稻田微氧层和还原层土壤有机碳矿化对氮素添加的响应

田间条件下,淹水稻田由于上覆水中溶解氧的扩散作用,使其表层土壤存在约1 cm厚的微氧层,这个特殊层次中碳氮转化的特征尚未明晰.以亚热带典型稻田土壤为对象,采用100 d室内模拟培养试验,结合^(13)C稳定同位素示踪和磷脂脂肪酸(PLFA)分析技术,研究稻田土壤微氧层(0~1 cm)和还原层(1~5 cm)外源新鲜有机碳(^(13)C-水稻秸秆)和原有土壤有机碳矿化对氮肥施用[(NH4)2SO_(4)]的响应规律及其微生物过程.结果表明,氮素添加使土壤总CO_(2)和^(13)C-CO_(2)累积排放量分别提高11.4%和12.3%;培养结束时,氮素添加下还原层比微氧层土壤总有机碳含量和^(13)C回收率分别降低2.4%和9.2%.培养前期(5 d),氮素添加提高还原层微生物总PLFAs,且细菌和真菌PLFAs响应一致,但对微氧层微生物丰度无显著影响;氮素添加对微氧层和还原层总^(13)C-PLFAs丰度均无显著影响,但^(13)C标记细菌和真菌丰度显著降低.培养后期(100 d),氮素添加对微生物总PLFAs的影响与前期一致;氮素添加显著增加还原层^(13)C标记总量及细菌和真菌PLFAs含量,但对微氧层总^(13)C-PLFAs丰度无显著影响.培养期间,还原层土壤铵态氮含量高于微氧层.因此,施加氮素提高了稻田还原层土壤微生物活性,可能是由于还原层土壤具有更高的铵态氮,而大部分微生物偏好利用铵态氮,使还原层微生物生长和活性强于微氧层,进而加速还原层有机碳的微生物利用和分解;与之对应,微氧层土壤由于氨氧化作用,速效氮更多以硝态氮形态存在,因偏好利用硝态氮的微生物缺乏,限制了微氧层有机碳的微生物代谢.综上,氮肥施用增强稻田土壤有机碳矿化损失,但以微氧层响应弱于还原层,提示微氧层对土壤有机碳有一定保护作用.本研究强调了稻田土体的非均一性,其微氧层碳氮转化的特殊性不可忽视,研究结果对优化稻田种植系统氮肥施用形态和方法有一定启示意义.