生物炭和秸稈對(duì)土壤呼吸和團(tuán)聚體的影響.pdf

1、土壤呼吸作用是通過(guò)陸地植物固定和來(lái)自土壤微生物分解的土壤有機(jī)質(zhì)的CO2返回大氣的主要途徑，它也被稱為碳礦化作用。土壤團(tuán)聚體是相對(duì)于相鄰顆粒更加結(jié)實(shí)的土壤顆粒組。團(tuán)聚體穩(wěn)定性是指土壤團(tuán)聚體受到耕作和水或風(fēng)力侵蝕的破壞力時(shí)抵抗分解的能力。潮濕土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性表明土壤能夠抵抗雨滴沖擊和水力侵蝕的影響。
　　在低溫生物炭對(duì)土壤和聚集的影響方面已經(jīng)做了大量的相關(guān)研究，但是關(guān)于比較生物炭對(duì)黑土區(qū)低有機(jī)質(zhì)和高有機(jī)質(zhì)的碳礦化作用的影響方面相對(duì)較少

2、。此外還觀察到在短時(shí)間內(nèi)生物炭和秸稈對(duì)土壤某些物理屬性（容重、總孔隙度、持水能力）的影響還存在一定的知識(shí)缺口。本研究旨在:通過(guò)測(cè)定低水平和高水平的生物炭利用率以及玉米秸稈對(duì)微生物土壤呼吸、氮礦化、土壤中微生物生物量碳和微生物生物量氮的影響;測(cè)定生物炭、秸稈和有機(jī)肥對(duì)土壤有機(jī)碳、微生物生物量碳、土壤團(tuán)聚體、團(tuán)聚體大小分布、團(tuán)聚體重量直徑和一些其他的土壤物理屬性;測(cè)定生物炭、秸稈和畜禽糞便對(duì)玉米生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響來(lái)解決上述知識(shí)缺口。
　

3、　在2014年11月和12月于中國(guó)哈爾濱市東北農(nóng)業(yè)大學(xué)開展兩次實(shí)驗(yàn)。第一次培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定三種不同水平下生物炭（0.5％，1％，和2％）和秸稈(1％)對(duì)兩種不同水平有機(jī)質(zhì)含量（高和低）的黑土碳礦化、氮礦化、微生物生物量和全氮的影響。該實(shí)驗(yàn)包括8種處理（CK-土壤，B1-0.5％生物炭含量土壤，B2-1％生物炭含量土壤，B3-2％生物炭含量土壤，S-秸稈，SB1-秸稈和0.5％生物炭含量土壤，SB2-秸稈和1％生物炭含量土壤，B3-秸稈和2％

4、生物炭含量土壤）。這些處理進(jìn)一步劃分為兩組:單生物炭(CK、B1、B2、B3)和秸稈(S、SB1、SB2、SB3)
　　第二次田間試驗(yàn)是隨機(jī)的完全分塊設(shè)計(jì)以測(cè)定生物炭（B1為1％和B2為5％）、畜禽糞便和秸稈對(duì)4種不同土壤深度下(0-10 cm，10-20 cm，20-30 cm，30-40 cm)土壤團(tuán)聚體的土壤聚集、土壤平均重量直徑、全有機(jī)碳含量，土壤有機(jī)碳，微生物生物量碳，pH值和土壤物理屬性（容重、總孔隙度、持水能力）的影

5、響。B1處理為12，500 kg/ha生物炭的施用率，而B2則為62，500 kg/ha的生物炭施用率。有機(jī)肥和玉米秸稈的施用率分別為25，000kg/ha和15，000 kg/ha。玉米產(chǎn)量在收獲之后測(cè)定。共分為7種處理（CK-土壤，S-秸稈，B1-1％生物炭，B2-5％生物炭，SB1-1％生物炭含量土壤，SB2-2％生物炭含量土壤和M-有機(jī)肥），每個(gè)地塊的面積為20m2(5m×4m)。
　　總體來(lái)說(shuō)，土壤呼吸率隨著生物炭的添加

6、而減少。在整個(gè)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)期間高有機(jī)質(zhì)含量土壤呼吸作用要高于低有機(jī)質(zhì)含量土壤。秸稈和生物炭結(jié)合情況下土壤呼吸率要高于單生物炭處理。高生物炭施用率(2％)導(dǎo)致土壤呼吸作用的進(jìn)一步下降。對(duì)于氮礦化來(lái)說(shuō)，高有機(jī)質(zhì)和低有機(jī)質(zhì)含量土壤中的硝態(tài)氮均隨著生物炭和秸稈的添加面減少。在整個(gè)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)期間CK處理產(chǎn)生的硝態(tài)氮含量最高。對(duì)銨態(tài)氮來(lái)說(shuō)，秸稈和生物炭組合得到最高的氮礦化。全氮含量隨著生物炭和秸稈的添加而增多;在整個(gè)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)期間B2和SB3處理得到最高的

7、全氮含量值。生物炭和秸稈的添加也增加了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中高有機(jī)質(zhì)和低有機(jī)質(zhì)土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮的含量。
　　對(duì)于田間實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，單生物炭處理（B1和B2）和玉米秸稈(S)對(duì)土壤平均重量直徑影響最大。有機(jī)肥的添加對(duì)微團(tuán)聚體的形成影響最大，而B1和B2處理對(duì)大團(tuán)聚體形成影響最大。在粉砂和粘土聚集組分(＜0.053mm)時(shí)全有機(jī)碳含量最低。土壤容重隨著土壤深度而增加，但是所有處理相對(duì)于對(duì)照試驗(yàn)有所減少。土壤總呼吸度隨著土壤深度而減少