)S5,翻耕20 cm,全量秸秆(10 t·hm-2)燃烧后产物还田.利用水稳性团聚体分级和傅里叶红外光谱技术(FTIR)研究了不同秸秆还田方式下全土及各粒级团聚体内有机碳的含量和红外光谱特征.研究发现,与S0处理相比,不同秸秆还田方式不同程度的提升了黑土表层总有机碳含量,表现为S2>S1>S4>S5>S3>S0,各处理土壤中>2 mm和2～0.25 mm粒级团聚体所占比例分别提升了16.4％ ～112.9％和19.0％ ～29.4％,其内部的有机碳含量分别提高了14.4％ ～55.5％和32.7％ ～54.7％.与S0处理相比,不同的秸秆还田方式使土壤有机碳的脂肪族-CH红外吸收峰相对面积增加,芳香族C=C红外吸收峰相对面积减少.相关分析和主成分分析表明,全土、>2 mm和2～0.25 mm的团聚体中有机碳含量与脂肪族相对峰面积呈极显著正相关关系,与芳香族相对峰面积呈显著负相关关系(P<0.05);而<0.053 mm团聚体内的有机碳含量与脂肪族相对峰面积呈显著负相关关系,与芳香族相对峰面积呈显著正相关关系(P<0.05),说明土壤大团聚体中主要是结构简单、易分解组分的碳,而小粒径的微团聚体中以稳定性较强的芳香族碳为主,短期秸秆还田能促进大团聚体形成,提高土壤有机碳中脂肪族碳的含量及团聚体对碳的保护能力,更利于碳的固存.秸秆还田措施中采用20 cm翻耕秸秆全量还田对于提高表层黑土有机碳含量和稳定性具有较好的效果.