秸秆还田条件下氮肥减施对典型砂姜黑土铁铝氧化物固碳效应的影响

孔佳铭; 王维; 潘文妍; 张宸康; 王擎运; 柴如山; 莫罗艳; 徐点红; 江雯; 刘加强

文章摘要

孔佳铭,王维,潘文妍,张宸康,王擎运,柴如山,莫罗艳,徐点红,江雯,刘加强.秸秆还田条件下氮肥减施对典型砂姜黑土铁铝氧化物固碳效应的影响[J].农业环境科学学报,2026,45(3):674-681.

秸秆还田条件下氮肥减施对典型砂姜黑土铁铝氧化物固碳效应的影响

Effects of reduced nitrogen fertilization on the carbon sequestration of iron and aluminum oxides in typical Shajiang black soil under straw returning conditions

投稿时间：2025-03-12

DOI：10.11654/jaes.2025-0246

中文关键词: 砂姜黑土氮素水平铁铝氧化物矿物结合态有机碳

英文关键词: Shajiang black soil nitrogen level iron-aluminum oxides mineral-bound organic carbon

基金项目:国家重点研发计划项目（2023YFD1901001）

作者	单位	E-mail
孔佳铭	农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室/安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心/自然资源部江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室/安徽农业大学资源与环境学院, 合肥 230036
王维	农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室/安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心/自然资源部江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室/安徽农业大学资源与环境学院, 合肥 230036
潘文妍	农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室/安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心/自然资源部江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室/安徽农业大学资源与环境学院, 合肥 230036
张宸康	农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室/安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心/自然资源部江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室/安徽农业大学资源与环境学院, 合肥 230036
王擎运	农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室/安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心/自然资源部江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室/安徽农业大学资源与环境学院, 合肥 230036	qywang@ahau.edu.cn
柴如山	农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室/安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心/自然资源部江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室/安徽农业大学资源与环境学院, 合肥 230036
莫罗艳	农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室/安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心/自然资源部江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室/安徽农业大学资源与环境学院, 合肥 230036
徐点红	农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室/安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心/自然资源部江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室/安徽农业大学资源与环境学院, 合肥 230036
江雯	农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室/安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心/自然资源部江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室/安徽农业大学资源与环境学院, 合肥 230036
刘加强	农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室/安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心/自然资源部江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室/安徽农业大学资源与环境学院, 合肥 230036

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中文摘要:

为探明砂姜黑土中不同氮素条件下铁铝氧化物对土壤有机碳的固持作用，依托氮肥减量长期（开始于2017年）定位试验，研究了不同施氮水平下砂姜黑土铁铝氧化物的变化及其与有机碳库含量、组分的关联特征。田间试验设置不施氮肥（CK）、氮肥施用量157.5 kg·hm^-2（NL1）、氮肥施用量225.0 kg·hm^-2（NL2）3个处理，单个小区面积60 m²，每个处理3个重复。结果表明：氮肥施用提升了土壤碱解氮含量，但降低了土壤pH值，土壤无定形态和络合态铁铝氧化物含量增加，游离态铁铝氧化物均与有机碳呈显著正相关。与CK处理相比，NL1和NL2处理游离态氧化铁、铝分别提升了18.10%~19.84%和22.99%~40.23%；NL1和NL2处理铁铝结合态有机碳占比分别提升了5.44个和1.67个百分点，紧密结合态有机碳占比分别下降了8.96个和12.39个百分点。重组分有机碳多糖的相对强度体现为CK>NL1>NL2，醇酚、芳香族、羰基和脂肪族的相对强度为NL2>NL1>CK；非钙镁结合态和紧密结合态有机碳各官能团的相对强度规律与重组分有机碳相反。研究表明，施氮可以提升砂姜黑土各形态铁铝氧化物的含量；降低有机碳组分中紧密结合态有机碳的占比，提升铁铝结合态有机碳的占比；提高砂姜黑土重组分有机碳的稳定性。

英文摘要:

To investigate the role of iron and aluminum oxides in stabilizing soil organic carbon under varying nitrogen conditions in Shajiang black soil, a long-term nitrogen fertilizer reduction field experiment（commenced in 2017）was conducted. This study aimed to examine the alterations in iron and aluminum oxides and their correlations with soil organic carbon content and composition across different nitrogen application levels. The experiment comprised three treatments：no nitrogen application（CK）, nitrogen application at 157.5 kg·hm^-2 （NL1）, and nitrogen application at 225.0 kg·hm^-2（NL2）, with each plot measuring 60 m² and featuring three replicates. The results indicated that nitrogen application increased alkali-hydrolyzable nitrogen content but decreased soil pH. The contents of amorphous and complexed iron and aluminum oxides were elevated. Free iron and aluminum oxides were significantly positively correlated with soil organic carbon. Compared with the CK, NL1 and NL2 treatments increased free iron and aluminum oxides by 18.10%-19.84% and 22.99%-40.23%, respectively. The proportion of iron and aluminum-bound organic carbon in the NL1 and NL2 treatments increased by 5.44 and 1.67 percentage points, respectively, while the proportion of tightly bound organic carbon decreased by 8.96 and 12.39 percentage points, respectively. In the heavy fraction organic carbon, the relative intensity of polysaccharides was in the order CK>NL1>NL2, whereas the relative intensities of phenolics, aromatics, carbonyls, and aliphatics followed the order NL2>NL1>CK. The relative intensity trend of each functional group in non-calcium and magnesium-bound and tightly bound organic carbon was opposite to that in heavy fraction organic carbon. In summary, nitrogen application enhanced the content of various forms of iron and aluminum oxides in Shajiang black soil, reduced the proportion of tightly bound organic carbon, increased the proportion of iron and aluminum-bound organic carbon, and improved the stability of the heavy fraction organic carbon in Shajiang black soil.

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