水分对苹果园土壤呼吸季节性与年际变化的影响

[目的]了解果园土壤呼吸的季节和年际变化及其影响因素,为退耕还果条件下黄土高原地区土壤碳源汇功能变化研究提供依据。[方法]在长武农田生态系统国家野外站,以盛产期果园为对象,利用土壤碳通量监测系统(Li-COR,Lincoln,NE,USA)连续3 a原位监测了土壤呼吸、土壤水分和温度变化,分析了土壤呼吸的季节性和年际间的变化及其与水分、温度变化之间的关系。[结果]土壤呼吸具有明显的季节和年际变异特征:最高值出现在雨季(7—9月),3 a分别为3.14,3.98,4.71μmol/(m~2·s),最低值出现在11月后,3 a依次为0.99,0.88,0.69μmol/(m~2·s);年际间累积呼吸量变异约21%。土壤呼吸与温度呈显著指数关系,而不同水分状况下土壤呼吸及温度敏感性(Q_(10))不同,当土壤水分含量11.12%时,土壤呼吸为2.01μmol/(m~2·s),当土壤含水量变化于11.12%～23.63%之间时,土壤呼吸为2.24μmol/(m~2·s),当土壤含水量23.63%时,土壤呼吸则为1.38μmol/(m~2·s);相应地不同水分条件下Q_(10)值分别为1.57,1.63和1.38。[结论]土壤水分显著影响黄土区苹果园土壤呼吸和Q_(10),研究结果为黄土区果园生态系统碳汇功能的估算提供了依据。     

生物炭对干旱区绿洲农田土壤呼吸的影响

为探究不同粒径秸秆生物炭添加对绿洲农田土壤CO2排放及Q10的影响,以新疆典型绿洲农田土壤灰漠土为供试材料,采用室内土柱培养的方法,研究添加＞5、1～5、0.25～1和＜0.25mm共4种粒径棉花秸秆生物炭和葡萄藤生物炭对农田土壤CO2释放的影响。结果表明：（1）试验周期内（0～85d）,添加生物炭处理土壤呼吸速率呈先增加后降低的趋势,前10d土壤呼吸增速较高;添加生物炭的土壤呼吸速率（1.27μmol·m-2·s-1）高于不添加生物炭的对照处理（1.01μmol·m-2·s-1）,棉花秸秆生物炭处理土壤呼吸速率（1.43μmol·m-2·s-1）高于添加葡萄藤生物炭处理（1.08μmol·m-2·s-1）。培养期内土壤CO2累积过程符合一级反应动力学方程,生物炭添加改变了土壤CO2潜在排放量、周转速率和半周转期。（2）添加棉花秸秆和葡萄藤两种生物炭处理与土壤CO2累积排放量（y）分别符合y=7.51x+88.53和y=2.68x+75.85的线性关系（x为生物炭粒径）。（3）添加生物炭处理土壤呼吸速率与空气温度和土壤温度显著相关,棉花秸秆生物炭处理土壤呼吸速率与温度的相关性高于葡萄藤生物炭处理,土壤温度敏感系数随粒径的减小而增加。综合土壤呼吸速率和温度敏感系数考虑,建议绿洲农田施用1～5mm中等粒径生物炭。     

施用生物质炭5年后夏玉米土壤呼吸研究

为探明施用生物质炭对风沙土土壤呼吸及其组分的影响,在新疆石河子121团,以单施化肥(T0)为对照,探究了一次施加15.75(T1)、31.50(T2)、63.00 t·hm~(-2)(T3)和126.00 t·hm~(-2)(T4)生物质炭5年后农田风沙土土壤呼吸组分特征及其影响因素。结果表明:风沙土土壤呼吸与异养呼吸日动态均呈单峰曲线,峰值出现在13:00左右;T4处理日平均呼吸速率为2.74μmol·m~(-2)·s~(-1),显著高于其他处理(P0.05);生物质炭显著改变了土壤异养呼吸,对自养呼吸无显著影响。土壤呼吸速率随生物质炭施用量的增加显著增加,随玉米生育期的推进而降低。土壤呼吸速率与土层5、10、15 cm温度显著相关,与土壤含水率无显著相关性;土壤呼吸温度敏感性随生物质炭施用量的增加而增强。综上,生物质炭通过改变绿洲农田风沙土土壤异养呼吸进而改变总呼吸,增强了土壤呼吸的温度敏感性,促进了土壤CO_2排放。     

添加外源碳对苹果园土壤无机氮变化和氨挥发损失的影响

大田条件下,采用磷酸甘油-双层海绵通气法,监测了玉米秸秆两种不同利用方式(直接施用和制成生物质炭施用)下土壤无机氮含量和氨挥发速率的变化,研究了两种碳源对土壤氨挥发的影响。试验共设4个处理,分别为CK(N0)、N(N 250kg/hm2)、N+S(N 250kg/hm2+生物秸秆)和N+B(N 250kg/hm2+生物质炭)。结果表明:不同处理间氨挥发速率存在显著差异,施氮处理(N,N+S和N+B)的氨挥发速率均显著高于对照(CK)处理,氨挥发速率随着施肥后时间的推移迅速增大,均在施肥后第3天达到峰值,然后逐渐下降,呈"低-高-低"的单峰曲线。各施氮处理氨挥发峰值大小存在显著差异,N处理最大,为2.37kg/(hm2·d),其次是N+S处理,为1.65kg/(hm2·d),N+B处理最低,仅为1.32kg/(hm2·d),N处理分别是N+S和N+B处理的1.44,1.80倍。0—10cm土层土壤铵态氮浓度的变化趋势与氨挥发速率的变化趋势一致,与氨挥发速率呈极显著正相关,但各处理间土壤铵态氮含量的峰值存在显著差异,N处理最大,N+S处理次之,N+B处理最小。去掉CK本底值后,氨挥发损失量以N处理最大,为15.29kg/hm2,占施氮量的6.12%;N+S处理次之,为9.32kg/hm2和3.73%;N+B处理最低,仅为6.01kg/hm2和2.40%。因此,添加外源碳显著降低了氨挥发损失,以添加生物质炭效果最好。     

不同生物质炭输入水平下旱作农田温室气体排放研究

在陇中黄土高原干旱半干旱区,采用小区定位试验,对不同生物质炭输入水平下春小麦农田土壤温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的排放通量进行全生育期连续观测,并分析其影响因子。结果表明:6个生物质炭输入水平处理下[0 t·hm~(-2)(CK)、10 t·hm~(-2)、20 t·hm~(-2)、30 t·hm~(-2)、40 t·hm~(-2)、50 t·hm~(-2)],旱作农田土壤在春小麦全生育期内均表现为CH_4弱源、N_2O源和CO_2源。全生育期各处理CH_4平均排放通量依次为:0.005 7 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.0047 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.003 6 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.003 3 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.002 7 mg·m~(-2)·h~(-1)和0.000 4 mg·m~(-2)·h~(-1),N_2O平均排放通量依次为:0.230 5 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.144 1 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.135 3 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.098 9 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.125 0 mg·m~(-2)·h~(-1)和0.151 3mg·m~(-2)·h~(-1),CO_2平均排放通量依次为:0.449 2μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.447 0μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.430 3μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.391 4μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.408 0μmol·m~(-2)·s~(-1)和0.416 4μmol·m~(-2)·s~(-1)。土壤CH_4排放通量随生物质炭输入量的增加而减小;当生物质炭输入量小于30 t·hm~(-2)时,土壤N_2O、CO_2排放通量随其输入量增加而显著减小,但当其输入量超过30 t·hm~(-2)时,N_2O、CO_2排放通量则呈显著增大趋势。各处理在5~15 cm土层平均土壤温度差异显著(P0.05),在5~10 cm土层平均土壤含水量差异显著(P0.05),土壤温度及含水量受生物质炭影响明显;且CK处理不同土层的土壤温度及含水量波动最大,生物质炭输入可在一定程度上降低不同土层土壤的水热变化幅度;N_2O、CO_2排放通量与10~15 cm土层土壤温度呈显著性负相关,与20~25 cm土壤温度呈显著性正相关;CH_4平均排放通量与5~10 cm土层土壤温度呈显著性负相关,与其含水量呈显著性正相关;N_2O平均排放通量与15~20 cm土层土壤温度呈显著性正相关;CH_4、N_2O、CO_2平均排放通量与0~5 cm土层土壤水分呈显著性负相关。生物质炭的输入能够减小温室气体的排放,且会因其输入量的不同而异,因此适量应用生物质炭有利于旱作农田生育期内增汇减排。     

头花蓼光合特性及叶绿素荧光对林下光照生境变化的响应

为探索头花蓼(Polygonum capitatum)对林下光照环境变化的适应性,研究了种植于针阔混交林下的林窗(FG,Forest gap)、林荫(FC,Forest canopy)、林窗-林荫过渡区(FT,Forest transition zone)3种光照生境下的头花蓼光合特性和叶绿素荧光参数,并分析了其对光强变化的响应。结果表明:3种生境的头花蓼表观量子效率(AQY)以FG(0.028)和FC(0.023)较高,FT(0.019)最低。各生境间的光补偿点相差不大(35.00~66.77μmol/(m~2·s)),植株的光饱和点表现为FG生境(808.45μmol/(m~2·s))远小于FT(1 201.43μmol/(m~2·s))和FC(1 780.42μmol/(m~2·s)),最大净光合速率表现为FG(6.24μmol/(m~2·s))低于FT(8.86μmol/(m~2·s))和FC(13.72μmol/(m~2·s)),暗呼吸速率为FG(1.97μmol/(m~2·s))高于FT(0.80μmol/(m~2·s))和FC(1.67μmol/(m~2·s))。FC生境的头花蓼叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)的最大光化学效率(Fv/Fm,0.803)和潜在光化学(Fv/F0,4.08)均高于FG(0.801,0.402)和FT(0.785,3.65)。林下头花蓼PSⅡ光化学效率(φPSⅡ)、光化学淬灭系数(qP)随光强增加而下降,但电子传递速率(ETR)和非光化学淬灭(NPQ)则随光强增加而增大。林下头花蓼通过降低暗呼吸速率、提高净合速率和光化学效率等途径来适应林下弱光环境,同时在强光下以降低qP和增加NPQ途径来避免强光损伤,具有较强的光照适应性。     

地表凋落物对油松、沙棘人工林土壤呼吸的影响

通过对黄土丘陵区油松、沙棘人工林自然组(含凋落物)和去凋组(不含凋落物)土壤呼吸、5cm土壤温度和含水量的监测,研究地表凋落物对土壤呼吸的影响。在两种林分内分别设置20m×20m样地,样地内随机设置5个观测点,于2015年6月到2016年5月使用LI-8100系统进行监测。结果表明:(1)自然组油松林和沙棘林土壤呼吸季节动态及日动态均表现为单峰型变化曲线,沙棘土壤呼吸年均值[2.10μmol/(m~2·s)]显著高于油松[1.56μmol/(m~2·s),p0.05];去除凋落物后,两种林分土壤呼吸与自然组具有相似的季节及日动态特征,但土壤呼吸年均值不存在显著性差异。(2)沙棘林自然组土壤呼吸年均值显著高于去凋组[1.58μmol/(m~2·s),p0.05],凋落物呼吸对土壤总呼吸的贡献率为15.81%;油松林自然组与去凋组土壤呼吸年均值差异不显著,凋落物呼吸对土壤总呼吸的贡献率仅为1.61%。(3)自然组和去凋组中油松、沙棘林土壤呼吸与温度均存在显著指数关系(p0.05),与含水量则存在显著线性负相关关系(p0.05);两组处理土壤温度和含水量对土壤呼吸的单独解释量均较低(0.05%~37.82%),土壤呼吸主要受到温度和含水量共同作用的影响(8.01%~66.44%)。地表凋落物显著提高了沙棘林土壤呼吸的Q10和土壤呼吸量,但仅显著提高了油松林的Q10,对土壤呼吸量并未显著增加。油松林作为黄土丘陵区水土保持及生态恢复的造林树种更有利于该地区林地碳汇功能的提升。     

生物炭对棕壤玉米田CO_2与N_2O排放的影响

在棕壤区玉米田开展对比试验,以当地常规施肥量为基础,以不施生物炭为对照CK,设3个生物炭施量处理,分别为C1(3000kg·hm~(-2))、C2(5000kg·hm~(-2))、C3(7000kg·hm~(-2)),均以基肥形式一次性施入,玉米播种-成熟收获期内定期测定土壤CO_2与N_2O排放量,以探讨不同生物炭施量对棕壤区玉米田CO_2和N_2O排放的影响。结果表明:C1、C2处理的CO_2排放量小于对照CK,分别比CK减少9.9%和8.0%,但差异不显著。在玉米不同生育时期,土壤CO_2累积排放量表现为拔节-开花阶段最高,达到800~1200mg·m~(-2)·h-1,苗期和成熟阶段排放最低。玉米全生育期内不同处理的CO_2排放量均与土壤5cm处温度呈显著正相关关系;施用生物炭对土壤N_2O排放有抑制作用,且随着生物炭添加量的增加,抑制作用加强。N_2O排放与玉米氮肥施用关系密切,两个排放高峰分别出现在施入底肥和追肥之后。C1、C2、C3处理土壤N_2O累积排放量分别比CK减少24.7%、35.2%、37.0%。研究表明,生物炭抑制了棕壤区土壤呼吸,从而抑制土壤CO_2与N_2O的排放,并与氮肥用量关系密切。随着生物炭施用量的增加,土壤对CO_2排放的抑制作用减弱,而对N_2O排放的抑制作用增加。总体而言,土壤中施加生物炭对抑制农田温室气体排放和固碳减排有积极作用,而生物炭的施用量需要综合考虑土壤条件和施肥量等多种因素。     

生物结皮对土壤呼吸的影响作用初探

利用Li—6400P—09土壤呼吸测量系统,对科尔沁沙地沙漠化逆转过程中生物结皮的形成对土壤呼吸的影响进行了测定分析。结果表明:①生物结皮存在时的平均土壤呼吸速率(1.856μmolCO_2/m~2·s),极显著(P<0.01)低于无结皮时的速率(2.725μmolCO_2/m~2·s),说明沙漠化逆转过程中生物结皮的形成可以有效减弱土壤中的CO_2向大气的排放,即生物结皮有减缓温室效应的生态功能;②在湿润和较低温度条件下,生物结皮对土壤呼吸的抑制作用更为显著;③形成的生物结皮越厚,对土壤呼吸的抑制作用越强;④生物结皮中粒径<0.05 mm的粘粉粒含量越多,对土壤呼吸的抑制作用越明显。     

生物炭和秸秆添加对海南热带水稻土氮素淋溶的影响

通过室内土柱模拟淋洗试验,研究不同水分条件下添加秸秆和生物炭对海南热带水稻土氮淋失的影响。物料添加设对照(CK)、添加生物炭(B)、生物炭+水稻秸秆(BCS)、水稻秸秆(CS)4个处理,培养水分设75%田间持水量(WHC,模拟旱作土壤)和淹水(模拟水田)2个水平。结果表明,生物炭和秸秆添加均可以提高土壤pH,增加土壤有机质、全氮、速效钾和有效磷含量。75%WHC条件下,相比CK,BCS和CS处理显著增加土壤NH_4~+—N的淋失量,分别增加16.30%和48.56%,B处理无显著差异;CS处理增加土壤NO_3~-—N淋失,BCS处理降低土壤NO_3~-—N淋失,B处理对硝、铵态氮淋失无显著影响;BCS和CS处理显著增加土壤硝、铵态氮总量(S)淋失,B处理对S无显著影响。淹水条件下,相比CK,B处理降低土壤的NH_4~+—N和S的淋失,分别降低16.30%和12.81%,而对NO_3~-—N淋失量无显著影响;CS处理土壤降低土壤NH_4~+—N、NO_3~-—N和S的淋失,分别降低19.26%,33.96%和22.37%;BCS处理降低土壤NH_4~+—N和S的淋失,分别降低14.52%和14.19%,但对NO_3~-—N淋失影响不显著。综上,海南热带地区稻菜轮作种植模式下,旱作条件秸秆还田增加土壤NH_4~+—N和NO_3~-—N的淋失,但生物炭对硝、铵态氮淋失无影响;水田时,生物炭添加可以降低土壤NH_4~+—N淋失,对NO_3~-—N无影响,秸秆还田后土壤NH_4~+—N和NO_3~-—N的淋失均降低。     

新疆达坂城盐湖不同植物群落土壤呼吸研究

新疆盐湖分布地域广泛而不均匀。盐湖生态系统碳循环是干旱区生态系统碳循环的重要组分,其动态变化对干旱区碳平衡有着重要的影响,然而目前对干旱区盐湖土壤呼吸的研究相对薄弱。为探讨盐湖沿岸不同植物群落土壤呼吸及其影响因子,以新疆达坂城盐湖为典型研究区,选取沿岸小獐毛(Aeluropus pungens)、鸢尾(Iris tectorum)、芨芨草(Achnatherum splendens)、黑果枸杞(Lycium ruthenicum Murr)植物群落土壤为主要研究对象,以周边农田撂荒地为对照,利用LI-COR 8100对达坂城盐湖沿岸4种植物群落和撂荒地土壤呼吸进行了监测,结果表明:盐湖沿岸土壤呼吸具有明显的日变化。监测时段内土壤呼吸作用均为单峰曲线,排放通量在13:00左右最高,07:00左右出现最低值。不同群落土壤呼吸速率变化范围在0.89~4.34μmol/(m~2·s)之间,撂荒地为1.77~3.48μmol/(m~2·s),表现为黑果枸杞小獐毛芨芨草撂荒地鸢尾。不同植物群落地下生物量影响土壤CO_2排放,研究区土壤呼吸日平均累计CO_2排放通量为209.28 mg/(m~2·d)。土壤呼吸速率与土壤5 cm温度呈现显著正相关(P0.01),可以解释土壤呼吸日变化的69%~78%,是决定达坂城盐湖土壤呼吸变化的主要因子。利用土壤5 cm处温度得到小獐毛、鸢尾、芨芨草、黑果枸杞、撂荒地的Q_(10)值分别为2.30、1.24、1.20、1.57、1.28,小獐毛样地土壤呼吸对温度更敏感。除撂荒地外各群落土壤呼吸与土壤湿度呈显著负相关(R~2=0.38~0.51)。该研究对进一步明确干旱区盐湖生态系统土壤呼吸变化规律和影响因素,以及对估算区域碳平衡及"碳汇"功能具有重要意义。     

冬季施用鸡粪和生物炭对南方稻田土壤CO2与CH4排放的影响

生物炭的利用近年来是农田土壤固碳减排研究中的热点。本研究通过在冬季稻田养鸡,结合生物炭添加,采用箱式法结合温室气体分析仪定量测定冬季稻田和双季稻期间土壤CO_2和CH_4排放通量,分别估算冬季稻田和双季稻期间土壤CO_2和CH_4排放总量,评估生物炭和鸡粪添加对土壤碳排放的影响。结果表明,鸡粪还田处理显著提高了土壤CO_2的排放,冬季稻田和水稻生育期排放量分别达9 935.39 kg·hm~(-2)和27 756.34kg·hm~(-2),比对照增加58.7倍(P0.01)和56%(P0.05);生物炭添加处理冬季稻田和水稻生育期CO_2累积排放量比对照高12.3倍(P0.01)和41%(P0.05)。鸡粪还田处理下冬季稻田和水稻生育期稻田的CH_4排放量均显著高于其他处理;而生物碳添加对冬季稻田CH_4排放无显著影响,但显著降低了水稻生育期稻田的CH_4排放。鸡粪还田配施生物炭处理也显著提高了稻田土壤CO_2的排放。冬季稻田时,鸡粪还田配施生物炭土壤CO_2累积排放量显著高于鸡粪还田处理;而水稻生育期时,鸡粪还田配施生物炭处理下土壤CO_2累积排放量显著低于鸡粪还田处理。鸡粪还田下添加生物碳可以降低因鸡粪还田引起的CH_4排放增加的效应。总之,鸡粪原位还田显著增加了冬季稻田和水稻生育期稻田的CO_2和CH_4排放;无论是冬季稻田还是水稻生育期,生物炭的添加都降低了土壤CH_4的排放,且生物炭添加后期有抑制土壤CO_2排放的作用。因此,从更长的时间尺度来看,生物炭施入土壤有利于土壤固碳减排。     

生物炭对大豆根际土壤酶活性及产量的影响

研究不同生物炭施用量对大豆增产与根际土壤酶活性的影响,为大豆增产提供合理的生物炭施用量。以当地常规施肥为对照(CK),设置生物炭处理27 kg·hm^-2(B1)、54 kg·hm^-2(B2)、81 kg·hm^-2(B3)、108 kg·hm^-2(B4),生物炭与常规肥混匀沟施。结果表明：B3处理可以显著提高大豆根际土壤脲酶活性、过氧化氢酶活性以及土壤酸性磷酸酶活性;土壤β-葡萄糖苷酶活性则表现为在大豆营养生长期间B1处理酶活性最高,在生殖生长阶段B4处理酶活性最高;生物炭对土壤蔗糖酶活性的影响不显著。B3处理显著增加了大豆株高、单株荚数、有效荚数、单株粒重、百粒重及产量,各因素分别较CK增加了13.13%、32.11%、45.73%、17.41%、7.80%及7.35%。生物炭可以提高土壤酶活性、改善土壤微环境,与化肥配施可以显著增加大豆株高、有效荚数和百粒重,进而促进农作物增产增收。     

添加生物炭对华南早稻田CH4和N2O排放的影响

通过田间试验,采用静态箱-气象色谱法研究生物炭添加对华南早稻田甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放的影响.试验设对照(CK),BC1、BC2、BC3(土壤中分别混入5、10、20t·hm-2生物炭)、RS(稻草直接还田)和RI(稻草加腐熟剂还田)6个处理.结果表明,与CK、RS和RI相比,生物炭处理能降低稻田CH4和N2O排放量及排放强度,综合排放强度最低的为BC3处理,值为0.98 kgCO2-eq· kg-1.在本实验的处理范围内,生物炭添加量越高,CH4平均排放通量及其季节排放总量越低,最低值分别为22.11mg·m-2·h-1和93.21kg·hm-2;N2O排放通量和季节排放总量则随生物炭添加量的增加呈上升趋势,最高值分别为285.65 μg·m-2·h-1和1.07kg·hm-2,但依然小于对照处理(368.13μg·m-2 ·h-1和1.13kg·hm-2).此外,试验发现高用量的生物炭(即BC3)处理水稻产量最高,值为7152.58kg·hm-2.综合分析各处理,BC3对减缓温室效应和稳定水稻生产贡献最大.     

喀纳斯自然保护区林地和草地土壤呼吸速率差异及影响因素

为了研究新疆喀纳斯国家自然保护区森林生态和草地生态系统与大气的相互作用,分析土壤呼吸速率的时空变异特征及与影响因子的关系,2012年及2013年5月上旬至9月上旬利用土壤碳通量测量系统LI-8150对林地和草地两种植被类型土壤的呼吸速率日动态进行了全天连续自动监测,研究了两类土壤呼吸速率在生长季各月日的变化规律。结果表明:林地和草地生态系统土壤呼吸速率在植被生长季内均呈现较明显的单峰曲线型日变化,其月最大值均出现在7月,林地土壤呼吸速率的最大值(2.43μmol/(m~2·s))显著高于草地土壤呼吸速率最大值(1.55μmol/(m~2·s)),且各月林地生态系统的土壤呼吸速率均明显高于草地,波峰出现在北京时间17:00—18:00,波谷出现在北京时间9:00—10:00,草地最小值出现在6月(0.35μmol/(m~2·s)),而林地最小值出现在5月,其呼吸速率仅0.71μmol/(m~2·s),且整个生长季白天大于晚上,全天以呼出CO_2为主。植被生长季内林地和草地土壤呼吸速率与土壤温度的变化趋势相似,具有显著的正相关性,但与土壤含水量的变化没有这样的趋势。     

镁改性生物炭配施磷肥对红壤磷有效性及小麦产量的影响

利用盆栽试验探究镁改性生物炭和磷肥配施对红壤磷素有效性及小麦产量的影响,试验设置对照(CK)、单施磷肥(P)、单施镁改性生物炭(MgBC)和磷肥配施镁改性生物炭(P+MgBC)4个处理.结果表明,单施镁改性生物炭或单施磷肥均可增加土壤有效磷(AP)含量,且两者配施其含量显著高于单施.P+MgBC处理土壤AP含量较CK、...     

大气CO2浓度升高条件下施加生物炭对水稻生物量分配及产量的影响

  【目的】  大气二氧化碳 (CO₂) 浓度升高会影响作物光合作用,土壤中添加生物炭能够影响作物根系生长,但关于二者互作对作物的影响尚未有明确结论,鉴于此,我们研究了CO₂浓度升高与施用生物炭两者互作对作物的影响。  【方法】  盆栽试验在北京昌平进行,供试水稻品种为吉粳88。试验共设计4个处理,常规大气CO₂浓度 (CK)、常规大气CO₂浓度 + 生物炭 (B)、高浓度CO₂ (F)、高浓度CO₂ + 生物炭 (F + B),常规大气和高浓度CO₂分别为400和550 μmol/mol,生物炭添加量为20 g/kg。于水稻分蘖期、拔节期、抽穗期、成熟期取样,测定株高、各器官生物量、产量构成因素。  【结果】  相较于CK,其他3个处理均提高了分蘖期、拔节期和抽穗期的水稻株高,F + B处理株高在3个时期平均分别增加了2.4%、1.3%、4.9% (P < 0.01)。相较于CK,其他3个处理均增加了水稻分蘖期、拔节期、抽穗期、成熟期的单茎、叶片、根系和地上部总干重,B处理和F处理对水稻叶片、根系和地上部总干重的影响均达到极显著水平,F + B处理仅对根系干重的影响达到显著水平 (P < 0.05)。与CK相比,F + B处理的水稻根冠比在分蘖期没有显著变化,抽穗期增加了10.7%,而拔节期和成熟期分别降低了5.0%、12.7%。相较对照,常规大气CO₂浓度下施生物炭 (B) 及单增CO₂浓度处理 (F) 水稻穗长和千粒重增幅达到极显著水平。F + B处理水稻产量构成均表现出增加趋势,仅对千粒重的影响达到极显著水平。  【结论】  高CO₂浓度有利于水稻植株地上部和地下部生长及干物质积累,但会降低结实率及最终产量;在高CO₂浓度下配施生物炭不仅促进植株生长和干物质积累的效果更佳,还显著提高产量构成因素,显示出良好的互作效应。     

玉米秸秆生物炭对褐土微生物功能多样性及 细菌群落的影响

生物炭施入土壤被认为是一种有效的固碳减排措施,可增加土壤有机碳及矿质养分含量,提高土壤的持水能力及保肥能力。为探明其施入土壤后对土壤微生物活性及多样性的影响,本文在盆栽试验条件下,采用Biolog与高通量测序相结合的方法,研究了CK(不施生物炭)和施用5 g·kg~(-1)、10 g·kg~(-1)、30 g·kg~(-1)、60 g·kg~(-1)玉米秸秆生物炭对土壤微生物碳源利用能力(AWCD)、功能多样性指数以及土壤细菌的丰度和多样性的影响。结果表明,随着生物炭施用量的增加,表征土壤微生物活性的AWCD值呈下降趋势,表现为:5 g·kg~(-1)处理≈CK10 g·kg~(-1)处理30 g·kg~(-1)处理60 g·kg~(-1)处理,其中CK和5 g·kg~(-1)处理间差异不显著(P0.05),而10 g·kg~(-1)、30 g·kg~(-1)和60 g·kg~(-1)处理在整个培养期间的AWCD值显著低于CK处理(P0.05);土壤微生物群落代谢功能多样性指数(H′)、碳源利用丰富度指数(S)均随生物炭施用量的增加而呈下降趋势,但均匀度指数(E)表现出相反趋势,5g·kg~(-1)、10 g·kg~(-1)、30 g·kg~(-1)、60 g·kg~(-1)各处理的H′较CK处理分别增加0.16%、-0.88%、-3.14%、-11.09%,S分别增加-2.82%、-11.27%、-18.31%、-47.89%,E分别增加1.14%、3.00%、3.73%和13.76%。主成分分析表明,与CK处理比较,5 g·kg~(-1)处理对土壤微生物群落碳源利用方式没有显著影响(P0.05),而10 g·kg~(-1)、30 g·kg~(-1)和60g·kg~(-1)处理对土壤微生物群落碳源利用方式影响显著(P0.05)。随着生物炭施用量的增加,土壤细菌OTU数目及丰富度指数(Chao1)呈增加趋势,5 g·kg~(-1)处理与CK处理差异不显著,而10 g·kg~(-1)、30 g·kg~(-1)、60 g·kg~(-1)处理的OTU数目较CK处理分别增加1.09%、5.26%、24.42%,Chao1分别增加5.73%、10.21%、37.68%。土壤中施用生物炭后土壤细菌变形菌门(Proteobacteria)的丰度在CK处理和5 g·kg~(-1)处理间差异不显著(P0.05),而10g·kg~(-1)、30 g·kg~(-1)、60 g·kg~(-1)处理较CK处理分别增加32.3%、21.1%、16.7%,拟杆菌门(Bacteroidetes)的丰度随着生物炭施用量的增加各处理较CK处理分别减少22.1%、55.3%、66.8%、50.5%。生物炭施入土壤后降低了土壤可培养微生物的活性,减少或改变了土壤微生物碳源利用的种类,使土壤原有微生物群落组分发生改变,生物炭也影响了土壤细菌各菌群在土壤中的丰度,使其分布的均匀性降低。为了不影响微生物群落结构和功能,石灰性褐土上生物炭一次还田量不能超过5 g·kg~(-1)(干土)。     

城市绿地土壤呼吸特点及影响因素

随着城市化进程的加剧,城市绿地土壤呼吸对城市及全球碳循环的影响越来越明显。为研究城市土壤呼吸特点及其影响因素,选取城市主要绿地类型(校园绿地、公园绿地、居住区绿地、工厂绿地)土壤为研究对象,对其土壤呼吸、土壤温度、土壤含水率及土壤理化性质进行近两年的动态观测。结果表明,研究期内土壤呼吸变幅为0.72~5.59μmol m~(-2)s~(-1),其中居住区绿地土壤呼吸范围为0.72~2.39μmol m~(-2)s~(-1),工厂绿地土壤呼吸范围为1.73~4.10μmol m~(-2)s~(-1),公园绿地土壤呼吸范围为1.95~5.59μmol m~(-2)s~(-1),校园绿地土壤呼吸范围为1.85~5.09μmol m~(-2)s~(-1);绿地类型,月份及土壤温度对土壤呼吸影响显著(P0.05);持续降水后,土壤含水率对土壤呼吸产生显著影响(P0.05)。0~10 cm土壤有机碳、NO3-N,全P含量及细根生物量(R2 mm)与土壤呼吸呈显著正相关(P0.05),土壤溶解性有机碳含量与土壤呼吸呈显著负相关(P0.05)。     

生物炭对滴灌春小麦产量及土壤肥力的影响

为了解生物炭对滴灌春小麦产量及土壤肥力的影响,通过2年田间试验对灰漠土土壤和春小麦养分及产量等进行了研究。结果表明:与CK相比,施用生物炭显著(P0.05)增加了土壤肥力,并显著(P0.05)增加春小麦对N、P和K的吸收,还对春小麦产量及构成具有积极的促进作用。与NP处理相比,NP+B6处理显著(P0.05)增加了土壤有机质、全氮和速效钾含量以及植株吸磷量。与NP+M6处理相比,NP+B6处理显著(P0.05)增加了土壤全氮、速效钾和植株养分吸收量。