煤矿区复垦土壤中有机肥的分解动态及其驱动因素

基于煤矿区不同复垦年限土壤,研究有机肥的分解动态及其驱动因素,可为有机肥合理施用和矿区土壤培肥提供科学依据.本研究以山西煤矿复垦区为试验平台,采用尼龙网袋填埋法,在复垦年限为1年(复垦初期阶段,R1)、10年(复垦中期阶段,R10)和30年(复垦长期阶段,R30)的土壤中进行有机肥分解试验(有机肥碳量与土壤重量比例为4:100).供试有机肥为牛粪和猪粪,以不添加有机肥为对照(CK),填埋深度为15 cm.在填埋后的第12、23、55、218、281和365 d采集尼龙网袋样品,测定有机肥残留量、土壤微生物生物量碳(MBC)和可溶性有机碳(DOC)含量,采用方差分解分析(VPA)量化土壤性质、有机肥性质和水热条件对有机肥分解的贡献率.结果 表明:猪粪的分解速率显著高于牛粪.猪粪的腐殖化系数(46.3％)显著低于牛粪(71.7％);猪粪在复垦30年的土壤中的腐殖化系数(44.5％)显著低于复垦1年和10年的土壤(47.2％);而牛粪在3种复垦年限土壤中的腐殖化系数无显著差异.猪粪和牛粪的易分解碳库占总碳库的比例分别为52％和26％,易分解碳库分解速率常数分别为0.00085和0.00074℃-1,且差异显著.在0～218 d填埋时间段内,猪粪还田对复垦土壤MBC和DOC的提升作用显著高于牛粪,在281～365 d填埋时间段内,两者差异不显著.有机肥还田下,3种复垦年限土壤中MBC和DOC的增长幅度均表现为R1 ＞R10≈R30.在土壤性质、物料性质和水热条件中,有机肥性质是其分解的主要影响因子,对有机肥分解的单独贡献率最大,为17.9％.综上,猪粪的分解受到土壤复垦年限的影响,而牛粪的分解不受土壤复垦年限的影响.在不同复垦年限土壤中,牛粪的腐殖化系数显著高于猪粪,在煤矿复垦区建议选择腐熟的牛粪进行有机肥还田,以提高土壤肥力.