生物質(zhì)炭對(duì)模擬淹水土壤CO2排放和CH4釋放潛力的影響.pdf

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(diǎn)。近年來(lái)，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(duì)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(diǎn)。
　　本課題采用土柱試驗(yàn)，模擬稻田淹水環(huán)境，以生物質(zhì)炭為供試材料，通過(guò)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(duì)照(C0)，以此了解生物質(zhì)炭的輸入及其不同施炭量對(duì)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(jī)制。其中，各項(xiàng)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(shì)。與對(duì)照相比，C2、C5、C8的pH值分別約提高了0.2、0.3和0.5個(gè)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(wú)明顯差異。

3、>　　(2)生物質(zhì)炭的輸入顯著提高了土壤的有機(jī)碳含量，平均每增加1％(w/w)的生物質(zhì)炭，土壤有機(jī)碳總量約增加7mg·g-1。同時(shí)生物質(zhì)炭的施入還對(duì)土壤的有機(jī)碳礦化速率和水溶性有機(jī)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(duì)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(duì)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(duì)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?？梢钥闯?，生物質(zhì)炭對(duì)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(qiáng)。
　　(5)與對(duì)照相比，C2、C5和C8處理的土壤CO2累計(jì)釋放量分別降低了5.1％、2.4％和26.5％。顯然，生物質(zhì)炭對(duì)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(jī)碳的氧化穩(wěn)定性，因此提高施炭量或許對(duì)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(yàn)結(jié)果表明，土壤的產(chǎn)甲烷潛力隨淹水培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。生物質(zhì)炭的輸入在短期內(nèi)促進(jìn)了土壤有機(jī)質(zhì)的厭氧分解和CH4的產(chǎn)生。而長(zhǎng)期的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，各施炭量處理的BMP高低順序?yàn)?C5＞C0＞C2＞C8。顯然，C2、C8處理的BMP明顯低于對(duì)照，而且高施炭量處理(C8)對(duì)土壤產(chǎn)CH4潛力的抑制

6、作用尤為顯著。
　　(7)通過(guò)PCR-DGGE技術(shù)對(duì)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(duì)土壤總細(xì)菌的生態(tài)群落結(jié)構(gòu)影響不明顯，而對(duì)土壤中某一特定產(chǎn)甲烷菌的生長(zhǎng)有較顯著的影響。樣品處理中第28、31號(hào)條帶所代表的古菌類(lèi)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(hào)條帶所代表的此古菌類(lèi)泉古菌門(mén)的豐度或活性較低，或許是導(dǎo)致高施炭量對(duì)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(duì)土壤的pH、MBC、WSOC、有機(jī)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(duì)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(guò)提高土壤有機(jī)碳的氧化穩(wěn)定性，降低土壤的有機(jī)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(duì)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(jī)質(zhì)的厭氧分解進(jìn)而減少土壤CO2和CH4的釋放。然而，針對(duì)目前生物質(zhì)炭對(duì)