生物质炭配施有机物料对红壤碳组分及酶生态化学计量特征的影响OA北大核心CSTPCD

【目的】分析生物质炭和有机物料施用对旱地红壤有机碳组分和酶活性的影响,探明微生物的碳氮磷元素限制特征,为提升红壤有机碳稳定性提供理论依据。【方法】采用田间试验,设置不施有机物料对照(ck)、玉米Zea mays秸秆单施、羊粪单施及其分别与生物质炭(玉米秸秆炭)配施等6个处理。试验开始2 a后测定土壤有机碳组分、土壤养分质量分数、碳氮磷循环相关碱解酶活性和氧化酶活性。【结果】与单施秸秆和羊粪相比,生物质炭与有机物料配施显著增加了土壤有机碳和碱解氮质量分数(P<0.05),提高了土壤碳氮比和碳磷比及惰性碳组分质量分数,降低了有机碳活性指数。有机物料施用显著提高了纤维二糖水解酶(CB)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和过氧化物酶(PERO)活性(P<0.05);与单施羊粪相比,生物质炭与羊粪配施处理显著降低β-葡萄糖苷酶(BG)活性50.9%、亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性32.1%、NAG活性45.3%、酸性磷酸酶(PHOS)活性40.0%(P<0.05)。与单施秸秆相比,生物质炭与秸秆配施降低了多酚氧化酶(PHOX)活性28.6%和PERO活性22.2%,但对其他酶的活性无影响。与单施秸秆相比,生物质炭配施秸秆降低了向量长度;与单施羊粪相比,生物质炭配施羊粪对酶化学计量比、向量长度及向量角度均无显著影响。PERO和PHOX与土壤惰性碳质量分数、碳氮比、碳磷比呈显著负相关(P<0.05)。冗余分析表明:土壤惰性碳质量分数、碳氮比和碳磷比是影响土壤酶活性及其化学计量特征的主要因子。【结论】与有机物料单施相比,生物质炭与有机物料配施可以更好地提高旱地红壤养分和惰性碳组分质量分数,降低有机碳分解酶活性,缓解碳磷限制,可作为改善红壤微生物养分限制和提高碳汇能力的有效措施。