生物質(zhì)炭施用下稻田土壤有機(jī)碳組分、腐殖質(zhì)組分及團(tuán)聚體特征研究.pdf

1、生物質(zhì)炭是秸稈等生物質(zhì)在完全或限氧條件下經(jīng)熱解炭化產(chǎn)生的一類高度芳香化難熔性固態(tài)物質(zhì)，其農(nóng)田應(yīng)用已經(jīng)被認(rèn)為是農(nóng)業(yè)固碳減排的有效措施。生物質(zhì)炭不僅是土壤腐殖質(zhì)芳香化結(jié)構(gòu)組分的來源，同時(shí)也可促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)的改善，以綜合提升土壤地力。但由于生物質(zhì)炭施用量通常較高，需要一定的時(shí)間與土壤充分作用，以達(dá)到相對(duì)的穩(wěn)定狀態(tài)，因此，本研究以一次性施用生物質(zhì)炭(0、10、20和40thm-2)3年后的水稻土為對(duì)象，采取團(tuán)聚體分組和核磁共振13C-NMR方法分

2、析，研究施用生物質(zhì)炭對(duì)稻田土壤有機(jī)碳和腐殖質(zhì)組分以及團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的影響，以期為生物質(zhì)炭對(duì)農(nóng)田固碳減排、提高農(nóng)田生產(chǎn)力提供依據(jù)。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　(1)生物質(zhì)炭施用對(duì)稻田土壤有機(jī)碳及其組分有持續(xù)影響。在10thm-2、20thm-2和40thm-2的生物質(zhì)炭施用水平下，顯著提高土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量，增幅達(dá)9.15％～15.49％。施用生物質(zhì)炭可穩(wěn)定提高土壤總有機(jī)碳(TOC)、易氧化態(tài)有機(jī)碳(ROC)、顆粒態(tài)有機(jī)碳(POC)

3、和微生物量碳(MBC)分別達(dá)12.75％～23.36％、12.60％～28.00％、10.88％～34.00％和7.97％～12.35％，這可能與生物質(zhì)炭可改善土壤結(jié)構(gòu)、促進(jìn)作物生長有關(guān)，且土壤TOC與ROC、MBC極顯著正相關(guān)，ROC與POC、MBC也存在極顯著正相關(guān)。因此，施用生物質(zhì)炭是穩(wěn)定提高水稻土土壤碳儲(chǔ)量和活性有機(jī)碳含量的有效措施。
　　(2)生物質(zhì)炭施用對(duì)土壤腐殖質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響因腐殖質(zhì)組分而異。施用生物質(zhì)炭可顯著降低胡敏

4、酸碳含量及其烷基化程度，幅度分別達(dá)1.06％～1.48％和1.92％～2.10％,但顯著增加了胡敏素碳含量，增加幅度達(dá)11.63％～46.67％，同時(shí)小麥秸稈生物質(zhì)炭及其胡敏素結(jié)構(gòu)均以芳香碳為主，進(jìn)一步說明施用生物質(zhì)炭對(duì)土壤有機(jī)碳的提高主要表現(xiàn)在土壤胡敏素碳含量的增加。同時(shí)13C-NMR波譜表明生物質(zhì)炭可促進(jìn)土壤胡敏素分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，疏水程度增強(qiáng)，有利于增強(qiáng)土壤有機(jī)碳和團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。
　　(3)生物質(zhì)炭施用有利于土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定

5、性。各處理土壤團(tuán)聚體均以200～20μm顆粒組所占的比例最大，＜2μm顆粒組所占的比例最小;施用生物質(zhì)炭可增加2000～200μm的相對(duì)含量，增加幅度達(dá)6.54％～12.93％，而顯著降低20～2μm和＜2μm相對(duì)含量，降幅分別為1.84％～6.54％和1.00％～2.28％。各粒徑團(tuán)聚體中有機(jī)碳和全氮含量分布基本一致，主要存在于2000～200μm和＜2μm粒徑團(tuán)聚體，且20和40thm-2處理可顯著提高2000～200μm、20～2

6、μm和＜2μm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳，增幅分別為11.01％～18.75％、35.62％～56.86％和38.96％～40.08％,同時(shí)施用生物質(zhì)炭可顯著提高200～20μm、20～2μm粒徑團(tuán)聚體的全氮含量分別達(dá)13.54％～23.44％和11.31％～54.96％。有機(jī)碳主要儲(chǔ)存在2000～20μm，且施用生物質(zhì)炭可顯著提高2000～200μm有機(jī)碳儲(chǔ)量，增幅為23.51％～65.42％，但顯著降低＜2μm有機(jī)碳儲(chǔ)量，說明施用生物質(zhì)炭對(duì)改