添加石灰和秸秆对土有机碳固持的影响

【目的】研究作物秸秆与石灰配施对土壤CO_2排放、土壤有机碳(SOC)固持、土壤无机碳(SIC)转化的影响机制,以及SOC固持对初始SOC含量的响应。【方法】采用室内恒温培养试验及稳定同位素技术(13C),选用经16年不同碳氮水平管理,且长期进行冬小麦-夏休闲种植的2个供试土壤样品:S_0N_0土壤(不进行秸秆还田+不施用氮肥)和S_1N_1土壤(高量秸秆还田+高量施用氮肥:240 kg·hm-2),将S_0N_0土壤和S_1N_1土壤分别在添加秸秆(12g·kg~(-1))或不添加秸秆以及添加石灰(3 g·kg~(-1))或不添加石灰的情况下于25℃黑暗条件中培养120 d。【结果】未添加秸秆和石灰时,S_1N_1土壤的CO_2累积释放量比S_0N_0土壤高出42.9%;添加等量秸秆不仅提高了S_0N_0土壤和S_1N_1土壤的CO_2累积释放量(81.6%,70.4%),而且S_0N_0土壤CO_2累积释放量的增加幅度高于S_1N_1土壤,这说明秸秆的添加对初始SOC含量低的土壤即S_0N_0土壤的原SOC矿化影响更大。但是无论添加秸秆与否,石灰的加入使S_0N_0土壤和S_1N_1土壤的CO_2累积释放量分别降低了428.11和528.52 mg·kg~(-1)。与空白土壤相比,添加秸秆使S_0N_0土壤和S_1N_1土壤的SOC含量分别提高了2.95和3.19 g·kg~(-1);但是与单独添加秸秆相比,同时添加秸秆和石灰使S_1N_1土壤的SOC显著降低了1.36 g·kg~(-1),而对S_0N_0土壤的SOC含量没有影响。利用13C稳定同位素技术发现,添加秸秆能促使新形成SOC;其中,S_0N_0土壤中新形成的SOC含量比S_1N_1土壤高出0.77 g·kg~(-1);然而与单独添加秸秆相比,同时添加石灰和秸秆后新形成的SOC与其相差无几,说明石灰的加入对秸秆的腐解不会造成影响。在S_0N_0土壤和S_1N_1土壤中,添加秸秆使SOC净固持量分别提高了3 066.3和2 480.53 mg·kg~(-1);同时添加石灰和秸秆对S_0N_0土壤的SOC净固持量无显著影响,但是S_1N_1土壤的SOC净固持量则呈现下降的趋势。石灰的加入使S_0N_0土壤和S_1N_1土壤的CO_2释放量分别降低了469和529 mg·kg~(-1),同时使SIC含量分别提高了443和566 mg·kg~(-1)。【结论】初始SOC含量低的土壤具有更高的固碳潜力;添加钙源能够与土壤CO_2通过化学反应生成无机碳—碳酸钙的方式从另一个角度达到土壤固碳减排的目标。     

添加玉米秸秆对黑钙土重组有机碳含量及有机无机复合的影响

为了科学评价土壤的固碳性能和潜力,以黄土和红土母质及其发育的黑钙土为供试土壤,在田间调查的基础上,分别采集耕层和母质层土壤样品,研究添加有机物料后土壤重组有机碳含量、有机无机复合状况的变化。针对东北玉米主产区黑钙土秸秆还田技术推广中亟待阐明的科学问题,通过室内恒温培养试验模拟了一个作物生长期内,黑钙土母质和耕层土壤添加不同比例的玉米秸秆后,重组有机碳含量和有机无机复合状况的变化。结果表明:随秸秆添加量的增加,供试耕层土壤和母质中的重组有机碳含量、原土有机碳复合量均呈同步增加趋势,但原土有机碳复合度呈逐步下降趋势。在耕层土壤中,原土有机碳含量越低的土壤,其重组有机碳增量和原土有机碳复合量增率越大,说明原土有机碳含量低的土壤具有更大的固碳潜力。母质层土壤重组有机碳增量、原土有机碳复合量增率和追加复合量均大于耕层土壤,说明母质的固碳潜力远大于耕层土壤,且红土母质的固碳潜力更强。     

冻融及有机物料添加对黑钙土有机、无机碳的影响

以黑钙土为研究对象,采用室内培养方法,设置空白对照(NCK)、添加秸秆(NJ)、有机无机肥混施(NH)、冻融土培养(DCK)、冻融秸秆培养(DJ)与冻融混施肥培养(DH)6个处理。研究表明,NJ、DJ的CO_2释放速率及累积释放量较高,DCK最低。CO_2累积释放量较好地符合一级反应动力学方程(R~20.89),CO_2潜在释放量参数C_i由大到小为NJDJNHDHNCKDCK。NH、DH的黑钙土碳酸盐含量显著高于其他处理(P0.05),而冻融处理对土壤碳酸盐含量的影响较小。添加秸秆的处理(NJ、DJ)土壤总碳、有机碳含量明显高于其他处理,而添加有机无机混合肥的处理(NH、DH)土壤总碳、有机碳含量与空白对照差别不大。冻融循环可以提升土壤碳含量,但与非冻融处理没有明显差异。综上所述,秸秆对土壤有机碳含量的提升有重要作用,但也增加了CO_2累积释放量;有机无机肥配施对土壤固碳能力影响较小,,但能显著增加黑钙土中碳酸盐的含量;冻融循环对土壤碳酸盐、有机碳含量的影响不明显,但可以减少添加有机物料后土壤CO_2的潜在释放量。     

玉米秸秆添加对不同母质黑钙土有机碳含量及团聚体稳定性的影响

以吉林省2种成土母质发育的典型黑钙土为供试土壤,采用室内培养方法,探究加入不同比例秸秆(0,0.5%,1%,2%,3%,5%,10%,15%)后,黑钙土有机碳含量及团聚体稳定性的变化特征。结果表明：与对照处理相比,增加秸秆的施用量,有机碳含量低、中、高3种黄土耕层土壤(LLC-Ap、LMC-Ap、LHC-Ap)的有机碳增量分别为0.28～4.67倍,0.06～3.14倍,0.07～2.10倍;有机碳含量低、中、高3种红土耕层土壤(RLC1-Ap、RLC2-Ap和RHC-Ap)的有机碳增量分别为0.18～4.00倍,0.28～3.99倍,0.06～2.82倍;黄土母质(LC)的有机碳增量为1.41～37.80倍;红土母质(RC)的有机碳增量为1.48～38.23倍,说明低有机碳含量的土壤固碳潜力更强,母质的固碳潜力远高于耕层土壤。同时,随着秸秆施用量的增加,各类型土壤的团聚体平均重量直径(MWD)逐渐变大。且对于秸秆添加量相同的处理,各类型土壤团聚体的MWD值呈现出LLC-Ap1-Ap2     

保护性耕作下农田表土有机碳含量变化特征分析——基于中国农业生态系统长期试验资料

本文收集整理1979-2008年有关中国保护性耕作的长期试验文献,整合分析了长期保护性耕作下中国农田表土有机碳的变化特征.采用的48篇有效文献涉及18个省(区、市)的59个长期试验点,涵盖12种土类.总样本88个(其中旱地51个,水田37个).结果表明.保护性耕作处理下旱地和水田表土有机碳年变化分别介于-0.30～0.75 g·kg~(-1)·a~(-1)和-0.20～2.71 g·kg~(-1)·a~(-1),平均增幅分别达0.21 g·kg~(-1)·a~(-1)和0.51 g·kg~(-1)·a~(-1).可见长期保护性耕作下,农刚表土有机碳含量总体呈上升趋势,水田下增长高于旱地.和少免耕相比,秸秆还田更有利于促进表土有机碳的积累.统计分析还表明,结合秸秆还田的综合保护性耕作措施可以使水田和旱地的有效固碳期限分别持续27 a和23 a,水田在保持较高固碳速率的同时,延长了有效固碳年限.耕地表土有机碳含量在保护性耕作下特别是秸秆还田可以较大幅度地提高.实行保护性耕作可以具有农业稳产与土壤固碳的双重意义.     

秸秆还田配施氮肥对黑钙土有机碳及微生物量碳氮的影响

[目的]为完善黑钙土地区秸秆还田技术,提升黑钙土可持续生产能力提供理论和实践依据.[方法]以吉林省典型黑钙土为供试土壤,采用室内培养法研究秸秆与2种氮肥(尿素和磷酸二铵)配施对黑钙土有机碳(SOC)和微生物量碳氮的影响.[结果]黑钙土SOC含量随秸秆添加量的增加而增加,增幅达6.27％～31.84％.尿素和磷酸二铵配施...     

玉米秸秆对不同有机碳含量的黑土有机碳库的影响

【目的】研究玉米秸秆不同添加量对不同有机碳含量的黑土土壤有机碳库的影响,为提高退化的黑土质量以及利用秸秆修复退化黑土提供重要参考。【方法】通过室外培养法,在2种不同有机碳含量的黑土中添加不同量(w)的玉米秸秆(0.5%、1.5%和2.5%),研究黑土有机碳库中总有机碳(TOC)、易氧化有机碳(ROC)、微生物量碳(MBC)、溶解性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)、矿物结合态有机碳(MOC)、重组有机碳(HFOC)和惰性碳(IOC)的含量变化及各组分之间的相关关系。【结果】不同添加量的玉米秸秆均可增加2种有机碳含量黑土的TOC、ROC、MBC、DOC、POC、LFOC、MOC和IOC含量,且对低有机碳含量的黑土提高效果更明显,但却降低了2种黑土的HFOC含量。土壤有机碳库各组分除LFOC和HFOC之外均与TOC具有极显著正相关关系,ROC、MBC、DOC和POC含量之间具有极显著相关性。【结论】添加不同量玉米秸秆对2种有机碳含量的黑土均有一定的影响,高添加量秸秆施入可以有效提升高、低有机碳含量黑土的有机碳库组分,对低有机碳含量的黑土效果更好。在本试验玉米秸秆添加范围内,最佳添加质量分数为2.5%。     

秸秆还田量对黑土区土壤及团聚体有机碳变化特征和 固碳效率的影响

【目的】 探讨不同秸秆还田量下土壤及团聚体有机碳的变化特征,阐明土壤及团聚体有机碳储量变化对外源有机碳累积投入的响应关系,揭示黑钙土土壤及团聚体固碳效应和土壤有机碳定量提升机理。【方法】 于 2012 年4月在吉林省农安县玉米主产区设置了玉米秸秆还田量田间定位试验,共设计4个处理：秸秆还田量0（SA₀）、秸秆还田量4 500 kg·hm ^-2（SA₃₀₀）、秸秆还田量9 000 kg·hm ^-2（SA₆₀₀）、秸秆还田量13 500 kg·hm ^-2（SA₉₀₀）。利用多年试验土壤有机碳储量与外源有机碳投入的数据分析其量化关系和固碳效率。通过湿筛法筛分＞2 mm、2—0.25 mm、0.25—0.053 mm和＜0.053 mm粒级团聚体,分析不同粒级团聚体有机碳储量变化特征及固碳效应。 【结果】 长期秸秆还田能显著提高土壤有机碳含量,秸秆还田SA₆₀₀和SA₉₀₀两处理土壤有机碳含量均显著高于秸秆不还田（SA_O）、低量秸秆还田（SA₃₀₀）（P＜0.05）,并且后3年SA₉₀₀和SA₆₀₀两处理土壤有机碳含量差异达显著水平。2015—2018年间,SA₉₀₀处理土壤有机碳较SA₀处理分别依次提高了11.0%、15.8%、17.2%、23.1%。土壤总有机碳储量与外源有机碳输入呈极显著正线性相关关系（P＜0.01）,其中土壤总固碳效率为12.9%。与秸秆不还田（SA₀）相比,秸秆还田SA₆₀₀和SA₉₀₀两处理均显著提高了各粒级团聚体有机碳含量（P＜0.05）,尤其是对大团聚体（＞0.25 mm）有机碳含量增加贡献更大。高量秸秆还田（SA₉₀₀）处理的＞2 mm和2—0.25 mm粒级团聚体有机碳储量较秸秆不还田（SA₀）处理分别提高了45.5%和47.7%。除＜0.053 mm团聚体外,其他粒级土壤团聚体有机碳储量增加量与累积碳投入量增加量呈显著正线性相关关系（P＜0.05）;大粒级团聚体固碳效率显著高于小粒级团聚体,＞2 mm 和2—0.25 mm粒级团聚体固碳效率分别为4.9%和13.6%。依据秸秆还田下土壤固碳效率,预测未来10年内土壤有机碳储量要提升10%、20%、30%,每年需额外分别投入风干玉米秸秆约5.99、11.98、17.97 t·hm ^-2。 【结论】 玉米秸秆还田能显著促进黑钙土土壤及团聚体有机碳累积,并且土壤有机碳含量均随秸秆还田量和试验年限的延长而增加,有机碳主要集中固持在大团聚体中。表明秸秆还田是黑土区土壤肥力提升的重要培育措施,大团聚体有机碳可作为评价土壤有机碳变化对不同土壤培肥措施快速响应的重要指标之一。     

包头南海湖沉积物有机碳空间分布特征

为了解包头南海湿地的有机碳分布特点及碳库稳定性,以南海湖沉积物有机碳为研究对象,利用活性有机碳及其占总有机碳比例,分析其空间分布特征及碳库稳定性。结果表明:有机碳含量在垂向总体呈现随沉积物深度增加而降低的趋势,总有机碳含量在3.96~28.35 g·kg~(-1)之间,平均值为13.11 g·kg~(-1),活性有机碳含量在1.16~16.47 g·kg~(-1)之间,平均值为6.12 g·kg~(-1),活性有机碳含量占总有机碳含量的34.19%~54.64%。变异系数均在10%~100%之间,属中等变异,0~10 cm层、10~20 cm层沉积物中有机碳含量峰值集中在0~10 cm层,在8.91~28.35 g·kg~(-1)之间,平均值为16.52 g·kg~(-1),活性有机碳含量整体所占比例较大,有机碳易受到干扰,碳库稳定性较低,但整体以惰性有机碳含量为主,亦属稳定碳库;水平分布总体呈现从湖心向四周逐减的规律,但进水口和芦苇区的有机碳含量较高,活性有机碳以湖心为最高,总有机碳含量越高,活性有机碳含量也越高,湖心小岛处活性有机碳占总有机碳含量的44.16%,湖心处为43.47%,但芦苇区总有机碳含量最高,而活性有机碳含量却较低,活性有机碳含量占总有机碳含量的39.78%,以稳定的惰性有机碳为主,属稳定碳库,表明芦苇对碳库稳定较为有利。研究表明,沉积物碳库稳定性受芦苇区和人为活动影响,随着沉积物深度的增加碳库稳定性增强。     

秸秆、木质素及其生物炭对潮土CO2释放及有机碳含量的影响

研究添加秸秆、木质素及其生物炭后潮土CO2释放特征及土壤有机碳含量变化,为合理利用有机物料提供科学依据。采用室内模拟试验,等碳量(1%秸秆/土壤质量比)施入4种物料(秸秆、木质素及其裂解的两种生物炭),分析不同处理土壤CO2释放速率、累积释放量和有机碳、水溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)及微生物量碳(MBC)含量的变化与相关性。结果发现,土壤中添加不同物料对土壤CO2释放和有机碳含量有显著影响,秸秆和木质素能提高土壤CO2释放速率、累积释放量及有机碳矿化强度,均达到极显著差异,但两种生物炭处理与对照相比没有显著差异。在培养前期(30 d),不同物料均显著提高了土壤有机碳含量;但培养一年后,仅两种生物炭处理土壤有机碳含量较高,秸秆及木质素与对照相比没有显著差异。秸秆和木质素能显著增加DOC、ROC和MBC等土壤活性有机碳含量,而两种生物炭与对照相比没有明显差异;土壤DOC、ROC(167 mmol·L-1KMn O4)、ROC(33mmol·L-1KMn O4)和MBC直接影响CO2累积释放量,ROC(333 mmol·L-1KMn O4)对CO2累积释放量具有较强的间接作用。相对于秸秆和木质素而言,生物炭增加土壤有机碳含量,而没有增加CO2释放量,因此生物炭农用在固碳减排方面更具有积极意义。     

活性铁铝矿物对农田土壤有机碳固定的研究

为了解活性铁铝矿物对农田土壤有机碳固定的贡献，量化了重庆西部地区不同土壤类型与耕作制度下61个典型农田土壤的表层（0~30 cm）、中层（30~60 cm）、底层（60~100 cm） 3层的活性铁铝矿物所固定的有机碳量（OC_Fe-Al）。结果表明：OC_Fe-Al表现为表层（均值2.02 g·kg^-1） > 中层（均值1.37 g·kg^-1） > 底层（均值1.19 g·kg^-1）；OC_Fe-Al占土壤总有机碳的范围为12.8%~83.6%。3层土壤的活性铁铝矿物平均固碳量，在不同土壤类型中，石灰岩土最高（1.83 g·kg^-1），紫色土最低（1.40 g·kg^-1）；在不同耕作制度中，水旱轮作用地最高（1.65 g·kg^-1），旱作用地最低（1.50 g·kg^-1）；在不同地形中，陡坡地最低（0.97 g·kg^-1），平地（1.53 g·kg^-1）与缓坡地（1.54 g·kg^-1）较高；OC_Fe-Al与土壤Fe、Al及TOC含量呈显著正相关（P<0.01），与土壤pH呈显著负相关（P<0.01）。总体而言，活性铁铝矿物固碳是土壤固碳的重要机制且对底层土壤碳库的贡献率更大；而土壤类型、耕作制度、土壤pH等均会影响活性铁铝矿物对土壤有机碳的固定。     

生物质还田及栽培方式对土壤环境保护的探讨

作物产量是反映土壤肥力最好的综合指标,而作物产量与土壤胶体原土复合量间呈明显的相关性(r=0.7032**,t=4.53>t0.01=2.83。研究结果表明:生物质还田与土壤有机质增值呈明显正相关,土壤培肥后实际复合量增值(%)与土壤有机质增率(%)密切相关(r=0.8964**,t=7.84>t0.01=2.95),其产量水平的变迁与土壤有机无机复合量增减动态相一致。绿肥、麦秸还田和粮草轮作、绿麦间套等栽培,有利土壤有机无机复合量的提高,改善土壤理化性状,增强土壤酶活性,是保护土壤生境,涵养水源切实可行的有效措施。同时,土壤有机无机复合量和土壤酶活性也是衡量农业措施及地力的指标。     

不同原料生物炭理化性质的对比分析

为研究不同原料生物炭理化性质的差异,以苜蓿秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭、葡萄藤生物炭、污泥生物炭和褐煤生物炭6种生物炭为测试材料,利用傅里叶红外光谱仪和Boehm滴定法对生物炭表面官能团进行定性和定量分析,用电子扫描显微镜观察生物炭表面形貌,并测定生物炭的pH值、有机碳含量和阳离子交换量等基本理化性质。结果表明,除污泥生物炭呈弱酸性外（pH=6.76）,其他生物炭均呈碱性（pH=8.49~9.96）。苜蓿秸秆生物炭有机碳含量最高（588.43 g·kg^-1）,污泥生物炭最低（168.17 g·kg^-1）。阳离子交换量大小排序为,苜蓿秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭 > 葡萄藤生物炭 > 小麦秸秆生物炭 > 污泥生物炭 > 褐煤生物炭。FTIR图谱表征显示,生物炭表面存在芳香烃类和含氧基团,生物炭的结构以芳环骨架为主。苜蓿生物炭表面官能团总数最多,污泥生物炭最少。扫描电镜（SEM）结果表明,苜蓿秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭、葡萄藤生物炭表面有明显孔隙结构,褐煤生物炭和污泥生物炭表面并无明显的孔隙结构。综上,苜蓿秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭、葡萄藤生物炭适用农田土壤改良与培肥,褐煤生物炭和污泥生物炭可尝试用于污染土壤的修复,同时污泥生物炭可用于盐碱土的改良。     

保护性耕作农田固碳减排效应分析——以陕西户县、大荔和临渭区为例

为了分析保护性耕作的固碳减排效应,以陕西省关中平原麦玉两熟区为研究对象,选取西安户县、渭南大荔和临渭区3个具有代表性的地区进行调查研究,从土壤有机碳固定、土壤温室气体排放、物资投入造成的温室气体排放和避免秸秆焚烧造成的温室气体减排4个方面对该地区保护性耕作措施的固碳减排效应进行综合分析和估算。结果表明:与传统耕作相比,保护性耕作提高了土壤有机碳密度,每公顷农田每年碳固定量增加3 467.28kg CO_2当量,占总减排量的64.21%,对温室气体减排贡献最大;因减少物资投入和避免秸秆焚烧所产生的减排量分别为68.04kg·hm~(-2)·a~(-1)和1 864.65kg·hm~(-2)·a~(-1) CO_2当量;因秸秆还田产生的N_2O抵消了5.67%的温室气体减排量。保护性耕作措施下每公顷农田每年可减少温室气体排放4 739.76~5 364.30kg CO_2当量,整个保护性耕作项目区每年产生的减排量约为2.0×10~4t CO_2当量。因此,保护性耕作技术在关中平原具有巨大的固碳减排能力,是一项经济且对环境友好的生产技术。     

外源有机物料碳氮在红壤团聚体中的残留特征

【目的】土壤团聚体不仅是土壤结构的重要单元,也是土壤有机碳和氮素固持的重要场所。探究还田秸秆和有机肥中的有机碳和氮素在土壤团聚体中的残留特征,为深刻认识团聚体对外源有机碳和氮素的固持机制及土壤的可持续管理提供依据。【方法】以中国南方典型红壤（C3植物为主的自然植被）为研究对象,设置以下5个处理：（1）对照;（2）低量玉米秸秆添加;（3）高量玉米秸秆添加;（4）低量¹⁵N标记有机肥（与处理（2）等碳量）;（5）高量¹⁵N标记有机肥（与处理（3）等碳量）。采用室内模拟培养试验（恒温恒湿条件下培养300 d）,运用¹³C和¹⁵N同位素示踪技术,研究培养后土壤大团聚体（250-2 000 µm）、微团聚体（53-250 µm）、粉黏粒组分（＜53 µm）中有机碳和氮含量及其同位素丰度（¹³C和¹⁵N）,分析外源碳氮在土壤各团聚体组分的分配比例及残留特征。【结果】培养300 d后,与对照相比,添加秸秆或有机肥显著提高土壤总有机碳和全氮含量（P＜0.05）,提高幅度随物料添加量增加而增加。低量或高量有机肥添加后土壤及各级团聚体有机碳和氮素含量显著高于等碳量的秸秆处理。与对照相比,秸秆处理显著提高大团聚体（250-2000 µm）有机碳和氮的分配比例,其中,高量处理分别提高19.5和22.4个百分点;但该处理显著降低粉黏粒组分（＜53 µm）有机碳和氮素分配比例,平均降低11.4和12.6个百分点。与对照相比,有机肥处理显著提高微团聚体（53-250 µm）有机碳和氮素的分配比例,其中,低量有机肥处理分别提高11.6和8.3个百分点;而显著降粉黏粒组分（＜53 µm）的有机碳和氮的分配比例,平均降低6.0和9.4个百分点。同位素结果显示,高量或低量秸秆处理各粒级团聚体之间,大团聚体（250-2 000 µm）有机碳的δ13C值最高,其次为粉黏粒组分（＜53 µm）,微团聚体（53-250 µm）最低。而不同处理之间,高量秸秆处理总土及各粒级团聚体δ¹³C值明显高于低量秸秆和对照处理,而后两者没有明显差异。高量秸秆处理下,秸秆有机碳残留率为57.6%,其中,大团聚体的秸秆有机碳残留率（25.9%）相当于粉黏粒组分（＜53 µm）残留率（13.3%）的2倍。添加15N标记的有机肥处理后,来源于有机肥的氮素在土壤中总残留率为77.3%,其中,微团聚体中有机肥氮素残留率为45.2%,相当于大团聚体（10.4%）的4倍以上。【结论】等碳量条件下,有机肥相对于秸秆更有利于土壤碳氮的积累。还田后50%的残留秸秆有机碳在大团聚体内固持,而58%残留的有机肥氮被固定在微团聚体中。     

秸秆燃烧PM2.5及其碳组分排放特征研究

采用自主设计的民用炉灶燃烧-烟气稀释采样装置,获得安徽淮南和湖北武汉的小麦、玉米、水稻、花生、大豆5类典型农作物秸秆燃烧排放PM_(2.5)及其碳组分的排放因子,分析了排放因子的差异,筛选了碳组分的标识组分。结果表明,秸秆燃烧PM_(2.5)的排放因子随秸秆种类和地区的不同而呈现明显差异,淮南的秸秆燃烧烟气PM_(2.5)排放因子在0.56～7.67 g·kg~(-1),武汉的秸秆燃烧烟气PM_(2.5)排放因子在3.53～7.91 g·kg~(-1);不同种类秸秆烟气PM_(2.5)排放因子有明显差异,花生秸秆燃烧烟气PM_(2.5)的排放因子最高(均值5.98 g·kg~(-1)),是大豆秸秆燃烧烟气PM_(2.5)排放因子(均值2.04 g·kg~(-1))的2.93倍。秸秆燃烧PM_(2.5)的排放因子随秸秆含水率的增加而明显增大。碳组分是5种秸秆燃烧PM_(2.5)的主要成分碳,总碳(TC)占PM_(2.5)的36.40%～65.84%,其中花生秸秆TC排放因子最高(均值2.58 g·kg~(-1)),是小麦秸秆的TC排放因子(均值1.07 g·kg~(-1))的2.41倍;秸秆燃烧PM_(2.5)中的有机碳(OC)浓度远高于元素碳(EC),OC/EC值为2.36～13.73,表明秸秆燃烧对二次气溶胶的形成具有重要影响。淮南及武汉的秸秆燃烧烟气PM_(2.5)中char-EC/soot-EC值为17.20～64.16,char-EC显著高于soot-EC,可作为判断秸秆燃烧源的一个重要指标。主成分分析结果表明,秸秆燃烧PM_(2.5)中的OC1、OC2和EC1在碳组分中贡献较大,因此,OC1、OC2和EC1可作为秸秆燃烧PM_(2.5)的标识性组分。     

施肥方式和土壤水分变化对秸秆降解特征及微生物秸秆碳利用效率的影响

为探究华北平原施肥方式和土壤水分对玉米秸秆降解特征及微生物秸秆碳利用效率的影响，从长期定位实验站采集施用9 t/hm²牛粪的有机肥和等养分含量的化肥处理(N、P、K肥)的表层土壤，将¹³C标记的玉米秸秆分别添加到2种施肥方式的土壤中，在恒湿(田间持水量(WHC)60%)和干旱胁迫(WHC 30%)条件下培养56 d，测定来源于秸秆和土壤本底的CO₂排放和微生物量碳(MBC)的动态变化，并分析微生物秸秆碳利用效率和代谢熵。结果表明:添加秸秆后，随着培养时间的延长，土壤总CO₂-C排放通量先降低后趋于稳定，土壤总MBC先增加后降低。相比恒湿条件，干旱胁迫显著降低了来源于秸秆和土壤本底(培养第1、3天除外)的CO₂-C累积排放量，却显著提高了微生物秸秆碳利用效率；培养前期(第1—7天)，干旱胁迫显著降低了土壤总MBC，但后期(第14—56天)对土壤总MBC影响不显著。恒湿条件下，施用有机肥的土壤中秸秆(培养第1天除外)和土壤本底(培养第1、3天除外)来源的CO₂-C累积排放量、微生物代谢熵均显著高于化肥处理，但在培养第3天微生物秸秆碳利用效率显著低于化肥处理；而干旱胁迫条件下2种施肥方式间秸秆(培养第56天除外)和土壤本底来源的CO₂-C累积排放量、微生物代谢熵和秸秆碳利用效率差异均不显著。综上，恒湿条件下，施用化肥可显著降低秸秆和土壤原有有机碳的累积矿化量，在培养第3天微生物秸秆碳利用效率显著升高，有利于秸秆碳在土壤中的固存；而在干旱胁迫下，化肥和有机肥施用均有利于秸秆碳的固存。