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文檔簡介
1、目前,氣候變暖和溫室氣體減排已成為全球關(guān)注的焦點。近年來,由于生物質(zhì)炭在改善土壤性質(zhì),提高土壤碳匯和控制農(nóng)業(yè)溫室氣體排放方面的巨大應(yīng)用潛力,特別是對土壤碳的增匯減排作用,已成為土壤學(xué)和環(huán)境科學(xué)的研究熱點。
本課題采用土柱試驗,模擬稻田淹水環(huán)境,以生物質(zhì)炭為供試材料,通過添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w/w)2%(C2)、5%(C5)和8%(C8)的生物質(zhì)炭到稻田土壤中,另設(shè)不加炭為對照(C0),以此了解生物質(zhì)炭的輸入及其不同施炭量對淹水土壤C
2、O2排放和CH4釋放潛力的影響,并結(jié)合土壤理化性質(zhì)、酶活性和微生物群落結(jié)構(gòu)的變化,綜合分析其影響機制。其中,各項研究結(jié)果表明:
(1)生物質(zhì)炭的輸入促使土壤的pH顯著提高,且pH隨施炭量的增加呈遞增趨勢。與對照相比,C2、C5、C8的pH值分別約提高了0.2、0.3和0.5個單位。此外,生物質(zhì)炭可以有效地改善土壤的通透性,降低土壤的厭氧還原程度,而本研究結(jié)果顯示,土壤的氧化還原電位(Eh)于不同施炭量處理之間無明顯差異。
3、> (2)生物質(zhì)炭的輸入顯著提高了土壤的有機碳含量,平均每增加1%(w/w)的生物質(zhì)炭,土壤有機碳總量約增加7mg·g-1。同時生物質(zhì)炭的施入還對土壤的有機碳礦化速率和水溶性有機碳(WSOC)含量有明顯的抑制作用。
(3)施加生物質(zhì)炭明顯地提高了土壤的微生物量碳(MBC)。與對照相比,C2、C5和C8處理土壤的MBC分別增加了約75%、84%和50%。這得益于生物質(zhì)炭對土壤性質(zhì)和微生物生存環(huán)境的改善。但并未發(fā)現(xiàn)土壤MBC隨施
4、炭量的變化而呈規(guī)律性的變化。
(4)施用生物質(zhì)炭對土壤脫氫酶(DHA)和輔酶F420活性有顯著的抑制作用。且表現(xiàn)出的酶活性大小順序極為一致:C0>C5>C2>C8。可以看出,生物質(zhì)炭對土壤中這兩種酶活性的抑制作用明顯,且高施炭量(C8)處理下可能抑制作用更強。
(5)與對照相比,C2、C5和C8處理的土壤CO2累計釋放量分別降低了5.1%、2.4%和26.5%。顯然,生物質(zhì)炭對土壤CO2釋放有顯著地抑制作用,由于高施
5、炭量(C8)更有利于提升土壤有機碳的氧化穩(wěn)定性,因此提高施炭量或許對抑制淹水土壤的CO2釋放效果更好。
(6)土壤的生化產(chǎn)甲烷潛力(BMP)試驗結(jié)果表明,土壤的產(chǎn)甲烷潛力隨淹水培養(yǎng)時間的延長而降低。生物質(zhì)炭的輸入在短期內(nèi)促進了土壤有機質(zhì)的厭氧分解和CH4的產(chǎn)生。而長期的試驗研究發(fā)現(xiàn),各施炭量處理的BMP高低順序為:C5>C0>C2>C8。顯然,C2、C8處理的BMP明顯低于對照,而且高施炭量處理(C8)對土壤產(chǎn)CH4潛力的抑制
6、作用尤為顯著。
(7)通過PCR-DGGE技術(shù)對土壤總細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌的群落結(jié)構(gòu)分析得出:生物質(zhì)炭的輸入對土壤總細(xì)菌的生態(tài)群落結(jié)構(gòu)影響不明顯,而對土壤中某一特定產(chǎn)甲烷菌的生長有較顯著的影響。樣品處理中第28、31號條帶所代表的古菌類或許是造成C5產(chǎn)CH4潛力高于其他處理的原因。而C5、C8處理中第25號條帶所代表的此古菌類泉古菌門的豐度或活性較低,或許是導(dǎo)致高施炭量對抑制CH4釋放潛力效果更好的原因所在。
綜上所述,生
7、物質(zhì)炭的輸入對土壤的pH、MBC、WSOC、有機碳礦化、土壤酶活性及微生物群落結(jié)構(gòu)等理化性質(zhì)及生化特征變化有顯著的影響??傮w而言,高施炭量對控制土壤CO2和CH4釋放更具重要意義。施用生物質(zhì)炭一方面通過提高土壤有機碳的氧化穩(wěn)定性,降低土壤的有機碳礦化速率,從而減少土壤CO2和CH4的釋放;另一方面,生物質(zhì)炭對土壤微生物活性和酶活性起到了良好的抑制作用,以致降低土壤有機質(zhì)的厭氧分解進而減少土壤CO2和CH4的釋放。然而,針對目前生物質(zhì)炭對
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