添加蔗渣生物质炭对农田土壤有机碳矿化的影响

【目的】研究蔗渣生物质炭施用后农田土壤有机碳（SOC）矿化动态,为合理利用有机废弃物资源提供科学参考。【方法】在25℃、100%空气湿度条件下培养100 d,研究生物质炭不同添加量（0.1%、0.5%、1.0%和2.0%,以干土计）下水田和旱地土壤有机碳的矿化特征。【结果】各处理土壤有机碳矿化速率随时间的变化符合对数关系（P＜0.01）;土壤特性、生物质炭添加量及两者的交互作用对土壤总有机碳矿化有极显著影响（P＜0.01）;与对照相比,添加低量（0.1%）的生物质炭水田土壤有机碳累积矿化量降低了2.18%,旱地土壤有机碳累积矿化量降低了4.62%;添加低量生物质炭（0.1%和0.5%）对旱地SOC矿化的影响效果更明显,而添加高量生物质炭（1.0%和2.0%）则对水田土壤的影响效果更明显;培养前期生物质炭对水田土壤原有有机碳矿化正激发效应高于旱地土壤,后期对旱地土壤的负激发效应更稳定且维持时间更长。【结论】添加生物质炭不改变SOC矿化趋势。添加低量（0.1%）的生物质炭可抑制SOC矿化、促进SOC的积累。     

生物质炭对农田土壤有机碳及其矿化影响的研究进展

土壤有机碳在生物圈物质循环中起着重要作用,有机碳矿化将显著影响大气CO2的浓度,关系到养分的释放。近年来,生物质炭农用的土壤生态系统固碳减排功能方面的研究受到广泛关注。但由于研究中所采取的具体方法和研究对象等差异,目前研究的结果仍然存在争议。本文主要从试验材料、试验条件和驱动因子等角度综述生物质炭对土壤有机碳含量及矿化影响,并阐述进一步研究值得探索的方向,以客观评价生物质炭的农田固碳减排效应。     

温度和土地利用变化对土壤有机碳矿化的影响

[目的]研究温度和土地利用变化对土壤有机碳矿化的影响。[方法]以水田和林地土壤为研究对象,采用室内培养试验,测定土壤有机碳矿化量。[结果]水田和林地土壤有机碳矿化速率变化趋势均为前期较快,后期稳定。土壤有机碳矿化所释放的CO2-C累积量随着培养温度的升高而显著增加（P〈0.05）,温度升高10℃,水田和林地土壤释放的CO2-C累积量分别增加157.8%和135.8%,但林地和水田土壤CO2-C累积量的差异并不明显。[结论]温度对土壤有机碳矿化有明显的影响,而土地利用变化对有机碳矿化没有影响。     

蔗田土壤有机碳矿化量及矿化率的研究

根据N通量的质量平衡原理,以台糖16号为试验材料,通过2年的田间试验,测定第一年(新植蔗)和第二年(宿根蔗)土壤有机氮年矿化量、有机碳年矿化量和矿化率.结果表明,第一年蔗田土壤有机氮矿化量、有机碳矿化量和矿化率分别为115.22±15.77、1644.32±224.97 kg/hm2(3.59±0.49) %;第二年蔗田土壤有机氮矿化量、有机碳矿化量和矿化率分别是107.46±11.02、1478.59±151.65 kg/hm2(3.63±0.37) %;蔗田土壤有机氮年矿化量、有机碳年矿化量及耕层土壤有机碳年矿化率两年的平均值分别为111.34、1561.46 kg/hm2、3.61 %.第一年与第二年的土壤有机氮矿化量和耕层土壤有机碳矿化率均无显著差异,但土壤有机碳矿化量是第一年大于第二年.     

温度和水分对黑土有机碳矿化的影响

研究温度和水分对黑土有机碳矿化的影响,对揭示气候变化背景下黑土有机碳矿化的规律及其机理具有重要意义。通过280 d的室内培养试验,研究了2个不同有机碳含量的黑土在不同温度和水分交互作用下,其总有机碳和轻、重组有机碳含量的变化以及团聚体组成和总有机碳在各粒级团聚体中的分布特点。结果表明:2个黑土总有机碳及轻、重组有机碳含量,在含水量5%～50%的条件下,均随温度的升高而减少;在温度为10～30℃时,高有机碳土壤在含水量29%(相当于田间持水量约70%)时、低有机碳土壤在含水量23%(相当于田间持水量的60%～70%)时,其总有机碳及轻、重组有机碳含量降到最低值。在矿化的总有机碳中,轻组的矿化率高于重组,高有机碳土壤总有机碳及轻、重组有机碳矿化率大于低有机碳土壤,高有机碳土壤对温度和水分变化的响应比低有机碳土壤更为敏感。土壤在不同温度和水分条件下培养280 d后,>0.25 mm大团聚体均有向<0.25 mm微团聚体转化趋势。在温度为30℃时,高有机碳土壤含水量为29%时、低有机碳土壤含水量为23%时,其大团聚体的有机碳矿化量最大。     

氮素形态与温度对鲁西沙区林地土壤有机碳矿化的交互作用

为探讨氮素形态与温度对土壤有机碳（SOC）矿化的交互作用,本研究以鲁西黄河故道沙区黑杨（Populus nigra）人工林为例,采用室内培养实验,研究不同氮素形态（硝态氮、铵态氮）及不同温度（10、20、30℃）对SOC矿化的单独及交互作用。结果表明：10℃时铵态氮的输入使SOC累积矿化量比对照（不输入氮）增加11.8%～21.3%,表明该区域SOC矿化受铵态氮限制;随温度升至20℃和30℃,铵态氮输入对SOC矿化的影响转为抑制作用。硝态氮输入在整个培养过程中抑制SOC矿化;培养结束时,硝态氮输入处理的SOC累积矿化量比对照降低4.1%～11.5%(10℃)、9.1%～29.3%(20℃)和8.6%～23.7%(30℃)。增温促进SOC矿化。增温和两类氮输入对SOC矿化的交互作用均为负效应,两因素对SOC矿化交互作用的实测值比理论值降低7.9%～21.9%（硝态氮）、16.1%～23.6%（铵态氮）,因为两类氮输入有降低SOC矿化温度敏感性的趋势。研究表明,硝态氮、铵态氮对SOC矿化的影响存在差异,增温、氮输入对SOC矿化的交互作用显著小于两因素单独作用之和。     

黑碳不同添加量对土壤有机碳矿化的影响

[目的]探讨黑碳不同添加量对土壤有机碳矿化的影响。[方法]将350℃下制备的黑碳分别以0％（BCO）、1％（BCl）、2％（BC2）、3％（BC3）、4％（BC4）和5％（BC5）6个不同用量添加到土壤中,恒温25℃培养56d。[结果]在整个培养过程中,土壤CO：释放速率和土壤gO：-C累积释放量均表现为BC5〉BC4〉BC3〉BC2〉BCl。培养至56d,BC分解率介于0．24％～2．12％。[结论]黑碳对维持土壤碳库平衡具有重要的作用。．     

培养温度对不同类型茶园土壤有机碳矿化的影响

室内模拟亚热带地区2种不同类型茶园土壤(黄壤和高山草甸土)在3种温度(10、20和30℃)下的有机碳矿化特征,分析有机碳矿化对温度变化的响应特征。结果表明:在47d培养期间内,土壤类型和温度对茶园有机碳矿化具有显著影响,并且存在显著的交互作用;相同培养温度条件下高山草甸土茶园有机碳矿化量和矿化速率常数k均显著高于黄壤,但矿化比例差异不显著,随着培养温度的增大,有机碳累积矿化量持续增加,增幅分别为20.90~91.88%(黄壤)和48.52~113.88%(高山草甸土),且高山草甸土有机碳Q_(10)值高于黄壤,说明有机碳含量丰富的高海拔高山草甸土茶园土壤有机碳温度敏感性更高;低温培养条件下(20℃)土壤有机碳矿化的温度敏感性均显著高于高温培养条件下,说明低温条件下有机碳矿化速率对升温更敏感,低温条件下(20℃)高山草甸土茶园土壤平均Q_(10)值(2.05)显著高于黄壤(1.66),但高温条件下(20℃),两者之间没有显著差异;一级动力学方程能较好地描述了2种茶园土壤有机碳的矿化累积动态,土壤有机碳的潜在矿化量(C0)随温度增加而增加。     

上海典型植物群落土壤有机碳矿化特征

选择上海市5种典型植物群落采样并布置室内恒温培养试验,观测了土壤有机碳矿化量大小及动态变化过程,并比较了不同植物群落土壤有机碳矿化特征差异。结果表明,不同群落间土壤有机碳、微生物量碳质量分数差异显著,但均高于草坪;而同一群落内土壤有机碳、微生物量碳则随土层深度的增加而逐渐下降;培养期间,土壤有机碳矿化量高低顺序为桂花Osmanthus fragrans＞草坪（黑麦草Lolium perenne）＞樟树Cinnamomum camphora＞池杉Taxodium ascendens＞竹林（孝顺竹Bambusa multiplex）,不同植物群落间差异达显著水平（P＜0.05）;同一群落土壤有机碳矿化量随土层的加深而递减,但不同群落间递减幅度存在差异,其中降幅最大为池杉,降幅最小分别为桂花（20 ～ 40 cm）和竹林（40 ～ 60 cm）;培养期间,各植物群落土壤有机碳矿化动态变化过程趋势相同,均表现为培养前期快速下降,培养后期保持相对稳定的趋势,与培养时间之间符合对数关系,而有机碳累计矿化量与培养时间则符合显著的线性关系,各群落高低顺序为桂花＞草坪＞樟树＞池杉＞竹林。研究结果初步表明,相对于草坪,深根系植物能有效提高土壤有机碳和微生物量碳,提高土壤有机碳库质量分数。图3表4参20     

长期施肥对红壤性水稻土有机碳矿化的影响

【目的】土壤有机碳矿化是土壤中重要的生物化学过程,与土壤养分释放、土壤质量保持以及温室效应密切相关。揭示稻田生态系统在长期施肥下土壤有机碳固存与矿化特征,旨在正确评价施肥对全球气候变化的影响。【方法】本研究以33年长期定位试验为依托,对红壤性水稻土土壤有机碳累积及矿化动力学特征等进行系统研究。长期定位试验始于1984年,选取其中5个处理：不施肥处理（CK）,施氮磷钾化肥处理（NPK）,施70%化肥+30%有机肥处理（70F+30M）,施50%化肥+50%有机肥处理（50F+50M）,施30%化肥+70%有机肥处理（30F+70M）,于 2017 年早稻种植前采集耕层 （0—20 cm） 土壤样品,采用室内培养方法,测定土壤碳矿化释放 CO₂-C量和速率等,并采用一级动力学方程拟合土壤潜在可矿化有机碳量（C₀）、易矿化有机碳量（C₁）和周转速率常数等。【结果】各施肥处理均不同程度地提高了土壤总有机碳含量,NPK处理有机碳含量显著高于CK,较CK提高了27.32%。化肥配施有机肥处理（70F+30M、50F+50M 和30F+70M）土壤有机碳显著高于NPK处理（P<0.05）,平均较NPK处理提高了31.31%,以50F+50M和30F+70M处理较为显著。各处理有机碳矿化速率均在培养后的第1天达到峰值且差异显著,排序为50F+50M>30F+70M>70F+30M>NPK>CK,随后下降,11 d之后趋于稳定,稳定后各处理的土壤有机碳矿化速率大小排序为：30F+70M>50F+50M>70F+30M>NPK≈CK。在整个培养期,土壤有机碳矿化速率与培养时间呈对数曲线关系。培养35 d结束后,NPK处理较CK未能显著改变土壤有机碳累积矿化量（P>0.05）,70F+30M、50F+50M和30F+70M处理土壤有机碳累积矿化量显著高于NPK处理（P<0.05）,分别较NPK提高了50.99%、70.85%和86.39%。各处理土壤有机碳累积矿化率（累积矿化量占有机碳总量的比率）变化范围为3%—4%,30F+70M处理显著高于NPK处理（P<0.05）。施肥处理均不同程度地提高了土壤潜在可矿化有机碳量,以30F+70M处理最高,较NPK提高了1.19倍。不同施肥处理较不施肥均未明显改变土壤有机碳周转速率及半周转期。土壤潜在可矿化有机碳量（C₀）、易矿化有机碳量（C₁）、累积矿化量及累积矿化率均显著受土壤有机碳含量及投入碳量的影响,且呈现正相关关系。土壤潜在可矿化有机碳量（C₀）/土壤有机碳比值与所投入碳量呈现显著正相关（P<0.05）;土壤有机碳的周转速率常数（k）与土壤有机碳及投入碳量均未呈现显著性相关性。【结论】长期化肥配施有机肥可有效提高红壤性水稻土有机碳的矿化速率及促进有机碳的积累,并未显著改变土壤有机碳的矿化率,有利于红壤性水稻土的养分供应及固碳。     

氮肥施用对柑橘果园土壤有机碳矿化的影响(英文)

[目的]了解柑橘果园土壤有机碳矿化在不同温度下对不同氮肥施用量的影响关系,为构建果园生态系统的碳循环模型提供参数。[方法]采用室内模拟试验,在10、20、30℃3个温度条件下,研究施肥施用对柑橘果园土壤有机碳矿化的影响。[结果]3种温度处理下,各施氮处理土壤有机碳矿化速率都表现为培养前期快速下降,培养后期保持相对稳定的趋势。在整个培养过程中,3种温度条件下各施氮处理的土壤CO2累积排放量为1328.25~2219.42mg/kg,100mg/kg(N4)处理土壤有机碳矿化量最大,CK处理最低,100mg/kg(N4)和80mg/kg(N3)2个高氮处理显著高于低氮50mg/kg(N2)、30mg/kg(N1)处理。土壤有机碳矿化速率随温度升高而增长,不同的土壤施氮条件下土壤有机碳矿化的温度敏感性不同,N2处理土壤有机碳矿化的温度敏感性最低,N4处理最高。柑橘果园土壤有机碳矿化受高施氮量影响较大,低施氮影响不明显。[结论]随着施氮量的增加土壤有机碳矿化的温度敏感性增加,氮肥施用和温度的共同作用可能使柑橘林向大气中排放的CO2增加。     

生物炭对旱作农田土壤有机碳及氮素在团聚体中分布的影响

为研究生物炭输入对旱作农田土壤团聚体及其团聚体碳氮分布的影响,通过分层(0~10、10~20 cm和20~30 cm)采集设置0 t·hm^-2(CK)、10 t·hm^-2(C1)、20 t·hm^-2(C2)和30 t·hm^-2(C3)4个生物炭水平的田间定位试验的土样,利用湿筛法获得不同粒径(> 2 mm、2~0.25 mm、0.25~0.053 mm和< 0.053 mm)的团聚体,测定各级团聚体中有机碳及全氮含量,分析添加生物炭后旱作农田土壤团聚体及团聚体中有机碳和全氮的分布特征。结果表明:与未施生物炭对照相比,施用生物炭两年后,0~10 cm和 10~20 cm土层> 0.25 mm粒级水稳性大团聚体的含量均呈增加趋势;且高添加量(30 t·hm^-2)显著增加了10~20 cm和20~30 cm土层0.25~0.053 mm粒级微团聚体的含量。生物炭显著增加了各土层不同粒级团聚体中有机碳和全氮的含量,随施用量的增加0~10 cm和10~20 cm土层增加规律一致,均表现为C3> C2> C1> CK。0~10 cm土层不同粒级水稳性团聚体中有机碳和全氮的贡献率表现为2~0.25 mm粒级最高,且随土层加深,< 0.053 mm粒级团聚体有机碳和全氮的贡献率增加。从0~30 cm土层团聚体有机碳和全氮的平均贡献率来看,随生物炭施用量的增加,2~0.25 mm和0.25~0.053 mm粒级贡献率均增加。     

苎麻对坡耕地土壤及团聚体固碳效应的影响

在湖北省咸宁市崇阳县坡耕地上设置种植苎麻[Boehmeria nivea(L.)Gaudich.]、自然休闲(CK1)、种植农作物(黄豆,CK2)3个处理,研究种植苎麻对地表土壤组成结构、理化性质和团聚体数量特征的影响。结果表明,从土壤结构组成来看,种植苎麻改良效果不明显;从土壤理化性质来看,土壤有机碳、速效养分和全氮、全磷含量均以种植苎麻最高,其中土壤有机碳含量为8.45 g/kg,比自然休闲和种植农作物高出86.5%和53.3%;从土壤团聚体数量来看,利用苎麻进行团聚体固碳在所有坡耕地研究对象中表现最好,且其大团聚体数量最多,分别比自然休闲和种植农作物处理高28.7%和25.2%,且差异达显著水平。综上可知,在坡耕地种植苎麻可以改善土壤质量,其是通过增加土壤中大团聚体含量,同时增强大团聚体对有机碳的保护作用,达到固碳效果。     

有机肥分解及其对土壤有机碳矿化影响的模拟研究

以商品有机肥、油菜饼肥和秸秆堆肥三种不同种类有机肥为供试材料,采用土壤呼吸瓶装置进行实验室培养以模拟土壤施肥效应,测定三种肥料的有机碳分解动态变化量及其对土壤有机碳矿化的影响.结果表明,培养条件下三种有机肥的分解特性差异极大,油菜饼肥与秸秆堆肥在培养前25 d分解速率呈现快速升高后又快速下降的变化规律,其中C/N最低的油菜饼肥更加明显,而C/N最高的商品有机肥分解速率很低;三种有机肥料处理下的土壤有机碳累积矿化量存在极显著性差异(P＜0.01),大小顺序依次为油菜饼肥处理＞秸秆堆肥处理＞商品有机肥处理;培养结果运用农田土壤有机碳动态模拟模型,获得商品有机肥、油菜饼肥和秸秆堆肥的易分解比F分别为0.22、0.57和0.47及其一级动力学常数K1=0.019、K2=0.97×10-3、Ks=0.80×10-3(d-1);比对实验测定数据与模型模拟数据表明,当商品有机肥与含氮量最高的油菜饼肥混合比例为2:1时,就能极显著提高商品有机肥的分解率(P＜0.01);而秸秆堆肥与油菜饼肥1∶1混合时,亦能极显著提高秸秆堆肥的分解率(P＜0.01).