磷和秸秆添加对黑土CO₂排放量的影响及其驱动因素

来源：环境科学杂志2026年第1期北京时间：

作者：张路平,李亚林,孙晓东,任凤玲,高洪军,邬磊,孙楠,徐明岗

单位：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所, 北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室, 北京 100081,中国农业大学土地科学技术学院, 北京 100193,山西农业大学生态环境产业技术研究院, 土壤健康山西省实验室, 太原 030031,生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心, 北京 100012,吉林省农业科学院农业资源与环境研究所, 长春 130033,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所, 北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室, 北京 100081,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所, 北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室, 北京 100081,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所, 北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室, 北京 100081,山西农业大学生态环境产业技术研究院, 土壤健康山西省实验室, 太原 030031

摘要：秸秆还田是提升土壤碳积累和肥力的重要农田管理措施，但其可能引发土壤微生物的养分限制，进而影响CO₂排放量. 磷（P）作为关键养分，磷有效性和秸秆还田如何调控黑土二氧化碳（CO₂）排放量尚不清楚. 因此，采集公主岭黑土长期定位施肥试验中的不施肥处理土样，设置9个梯度磷添加（0、5、10、15、30、50、80、100和150 mg·kg-1的Na₂HPO₄溶液，以P计），结合添加秸秆，进行了28 d的室内培养试验，期间测定CO₂排放量的动态变化，分析磷和秸秆添加对黑土CO₂排放量的影响及其驱动因素. 结果表明，在不添加秸秆条件下，黑土累计CO₂排放量（以C计）为311.0~386.5 mg·kg-1，CO₂排放量随着磷添加量的增加呈先下降后上升的非线性变化趋势，在15 mg·kg-1的磷添加量下达到最低值，较不添加磷处理显著降低18.1%. 在秸秆添加条件下，黑土累计CO₂排放量为721.9~855.5 mg·kg-1，平均为不添加秸秆的2.3倍，且随着磷添加量的增加呈线性增长趋势，在100 mg·kg-1的磷添加量下达到最大值，较不添加磷显著增加18.5%. 相关分析结果表明，在不添加秸秆条件下，黑土累计CO₂排放量与溶解性有机碳（DOC）和溶解性无机氮（DIN）显著正相关，在秸秆添加条件下，黑土累计CO₂排放量与DOC、DIN和微生物生物量碳（MBC）显著正相关. 磷添加显著改变了土壤DOC、DIN、MBC含量和微生物呼吸熵（qCO₂），进而调控CO₂排放量. 综上，在不添加秸秆条件下，适量磷添加可缓解黑土碳分解损失，而在秸秆添加条件下，黑土CO₂排放量随磷添加量的增加而增加. 在农业生产中，应根据土壤磷有效性合理调控磷肥施用量，避免过量施用磷肥，以实现固碳减排的双重目标.

关键词：黑土,农田土壤,磷有效性,秸秆添加,二氧化碳（CO2）排放量,