不同磷源对酸性水稻土自养异养硝化过程的影响

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硝化作用是土壤氮循环过程中的关键过程,不同磷源输入将对土壤氮循环产生多方面的影响。本文以两种典型酸性稻田土壤S1与S2为研究对象,利用15N稳定同位素示踪技术与乙炔抑制技术进行实验室培育实验,考察施加4个浓度梯度处理:不施肥处理(M0,0g/kg)、低施用量处理(Low,3.1g/kg)、中施用量处理(Medium,6.2 g/kg)、高施用量处理(High,12.4 g/kg)的常见磷源(无机磷源、有机磷源与粪源生物炭)对土壤的理化性质、N2O释放与自养/异养硝化过程的影响。本论文的主要研究结果如下:(1)不同磷源施加后,土壤NH4+-N与NO3-N浓度发生变化。当自养硝化过程未被抑制时,土壤NH4+-N浓度在S1与S2中随无机磷源、粪源生物炭磷源施加量的增加而降低,随有机磷源施加量的增加而升高。施加无机磷源后S1土壤NH4+-N平均浓度由施加量由低到高分别为13.51、12.38与11.13 mg/kg;在S2土壤中,则分别为12.83、11.12与10.06mg/kg。施加生物炭后,其浓度在S,与S2土壤中分别为13.51、12.38、11.13与12.83、11.12、10.06mg/kg。施加有机磷源后,土壤NH4+-N浓度在S1中随施加量增加分别较空白组增加了4.25、8.45与11.32mg/kg,在S2中则分别增加了5.51、10.00与13.39mg/kg;而土壤NO3--N浓度在S,与S2中随三种磷源的施加量增加而增加。施加无机磷源后S1土壤NO3--N平均浓度由施加量由低到高分别为13.40、14.64与15.44mg/kg;在S2土壤中,则分别为15.48、16.49与19.65mg/kg。施加有机磷源后,土壤NO3--N浓度在S,中随施加量增加分别为16.03、17.62与19.84mg/kg;在S2中则分别为16.78、17.99与20.09 mg/kg。施加生物炭后,其浓度在S,与S2土壤中分别为15.01、16.03、17.29与115.87、16.91、17.81 mg/kg。当自养硝化过程被抑制时,磷源种类与施加量对土壤NH4+-N浓度均无显著影响;土壤NO3--N浓度在S,与S2中随三种磷源的施加量增加无明显变化。土壤总氮浓度(Total-N)浓度在施加无机磷源后在两种土壤中均无变化;随有机磷源施加量的增加而增加,在S1与S2中分别平均增加了1.62与1.92 g/kg;与生物炭的施加仅较小程度增加,在S1与S2中分别平均增加了0.03与0.01 g/kg;土壤C/N比值在施加无机磷源与生物炭后呈现上升趋势施加无机磷源后其值在S,与S2中分别平均增加了1.11与0.128;施加生物炭后其对应值则为9.04与3.61;施加有机肥后则较空白组降低,在S1与S2中分别降低了4.02与8.18;三种磷源施加后两种土壤Total-P与Olsen-P均增加。(2)施加无机磷源与有机磷源均促进两种土壤N2O、CO2排放。施加无机磷源后,在S1与S2中N2O释放通量分别较空白组高出1.72与2.51mg/m2h;在S1与S2中CO2释放通量分别较空白组高出58.07与75.04 mg/m2h。施加有机磷源后,N2O释放通量对应增加了2.25与2.72mg/m2h;CO2释放通量分别较空白组增加了132.91与198.46 mg/m2h。而粪源生物炭抑制土壤N2O、CO2排放,施加粪源生物炭后,在S1与S2中N2O释放通量分别较空白组降低0.09与0.138 mg/m2h;CO2释放通量对应降低14.105与13.58 CO2 mg/m2h。高施加量无机磷源促进土壤NH3释放,在S1与S2中最高施加量的无机磷源实验组中NH3释放通量较空白组分别高出0.10与0.55 mg/m2h;有机磷肥施加促进土壤NH3释放,在S1与S2中其平均值较空白组分别高出0.58与0.80 mg/m2h;生物炭对土壤NH3释放的促进作用不如有机磷源显著,其值在S,与S2中分别高出0.42与0.55 mg/m2h。(3)自养硝化反应为本研究所涉及的酸性稻田土壤中NO3--N产生的主要途径,而异养硝化贡献率仅为2%左右。土壤S1与S2中总硝化率差异明显,在土壤S1与S2中分别为25.394与35.233 mg kg-1d-1;三种磷源施加对土壤S1总硝化率的影响大于S2。三种磷源施加后土壤总硝化速率增加,而有机磷源对于土壤总硝化速率促进效果最大,在S,与S2其平均值为49.66与59.26其;次为无机磷源与生物炭,其值对应分别为42.80、41.70与42.52、45.65 mg kg-1d-1。三种磷源的施加均促进土壤自养硝化过程。磷源类影响土壤异养硝化速率,生物炭提高异养硝化速率,施加生物炭后S1与S2异养硝化速率为0.63与0.62 mg kg-1d-1;其次为有机磷源,其值对应为0.46与0.53 mg kg-1d-1。磷源种类对土壤异养硝化贡献率不同,无机磷源与有机磷源对土壤异养硝化贡献率无影响,而施加生物炭后土壤异养硝化贡献率则较空白组升高,在S1与S2中增量分别为0.20与0.23。
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