增温施肥对农田土壤有机碳和全氮含量及δ13C、δ15N值的影响

农田土壤对碳氮库很重要，对气候变化极为敏感，但碳氮循环土壤对气候变化的反应尚不清楚。在全球变暖的背景下，为了在中国实现碳达峰和碳中和的目标，研究气候变暖对土壤有机碳、全氮含量的影响及其对碳氮同位素的影响具有重要的现实意义。在这项研究中，红外辐射加热器被用来模拟全球变暖，这使5个cm的土壤温度增加了约2%。通过测定灌溉前后土壤有机碳和全氮含量以及13C和15N值的变化，研究了增温、施氮和灌溉对华北平原麦田土壤碳氮库的影响。试验分为四个处理：不施氮不增温（n0t0）、不施氮不增温（n0t1）、不施氮不增温（N1T0）和施氮增温（N1T1）。结果表明，灌溉前，增温降低了土壤有机碳的含量，0~10cm土层N1T1处理与非增温处理（n0t0和N1T0）之间存在显著差异（P<0.05），10~20cm土层N1T1处理与其他处理之间存在显著差异（P<0.05），但差异并不显著。在施氮条件下，增温显著提高了13C值（P<0.05）。温度升高降低灌溉前土壤全氮和全氮含量增加10~20%，灌溉后0~10cm土层达到显著水平（P<0.05）。气候变暖增加了土壤15N值。灌溉前0~10cm土层中，n0t1处理与增温处理（n0t1和N1T1）之间存在显著差异（P<0.05），而灌溉后0~10cm土层中，n0t1处理与N1T0处理之间仅存在显著差异（P<0.05），cm土壤层增温处理（n0t1和N1T1）和N1T0土壤层增温处理之间存在显著差异（P<0.05）。在同一处理和同一时期，土壤有机碳和全氮含量随土层深度的增加而降低，13C和15N值随土层深度的增加而增加，但土壤有机碳和13C的变化不显著，全氮和15N的变化显著（P<0.05）。灌溉前后土壤有机碳、全氮、13C和15N值均无显著差异。连续五年增温施氮试验表明，未来气候变暖可能会加速土壤有机碳和全氮的分解，导致轻有机碳的流失。短期内，灌溉不会显著改变土壤碳氮含量以及13C和15N值，但其长期影响需要进一步探讨。此外，未来的研究还应关注多因素相互作用对土壤碳氮循环的影响。