石琳，金夢(mèng)燦，單旭東，高敏，陳曦，郜紅建

（農(nóng)田生態(tài)保育與污染防控安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，合肥 230036）

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)作物秸稈資源豐富[1]，綜合利用總量約為8.76 億t[2]。作為一種重要養(yǎng)分資源[3]，農(nóng)作物秸稈含有大量有機(jī)質(zhì)和植物生長(zhǎng)所必需的氮、磷、鉀及其他中微量元素[4]。秸稈還田是循環(huán)利用養(yǎng)分資源最有效的方式，不僅可以部分代替化肥、培肥地力[5]和提高作物產(chǎn)量，而且可促進(jìn)養(yǎng)分資源循環(huán)利用和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)作物秸稈還田量大，微生物與作物爭(zhēng)氮導(dǎo)致作物缺氮，不利于秸稈腐解和養(yǎng)分利用[6]。因此，加速秸稈腐解是秸稈養(yǎng)分循環(huán)利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[7]。

秸稈腐解受秸稈自身化學(xué)組成、外界環(huán)境和微生物種群等多種因素的影響[8-10]。李昌明等[9]發(fā)現(xiàn)，秸稈氮素和磷素的釋放與氣候和土壤條件變化有關(guān)，而鉀素釋放則與秸稈本身屬性有關(guān)。C/N 是影響秸稈腐解的重要因素，一般認(rèn)為秸稈腐解的最適C/N 在20～30 之間。李帆等[11]研究表明，當(dāng)C/N 為25 時(shí)，秸稈腐解較快，而當(dāng)C/N＜20 時(shí)，秸稈腐解變慢。王大慶等[12]利用回歸模型分析得出，玉米秸稈降解最優(yōu)C/N 為20，纖維素降解率可達(dá)66.54%。趙聰?shù)萚13]發(fā)現(xiàn)，C/N為25 時(shí)玉米秸稈的腐解率最高。Zhang 等[14]研究表明，C/N為30的情況下，C和N的損耗最小。

由于秸稈本身C/N 較高，玉米秸稈的C/N 一般在50 左右，外源添加氮素是調(diào)節(jié)秸稈C/N 最常用的方法，但外源添加氮素對(duì)秸稈腐解的影響結(jié)果不一致。Li 等[15]研究發(fā)現(xiàn)，碳與氮的分解緊密耦合，施尿素抑制了玉米秸稈的腐解。Knorr 等[16]通過(guò)整合分析發(fā)現(xiàn)，外源氮素的添加抑制了木質(zhì)素含量較高的凋落物的分解。卞景陽(yáng)等[17]研究發(fā)現(xiàn)，施氮會(huì)促進(jìn)秸稈的腐解。張學(xué)林等[18]研究發(fā)現(xiàn)，增施氮肥會(huì)抑制玉米秸稈的分解而促進(jìn)小麥秸稈的分解。前人的研究多集中在土壤氮素和利用氮肥調(diào)節(jié)C/N 對(duì)秸稈腐解的影響[19]，而有關(guān)不同形態(tài)的氮素對(duì)秸稈腐解的影響還缺乏深入系統(tǒng)研究。

本研究利用尼龍網(wǎng)袋法進(jìn)行室內(nèi)模擬秸稈堆腐試驗(yàn)，通過(guò)添加不同形態(tài)氮素調(diào)節(jié)玉米秸稈C/N（25∶1），探討不同形態(tài)氮素對(duì)玉米秸稈腐解及氮磷鉀等養(yǎng)分釋放的影響，遴選能夠促進(jìn)作物秸稈腐解的最佳氮素形態(tài)，為加快秸稈腐解提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試土壤樣品采集于安徽省宿州市埇橋區(qū)付湖新村安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)皖北綜合試驗(yàn)站（東經(jīng)117°15′33″，北緯31°51′41″），為華北暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年平均降雨量857.1 mm，土壤類(lèi)型為砂姜黑土，有機(jī)質(zhì)含量6.21 g·kg-1，全氮含量0.941 g·kg-1，有效磷含量28.8 mg·kg-1，速效鉀含量241 mg·kg-1，pH值7.2。選取玉米秸稈覆蓋還田2 年的0～20 cm 表層土壤，將采集后的新鮮土壤去除植物根系、石塊等，用四分法取出土樣并過(guò)2 mm篩，存于-4 ℃冰箱備用（保存時(shí)間不超過(guò)1周）。將過(guò)篩后的新鮮土壤以水土比為5∶1進(jìn)行浸泡，每隔30 min用玻璃棒攪拌1次，每次攪拌5 min，浸泡2 h并靜置后，取上清液，即為土壤懸液。土壤懸液全氮含量1.821 mg·L-1，全磷含量0.21 mg·L-1，置于-4 ℃冰箱備用（保存時(shí)間不超過(guò)1周）。

供試玉米秸稈于2018 年玉米籽粒收獲時(shí)采集，自然風(fēng)干后用粉碎機(jī)粉碎，先過(guò)10 目網(wǎng)篩，再過(guò)100目網(wǎng)篩，取長(zhǎng)度介于10～100 目網(wǎng)篩的秸稈，混合均勻后備用。取少量粉碎秸稈于75 ℃烘干，用元素分析儀測(cè)定其碳和氮含量分別為421.98、13.78 g·kg-1；C/N為30.62。供試氮素為碳酸氫銨、硫酸銨、硝酸鈣、尿素和谷氨酸，均由國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

稱(chēng)取20 g粉碎的玉米秸稈于圓形塑料桶中，分別加入35 mL 制備好的已經(jīng)添加碳酸氫銨、硫酸銨、硝酸鈣、尿素和谷氨酸的土壤懸液，攪拌均勻后再轉(zhuǎn)移至300 目的尼龍網(wǎng)帶內(nèi)（網(wǎng)袋長(zhǎng)12 cm、寬10 cm），每個(gè)處理為24個(gè)尼龍網(wǎng)袋。試驗(yàn)共設(shè)置6個(gè)處理，分別為：碳酸氫銨、硫酸銨、硝酸鈣、尿素、谷氨酸和無(wú)氮素添加（CK）。每個(gè)處理的秸稈C/N 均為25∶1，3 個(gè)重復(fù)。將裝有玉米秸稈的尼龍網(wǎng)袋分別放入25 ℃的恒溫箱中，在秸稈培養(yǎng)的前15 d內(nèi)，每3 d補(bǔ)水一次。在秸稈培養(yǎng)的15 d 之后，每6 d 補(bǔ)水一次。在玉米秸稈堆腐試驗(yàn)開(kāi)始后的第1、7、15、30、60、90、120 d 和180 d取樣分析。

1.3 測(cè)定方法

取樣時(shí)，每個(gè)處理隨機(jī)取3 個(gè)尼龍網(wǎng)袋，于65 ℃下烘干至質(zhì)量恒定，計(jì)算玉米秸稈殘留率。烘干后的玉米秸稈分別測(cè)定其全氮、全磷、全鉀、全碳含量。全碳和全氮采用元素分析儀（Elementar，德國(guó)）測(cè)定。秸稈采用H2SO4-H2O2法進(jìn)行消煮，消煮液用鉬銻抗比色法測(cè)定秸稈樣品中全磷的含量，用火焰分光光度計(jì)測(cè)定秸稈樣品中的全鉀含量[20]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

式中：m0為玉米秸稈腐解前的初始質(zhì)量；mt為腐解時(shí)間為t時(shí)秸稈剩余質(zhì)量。

秸稈質(zhì)量腐解規(guī)律用帶常數(shù)項(xiàng)的一級(jí)衰減指數(shù)方程[21]進(jìn)行擬合：

式中：y0、a和k是常數(shù)；y為玉米秸稈質(zhì)量殘留率，%；k為腐解速率常數(shù)，d-1，其數(shù)值大小表明秸稈腐解質(zhì)量減少快慢；t為腐解時(shí)間，d；a為損失的量占初始量的比例；y0為當(dāng)t無(wú)窮大時(shí)y趨向的值。

式中：D0為初始秸稈的養(yǎng)分含量；Dt為腐解時(shí)間為t時(shí)秸稈養(yǎng)分含量。其中，t時(shí)秸稈氮素質(zhì)量=測(cè)出氮素質(zhì)量-添加的氮素的質(zhì)量。

秸稈養(yǎng)分釋放規(guī)律用一級(jí)衰減指數(shù)方程計(jì)算[9]：

式中：y1為玉米秸稈養(yǎng)分殘留率，%；t為腐解時(shí)間，d；b為衰減方程常數(shù)；k1為養(yǎng)分釋放速率常數(shù)，d-1。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

本研究統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 19.0 完成，顯著性水平α=0.05，方差分析用于檢測(cè)氮添加處理的影響，Duncan 法用于多重比較。Microsoft Excel 2010 進(jìn)行繪圖處理，Origin 8.0 進(jìn)行方程擬合。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米秸稈殘留質(zhì)量變化

在添加不同外源氮的條件下，玉米秸稈質(zhì)量殘留率隨培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)（圖1），且在0～60 d 下降較快，之后（60～180 d）逐漸減緩。外源添加谷氨酸處理的玉米秸稈質(zhì)量殘留率低于其他處理。培養(yǎng)至60 d時(shí)，外源添加谷氨酸和硫酸銨處理的玉米秸稈殘留質(zhì)量分別是其初始質(zhì)量39.2%和47.9%，顯著低于CK處理（P＜0.05）；而外源添加碳酸氫銨、硝酸鈣和尿素處理的玉米秸稈質(zhì)量殘留率與CK處理相比無(wú)顯著差異。培養(yǎng)到180 d 時(shí)，玉米秸稈殘留質(zhì)量是其初始添加質(zhì)量的22.6%～34.1%，外源添加谷氨酸處理的玉米秸稈質(zhì)量殘留率為22.6%，顯著低于CK 處理（P＜0.05）。其余氮素處理的玉米秸稈質(zhì)量殘留率與CK相比無(wú)顯著差異。這說(shuō)明外源添加谷氨酸能夠顯著促進(jìn)玉米秸稈的腐解。

圖1 玉米秸稈腐解質(zhì)量殘留特征Figure 1 Residual characteristics of corn straw mass at different decomposition time

玉米秸稈腐解過(guò)程中質(zhì)量殘留率隨時(shí)間的變化可以用衰減指數(shù)方程擬合（表1），擬合度均很高，決定系數(shù)R2為0.985～0.995。外源添加尿素和CK 處理的玉米秸稈腐解速率常數(shù)均為1.7×10-2d-1，說(shuō)明外源添加尿素對(duì)玉米秸稈腐解無(wú)明顯影響。外源添加谷氨酸處理的腐解速率常數(shù)最大，為2.8×10-2d-1，其次為硫酸銨和碳酸氫銨，其腐解速率常數(shù)分別為2.1×10-2d-1和1.8×10-2d-1，均高于CK 處理（1.7×10-2d-1），這說(shuō)明外源添加谷氨酸、硫酸銨和碳酸氫銨均能促進(jìn)玉米秸稈的降解。外源添加硝酸鈣處理的玉米秸稈腐解速率常數(shù)最低，為1.4×10-2d-1，低于CK 處理，這說(shuō)明外源添加硝酸鈣一定程度上減緩了玉米秸稈的腐解。

表1 玉米秸稈殘留質(zhì)量與腐解時(shí)間關(guān)系的擬合Table 1 Fitting of the relationship between corn straw residual mass and decomposition time

2.2 玉米秸稈殘留碳素變化

在添加不同外源氮的條件下，玉米秸稈中碳素殘留率隨著培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)（圖2），且在0～60 d 內(nèi)下降較快，之后（60～180 d）逐漸減緩。外源添加谷氨酸處理的玉米秸稈碳素殘留率低于其他處理。培養(yǎng)至60 d時(shí)，外源添加谷氨酸和硫酸銨處理的碳素殘留質(zhì)量分別是其初始質(zhì)量的28.7%和34.7%，顯著低于CK 處理（P＜0.05）；而外源添加碳酸氫銨、硝酸鈣和尿素處理的碳素殘留率與CK 處理相比無(wú)顯著差異。培養(yǎng)到180 d 時(shí)，各處理玉米秸稈碳素殘留質(zhì)量是其初始質(zhì)量的16.9%～24.8%，外源添加谷氨酸處理的碳素殘留率為16.9%，顯著低于添加硫酸銨處理（P＜0.05），其余氮處理的碳素殘留率與CK處理相比并無(wú)顯著差異。這說(shuō)明外源添加谷氨酸和硫酸銨能夠顯著提高玉米秸稈腐解前期碳素的釋放，而對(duì)后期秸稈碳素釋放無(wú)顯著影響。

圖2 玉米秸稈腐解碳素殘留特征Figure 2 Residual characteristics of corn straw carbon mass at different decomposition time

玉米秸稈腐解過(guò)程中碳素殘留率隨時(shí)間的變化可以用衰減指數(shù)方程擬合（表2），擬合度較好，R2為0.615～0.904。外源添加尿素和CK 處理的玉米秸稈碳素釋放速率常數(shù)均為8.2×10-3d-1，表明外源添加尿素對(duì)玉米秸稈碳素的釋放無(wú)明顯影響；外源添加谷氨酸處理的碳素釋放速率常數(shù)最大，為1.37×10-2d-1，其次為硝酸鈣和硫酸銨，其碳素釋放速率常數(shù)分別為9.9×10-3d-1和8.3×10-3d-1，均高于CK 處理，這說(shuō)明外源添加谷氨酸、硝酸鈣和硫酸銨均能促進(jìn)玉米秸稈碳素的釋放。外源添加碳酸氫銨處理玉米秸稈碳素釋放速率常數(shù)為7.7×10-3d-1，低于CK 處理，這說(shuō)明外源添加碳酸氫銨在一定程度上減緩了玉米秸稈碳素的釋放速率。

表2 玉米秸稈殘留碳素與腐解時(shí)間關(guān)系的擬合Table 2 Fitting of the relationship between corn straw residual carbon and decomposition time

2.3 玉米秸稈殘留氮素變化

圖3 玉米秸稈腐解氮素殘留特征Figure 3 Residual characteristics of corn straw nitrogen mass at different decomposition time

在添加不同外源氮的條件下，玉米秸稈氮素殘留率隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)總體呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)（圖3），其中在0～7 d 內(nèi)快速釋放，15～90 d 緩慢釋放，90～180 d 又快速釋放。30～90 d 和120～180 d 內(nèi)，外源添加谷氨酸處理的玉米秸稈氮素殘留率低于其他處理，而外源添加硫酸銨處理的玉米秸稈氮素殘留率與CK處理相比無(wú)顯著差異。培養(yǎng)至第7 d 時(shí)，外源添加尿素、碳酸氫銨、硝酸鈣和谷氨酸處理的氮素殘留質(zhì)量分別是初始質(zhì)量的57.4%、63.7%、69.7%和75.6%，顯著低于CK 處理（P＜0.05）；而外源添加硫酸銨處理與CK 相比差異不顯著。培養(yǎng)至30 d 時(shí)，外源添加碳酸氫銨、硝酸鈣和尿素處理的氮素殘留率分別為70.2%、59.4%和63.1%，顯著低于CK 處理（P＜0.05）。培養(yǎng)至90 d時(shí)，外源添加碳酸氫銨、硝酸鈣、尿素和谷氨酸處理的氮素殘留質(zhì)量是其初始質(zhì)量的61.4%、50.1%、71.7%和60.3%，顯著低于CK 處理（P＜0.05）。培養(yǎng)至180 d 時(shí)，玉米秸稈殘余物中氮素殘留質(zhì)量是其初始質(zhì)量的21.6%～51.3%，外源添加硝酸鈣和谷氨酸處理的氮素殘留質(zhì)量是其初始質(zhì)量的27.08%和21.57%，顯著低于CK處理（P＜0.05）；外源添加尿素處理的氮素殘留質(zhì)量是初始質(zhì)量的47.44%，顯著高于CK 處理（P＜0.05）。這說(shuō)明外源添加谷氨酸能促進(jìn)玉米秸稈中氮素的釋放，而外源添加尿素會(huì)減緩玉米秸稈中氮素的釋放速率。

玉米秸稈腐解過(guò)程中氮素殘留率隨時(shí)間的變化可以用衰減指數(shù)方程擬合（表3），擬合度較好，R2為0.579～0.895。外源添加谷氨酸處理的氮素釋放速率常數(shù)最大，為7.15×10-3d-1，其次為硝酸鈣、硫酸銨、碳酸氫銨和尿素，其氮素釋放速率常數(shù)分別為6.12×10-3、4.51×10-3、4.24×10-3d-1和4.21×10-3d-1，均高于CK處理。這說(shuō)明外源添加氮素均能促進(jìn)玉米秸稈氮素的釋放，其中谷氨酸促進(jìn)作用最強(qiáng)。

2.4 玉米秸稈殘留磷素分析

在添加不同外源氮的條件下，玉米秸稈磷素殘留率隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)（圖4），且在前30 d 內(nèi)下降較快，之后（30～180 d）逐漸減緩。在15～180 d，外源添加谷氨酸處理的玉米秸稈磷素殘留率高于其他氮素處理。培養(yǎng)至30 d時(shí)，外源添加谷氨酸處理的磷素殘留質(zhì)量是初始質(zhì)量的72.1%，顯著高于CK處理（P＜0.05）；其余氮素處理與CK相比差異未達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。培養(yǎng)至180 d時(shí)，外源添加谷氨酸、硝酸鈣和碳酸氫銨處理的玉米秸稈磷素殘留質(zhì)量是其初始質(zhì)量的59.0%、47.1%和46.5%，顯著高于CK處理（P＜0.05）。這說(shuō)明外源添加谷氨酸、硝酸鈣和碳酸氫銨會(huì)減緩玉米秸稈中磷素的釋放速率。

表3 玉米秸稈殘留氮素與腐解時(shí)間關(guān)系的擬合Table 3 Fitting of the relationship between corn straw residual nitrogen and decomposition time

玉米秸稈腐解過(guò)程中磷素殘留率隨時(shí)間的變化可以用衰減指數(shù)方程擬合（表4），擬合度較好，R2為0.311～0.859。外源添加谷氨酸、碳酸氫銨、硝酸鈣和尿素處理的磷素釋放速率常數(shù)分別為2.72×10-3、4.43×10-3、5.08×10-3d-1和5.46×10-3d-1，均比CK處理低，說(shuō)明外源添加谷氨酸、碳酸氫銨、硝酸鈣和尿素均會(huì)在一定程度上減緩玉米秸稈磷素的釋放。外源添加硫酸銨處理的磷素釋放速率常數(shù)為7.94×10-3d-1，高于CK 處理，這說(shuō)明外源添加硫酸銨能促進(jìn)玉米秸稈磷素的釋放。

2.5 玉米秸稈殘留鉀素分析

圖4 玉米秸稈腐解磷素殘留特征Figure 4 Residual characteristics of corn straw phosphorus mass at different decomposition time

表4 玉米秸稈殘留磷素與腐解時(shí)間關(guān)系的擬合Table 4 Fitting of the relationship between corn straw residual phosphorus and decomposition time

在添加不同外源氮的條件下，玉米秸稈鉀素殘留率隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)（圖5），且在0～60 d 內(nèi)下降較快，而后（60～180 d）逐漸減緩。在0～60 d 內(nèi)，外源添加尿素處理的玉米秸稈鉀素殘留率低于其他氮素處理。培養(yǎng)至60 d時(shí)，外源添加碳酸氫銨處理的鉀素殘留質(zhì)量是其初始質(zhì)量的89.8%，顯著高于CK 處理（P＜0.05）；外源添加尿素處理的鉀素殘留質(zhì)量是其初始質(zhì)量的60.8%，顯著低于CK 處理（P＜0.05）；而其余氮素處理的玉米秸稈鉀素殘留量與CK處理之間差異不顯著。培養(yǎng)至120 d時(shí)，外源添加碳酸氫銨、硫酸銨、硝酸鈣和尿素處理的鉀素殘留質(zhì)量是其初始質(zhì)量的86.2%、72.6%、69.8%和65.4%，顯著高于CK處理（P＜0.05）。培養(yǎng)至180 d時(shí)，玉米秸稈殘余物中鉀素殘留質(zhì)量是其初始質(zhì)量的24.9%～54.5%。外源添加碳酸氫銨處理的鉀素殘留量是其初始質(zhì)量的54.48%，顯著高于CK 處理（P＜0.05）；其余氮素處理的鉀素殘留率與CK處理無(wú)顯著差異。這說(shuō)明外源添加碳酸氫銨會(huì)減緩玉米秸稈鉀素的釋放速率。

圖5 玉米秸稈腐解鉀素殘留特征Figure 5 Residual characteristics of corn straw potassium mass at different decomposition time

表5 玉米秸稈殘留鉀素與腐解時(shí)間關(guān)系的擬合Table 5 Fitting of the relationship between corn straw residual potassium and decomposition time

玉米秸稈腐解過(guò)程中鉀素殘留率隨時(shí)間的變化可以用衰減指數(shù)方程擬合（表5），擬合度很高，R2為0.858～0.949。外源添加谷氨酸、硝酸鈣和尿素處理的鉀素釋放速率常數(shù)分別為5.62×10-3、5.60×10-3d-1和4.92×10-3d-1，均高于CK 處理，這說(shuō)明外源添加谷氨酸、硝酸鈣和尿素均能促進(jìn)玉米秸稈鉀素的釋放；外源添加碳酸氫銨和硫酸銨處理的鉀素釋放速率常數(shù)分別為3.04×10-3d-1和3.94×10-3d-1，均低于CK 處理，這說(shuō)明外源添加碳酸氫銨和硫酸銨會(huì)在一定程度上減緩玉米秸稈中鉀素的釋放速率。

3 討論

3.1 不同形態(tài)氮素對(duì)玉米秸稈腐解的影響

本研究結(jié)果表明，外源添加谷氨酸、硫酸銨和碳酸氫銨能促進(jìn)玉米秸稈的降解和養(yǎng)分釋放，這和前人的研究結(jié)果一致。丁雪麗等[22]研究發(fā)現(xiàn)，硫酸銨對(duì)玉米秸稈腐解有促進(jìn)作用，且添加的硫酸銨越多秸稈腐解越快；李曉韋等[23]研究發(fā)現(xiàn)，施用有機(jī)氮會(huì)促進(jìn)油菜秸稈的腐解。這可能是因?yàn)橥庠刺砑庸劝彼岷土蛩徜@可以影響微生物群落結(jié)構(gòu)和生物酶活性，進(jìn)而促進(jìn)了作物秸稈腐解。添加氮素提高了好氣性纖維素分解微生物的活性與數(shù)量[24]，主要是提高了細(xì)菌的數(shù)量和豐度，而細(xì)菌群落中纖維素降解菌豐度與秸稈中纖維素和半纖維素的分解、代謝呈正相關(guān)[25]。Keeler等[26]認(rèn)為，氮對(duì)凋落物中纖維素降解酶和聚磷酶的活性有促進(jìn)作用，氮的添加還可刺激微生物活性，增加對(duì)磷和碳的需求，導(dǎo)致碳和磷獲取酶的能力增加。朱遠(yuǎn)芃等[27]的研究表明，氮肥通過(guò)提高中性木聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等水解酶的活性促進(jìn)秸稈腐解。

本研究結(jié)果還表明，外源添加有機(jī)氮（谷氨酸）對(duì)玉米秸稈腐解的促進(jìn)作用高于無(wú)機(jī)氮（如硫酸銨等），可能是因?yàn)樵谔砑庸劝彼岬扔袡C(jī)氮時(shí)，不僅調(diào)節(jié)了秸稈的C/N，而且直接為微生物提供了有機(jī)氮源，增加了微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性和數(shù)量，促進(jìn)微生物分泌生物酶，進(jìn)而加快玉米秸稈的腐解。微生物結(jié)構(gòu)聚合物主要由氨基糖構(gòu)成，外源添加的有機(jī)氮可能是微生物合成蛋白質(zhì)聚合物的主要來(lái)源[28]。耿麗平等[29]發(fā)現(xiàn)，有機(jī)氮產(chǎn)酶量高于無(wú)機(jī)氮。張悅等[30]發(fā)現(xiàn)，纖維素降解菌對(duì)硫酸銨和有機(jī)氮（蛋白胨）的利用率相對(duì)較高，所產(chǎn)酶活力較強(qiáng)，顯著促進(jìn)玉米秸稈腐解。

3.2 外源氮對(duì)秸稈養(yǎng)分釋放的影響

本研究表明，在腐解過(guò)程中玉米秸稈養(yǎng)分釋放率為鉀＞磷＞氮，添加外源氮促進(jìn)了秸稈中碳、氮、鉀的釋放，而抑制了磷素的釋放。碳、氮釋放規(guī)律與腐解規(guī)律相似，這可能是因?yàn)榻斩捴械奶肌⒌B(yǎng)分是微生物繁殖所需的能源，微生物所需的碳、氮養(yǎng)分隨著秸稈腐解而增加[30-31]，而鉀在玉米秸稈中主要以離子形態(tài)存在，鉀離子隨秸稈腐解而逐漸釋放[32]，谷氨酸和硫酸銨促進(jìn)了秸稈腐解，進(jìn)而加速了秸稈中碳素、氮素和鉀離子釋放。而秸稈中磷以有機(jī)磷和無(wú)機(jī)磷形態(tài)存在，秸稈在被微生物礦化分解過(guò)程中，釋放出一定數(shù)量的可被微生物和植物吸收利用的有效磷成分，隨著培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)，秸稈釋放的有效磷可參與有機(jī)物的再合成（腐殖化作用），或者被微生物同化為微生物生物量磷，仍以有機(jī)態(tài)磷形式存在[33]。同時(shí)秸稈腐解殘留物對(duì)游離有效磷的吸附固定作用，也可使秸稈釋放的有效磷轉(zhuǎn)化為緩效磷或無(wú)效態(tài)磷賦存于秸稈表面[34]。微生物在秸稈腐解過(guò)程中可利用有機(jī)磷礦化獲取磷素來(lái)維持自身生命代謝[35]。Dai 等[36]發(fā)現(xiàn)，氮素的輸入降低微生物磷吸收轉(zhuǎn)運(yùn)基因和解磷基因的豐度，削弱關(guān)鍵磷素轉(zhuǎn)化基因之間的聯(lián)系，并降低放線(xiàn)菌、γ-變形桿菌、α-變形桿菌等解磷微生物的豐度，減少了秸稈磷素的釋放。細(xì)菌是分泌磷酸酶的主要微生物，氮素添加抑制了磷酸酶的活性，進(jìn)而降低了秸稈磷素釋放，提高了秸稈中磷素的殘留率[37]。Wang 等[38]研究發(fā)現(xiàn)，施氮會(huì)顯著降低酸性磷酸酶的活性，導(dǎo)致秸稈中磷素釋放減少。

3.3 不同形態(tài)氮肥的經(jīng)濟(jì)成本

目前硫酸銨市場(chǎng)價(jià)約500 元·t-1，碳酸氫銨市場(chǎng)價(jià)約700 元·t-1，尿素市場(chǎng)價(jià)約1 750 元·t-1，聚谷氨酸氮肥市場(chǎng)價(jià)約2 000元·t-1，硝酸銨市場(chǎng)價(jià)約1 800元·t-1；每畝（667 m2）玉米秸稈量約為0.47 t，需要添加氮素為1.24×10-3t[7]。每畝（667 m2）地玉米秸稈C/N 調(diào)節(jié)為25∶1 需要添加硫酸銨、碳酸氫銨、尿素、聚谷氨酸和硝酸銨的成本分別約為0.62、0.87、2.17、2.48 元和2.23 元。因此，硫酸銨不僅能加速秸稈腐解速率，還能降低經(jīng)濟(jì)成本。

4 結(jié)論

（1）谷氨酸、硫酸銨、碳酸氫銨會(huì)促進(jìn)玉米秸稈的腐解，尿素對(duì)玉米秸稈腐解無(wú)明顯影響，硝酸鈣會(huì)減緩玉米秸稈的腐解。

（2）玉米秸稈腐解過(guò)程中，谷氨酸、尿素、硝酸鈣會(huì)促進(jìn)碳、氮、鉀養(yǎng)分的釋放，但會(huì)減緩磷素的釋放；硫酸銨會(huì)促進(jìn)碳、氮、磷養(yǎng)分的釋放，但會(huì)減緩鉀素的釋放；碳酸氫銨會(huì)促進(jìn)氮素的釋放，但會(huì)減緩碳、磷、鉀養(yǎng)分的釋放。

（3）谷氨酸對(duì)玉米秸稈腐解的促進(jìn)作用強(qiáng)于硫酸銨和其他無(wú)機(jī)氮。從加快玉米秸稈腐解速率角度考慮，谷氨酸是最佳氮源；從加快玉米秸稈腐解速率和投入成本兩方面綜合考慮，硫酸銨是最佳氮源。