施用生物质炭对旱地红壤有机碳矿化动态及酶活性的影响
毕业论文关键词：生物质炭；旱地红壤；有机碳矿化；脲酶活性
Effects of Biochar on the Dynamic of Soil Organic CarbonMineralization and enzyme activity in Upland Red Soil
Abstract： In order to study the effects of biochar addition on the dynamic of soil organic carbonmineralization and enzyme activity, seven samples was conducted with biochar at different rates, i.e.C0(0t/hm2)、 C1(2.5t/hm2)、 C2 （5t/hm2） 、 C3(10t/hm2)、 C4(20t/hm2)、 C5(30t/hm2)、 C6(40t/hm2). The dynamicof soil organic carbon mineralization was measured by a laboratory soil incubation experiment, and theurease activity was measured by phenol colorimetry. The results showed that: the mineralization rate of soilorganic carbon is intensely in the beginning of culture, but slowly in the end. Biochar application canreduce the accumulative SOC mineralization remarkably, and the value was decreased as the biocharapplication rate was increased. The urease activity increased strongly in the treatments with biocharaddition compared with the control treatment, and the urease activity increased with the biochar applicationrate increased. The results can provide a scientific and theoretical basis for improving the soil fertility andreducing the greenhouse gases emission
Key words: biochar; upland red soil; soil organic carbon mineralization; enzyme activity
目 录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 试验材料 2
1.1.1 生物质炭 2
1. 1. 2 土样来源2
1 . 2 试验设计2
1 . 3 土样 分析 3
1.3.1 土壤理化性质的测定3
1.3.2 土壤有机碳矿化量的测定3
1.3.3 土壤脲酶活性的测定3
1 . 4 数据处理3
2 结果与分析3
2.1 生物质炭对旱地红壤理化性质的影响 3
2.1.1 不同生物质炭施用量对旱地红壤 pH 的影响4
2.1.2 不同生物质炭施用量对旱地红壤速效磷的影响4
2.1.3 不同生物质炭施用量对旱地红壤有机碳的影响4
2.1.4 不同生物质炭施用量对旱地红壤全氮的影响4
2.1.5 不同生物质炭施用量对旱地红壤 C/N 的影响4
2.2 生物质炭施用量对旱地红壤有机碳矿化动态的影响4
2.3 生物质炭施用量对旱地红壤脲酶活性的影响5
3 讨论5
3.1 施入生物质炭对旱地红壤理化性质的影响5
3.2 施入生物质炭对旱地红壤有机碳矿化动态的影响6
3.3 施入生物质炭对旱地红壤脲酶活性的影响6
致谢6
参考文献6
全球红壤总面积约 6400 万 km2,占总土地面积的 45.2%，红壤地区人口总数约为 25亿，占全球总人数的 48%。红壤是我国热带亚热带地区重要的土壤类型，分布广泛[1]。近年来，红壤地区高温多雨使得有机质分解迅速，加上人为不合理的土地利用，造成水土流失,土壤质量和生态系统严重退化。 我国红壤地区正面临着一系列重大的生态环境问题，土壤退化严重，总体质量不高，水土流失、土壤肥力下降和季节性干旱频繁发生等，导致粮食生产出现产量不稳定和品质下降问题。红壤的退化已对全球气候变化、生态系统物质循环和生态环境产生了一系列的负面影响。红壤的有机质水平主要受人为耕作制度和耕作措施的控制，自 80 年代以来，随着绿肥种植面积的急剧下降，土壤有机质含量呈下降趋势[2]。因此提高红壤区土壤肥力，改善土壤质量问题亟待解决。土壤碳库是全球碳循环中重要的碳库，对土壤物理、化学和生物特性的改善起着非常重要的作用[3],储存量巨大，现阶段人类活动影响最为显著的碳库是陆地生态系统碳库。人类活动致使土壤碳库渐成碳源，而生态系统的碳汇功能正在减弱，土壤碳库是大气碳库的 3 倍，植被碳库的 2 倍[4]，较小幅度变化可影响到碳向大气的排放量，进而影响全球气候变化，因此土壤有机碳动态变化是陆地生态系统碳循环和全球气候变化研究的热点问题之一[5]。土壤有机碳矿化是土壤有机碳在微生物驱动作用下由酶作用的生物化学过程，直接关系到土壤中养分元素的释放与供应、温室气体的形成以及土壤质量的保持等[6,7]，受多种因素影响，如土壤温度、土壤水分和土壤有机碳的性质以及土壤微生物群落组成和活性等[8]。土壤酶是土壤中产生专一生物化学反应的生物催化剂，一般吸附在土壤胶体表面或呈复合体存在，部分存在于土壤溶液中。土壤酶参与土壤中一切生物化学过程，是土壤生态系统中能量流动和物质循环最活跃的生物活性物质。具有加速土壤生化反应速率的功能，是土壤有机体的代谢动力，在生态系统中有重要作用，其活性可以作为土壤肥力、土壤质量和土壤健康的重要生物活性指标，它的高低反应了土壤养分转化的强弱，对土壤有机碳矿化过程产生重要的影响。脲酶是一种酰胺酶，能够促进有机物质分子中的酶键水解。脲酶的作用极为专性，它只能够水解尿素，水解的最终产物是氨和碳酸。土壤的微生物数量、有机物质含量、全氮和速效磷含量越高，脲酶的活性越高。一般常用土壤脲酶的活性来表征土壤氮素状况。生物质炭是由生物有机材料 （如木材草玉米秸或其它农业剩余物） 在缺氧的情况下，经高温慢热解( 通常＜700℃) 产生的一类富含碳素的固态物质[9]。生物质炭对碳库的影响主要在土壤碳库方面[10],有机物通过低温热解制备成生物质炭后，在土壤中不易被微生物分解,稳定性提高，矿化降解产生的 CO2量很少[11]，能在土壤中封存数百年甚至千年，进入土壤后成为土壤碳库的重要组成部分[12]。生物质炭可以为土壤中微生物提供营养元素和生长环境，从而影响微生物的活动，降低了微生物对土壤中有机碳的分解。另外，生物质炭的内部结构稳定，使其有机碳的表面氧化受到抑制，因此使生物质炭在土壤中具有较强的抗微生物分解能力，对土壤中原有的有机碳也有一定影响。施用生物质炭还可以促进土壤团聚体的形成，快速地提升土壤的稳定性碳库，即通过提高土壤有机碳的氧化稳定性从而降低土壤有机碳的矿化速率，从而增加土壤的有机碳固存。因此，生物质炭作为一种很好的土壤改良剂，被施加到旱地红壤地区能够有效的改善土壤质量，有利于有机碳的封存，同时对全球气候产生重要影响。