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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

外源有机物料进入土壤后,常引起土壤矿化速率的变化。早在1926年,lhnis[1]就观察到新鲜有机残体输入土壤,促进土壤有机质的矿化。bingemann等[2]称这种现象为“激发效应”。研究表明,土壤中新输入的有机碳能促进或阻碍土壤有机碳的矿化,引起正的或负的激发效应。人们不仅观察到碳、氮的激发效应,也观察到磷[3]、硫[4]等营养元素的激发效应。探讨土壤有机碳激发效应产生的机制及影响因素,不仅可以阐明土壤有机碳的积累和降解规律,明确激发效应对土壤碳储量的影响,也为估算土壤固碳能力提供参考依据[5]。

田间环境中，每年大量外源碳（根际沉积碳和作物残茬还田等）的输入，势必影响团聚体碳的矿化和稳定。植物材料降解输入土壤中的有机碳是主要的土壤碳源之一，维系着土壤有机质的矿化平衡，且是决定土壤碳沉积或成为大气二氧化碳源的关键因子[6]。而作物秸秆作为一种宝贵的可再生有机资源，在我国来源丰富且数量巨大，每年秸秆产生量约610⁸ t，约占全世界的20%~30%[7]。秸秆资源中不仅含有大量作物生长所需的Ｎ、Ｐ、Ｋ等元素，还含有大量的微量元素和有机物，它们都可以作为再生资源加以利用[7]。秸秆还田是当今世界上普遍重视的一项培肥地力的增产措施，在杜绝了秸秆焚烧所造成的大气污染的同时还有增肥增产作用[8-9]。秸秆还田能增加土壤有机质，改良土壤结构，使土壤疏松，孔隙度增加，容重减轻，提高微生物活性和促进作物根系的发育。秸秆还田增肥增产作用显著，一般可增产5%～10%，但若方法不当，也会导致土壤病菌增加，作物病害加重及缺苗（僵苗）等不良现象。因此采取合理的秸秆还田措施，才能起到良好的还田效果[8]。另外,土壤有机碳的含量及其动态平衡直接影响土壤肥力和作物产量的高低,大量土壤有机碳的损失将造成土壤的退化和农作物产量持续性的降低。因此,研究土壤有机碳的周转和平衡，及其影响因子对研究全球生态环境的变化具有重要的指导意义[10]。

影响土壤有机碳矿化的因子很多，土壤含水量是土壤有机碳矿化的主要影响因子之一，土壤含水量适度提高不仅可以增强微生物的活性还可以增加土壤中微生物的数量，从而加快土壤有机碳的矿化速度[11]。目前国内外大量的研究可以表明土壤含水量是土壤有机碳矿化的重要影响因素，不同的土壤有机碳含量条件下，土壤有机碳矿化所需要的水分条件势必不同。

2. 研究的基本内容

采用实验室模拟培养的方法，通过分析不同土壤含水量条件下，玉米秸秆添加对土壤呼吸速率、微生物量碳和土壤有机碳含量的影响，揭示土壤有机碳激发效应对土壤水分的响应机制，为秸秆还田对土壤碳库的影响提供理论依据。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实验方案：

于2016年10月在南京信息工程大学附近农田采集土壤，新鲜土壤去除可见动植物残体后进行风干过筛处理。土壤样品进行用铝盒称重法进行土壤水分测定，测出田间持水量。阶段性试验结束后用凯氏定氮法测定土壤全氮，并测定土壤有机碳含量和土壤微生物量碳含量。在实验室进行模拟培养实验，向带盖广口玻璃瓶（500ml）中装入150g供试土壤及适量的粉碎玉米秸秆，充分混合，并控制土壤含水量为田间持水量的30%、60%、90%,在常温、避光的培养箱中进行培养，通过称重法保持各处理含水量不变,用30ml0.1mol/l naoh溶液收集各阶段土壤释放出来的co₂ ，计算呼吸速率和累积呼吸量，并测定土壤有机碳、土壤全氮、土壤微生物量碳含量，最后进行数据汇总分析。

进度安排：

4. 参考文献

[1] l hnis f.nitrogen availability of green manures[ j]. soil science,1926, 22: 253-290

[2] bingemann cw, varner j e,martin w p. the effect of the addition of organic materials on the decomposition of an organic soil[j]. soil science society of america proceedings, 1953, 17: 34-38

[3] fokin a d,radzhabova p a.availability of phosphates in soils as a function of the state and transformation of organic matter[j].eurasian soil science, 1996, 29: 1216-1221