[目的]研究不同碳氮比下秸秆腐解和养分释放的动力学特征及其影响因素,为秸秆资源充分利用和煤矿区复垦耕地质量提升提供理论依据.[方法]依托山西煤矿复垦试验基地,开展大田填埋试验.供试玉米和小麦秸秆烘干过2 mm筛,通过添加尿素将玉米和小麦秸秆C/N比分别调节为 25 和 10,以不添加尿素的秸秆(其C/N比分别为 52 和 74)为对照,秸秆均按有机碳8 g称取后混匀,装于尼龙网袋(0.38 µm孔径)内,水平埋入试验基地15 cm深的土壤中.在埋入土壤后的第12、23、55、218、281、365 天采集尼龙袋内样品,分析玉米和小麦秸秆的干物质残留量、养分(碳、氮、磷和钾)释放的动态变化.[结果]前55 d,添加氮肥加快了玉米秸秆的腐解,以C/N比为25时腐解效果最佳.添加氮肥加快了小麦秸秆的腐解,以C/N比为10时腐解效果最佳.氮的添加可以显著促进前55 d玉米秸秆碳、磷的释放;氮的添加可以显著加快小麦秸秆碳、氮和磷的释放,对小麦秸秆中钾释放的促进作用不显著.小麦和玉米秸秆腐解及氮钾释放的一级动力学方程用积温拟合优于用时间拟合,秸秆磷的释放不适用衰减指数方程拟合.当积温为年积温(4 600℃)时,小麦和玉米秸秆碳、氮、磷和钾释放率的平均值分别为 49.2%、39.5%、40.8%和 90.3%;当累积积温达到 1 125℃时,秸秆钾素释放 85%以上.秸秆的腐解主要受温度、有机碳、木质素和半纤维素影响.[结论]施氮能加快玉米秸秆前期的腐解和碳、磷的释放,可以显著加快小麦秸秆的腐解和碳、氮、磷的释放.用温度拟合的方程比时间方程更能反映秸秆的腐解和氮钾释放过程.秸秆腐解主要受土壤温度,秸秆中有机碳、木质素和半纤维素含量的影响.因此,应结合煤矿区的水热条件,进行实时实地秸秆还田并配施适量的尿素,以提高复垦土壤的氮磷钾含量.
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