生物質(zhì)炭對模擬淹水土壤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。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。總體而言，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