秸秆添加对土壤温室气体排放和溶解性有机碳DOC组分的影响

发布时间：2020-08-07 02:36

【摘要】：秸秆还田是一项重要的农艺措施,能向土壤提供丰富的养分元素,促进土壤微生物的生长繁殖,从而影响土壤温室气体的产生和有机质的矿化。团聚体对土壤中的有机质有保护作用。有机质的保护作用因不同粒级团聚体性质的不同而差异显著。不同粒级团聚体在添加秸秆后有机质的矿化作用可能会不同,这会进一步影响到土壤的C、N循环,从而影响土壤温室气体排放。为了探究秸秆对土壤温室气体排放和DOC组分变化的影响,本研究分别选取红壤水稻土和5种有机质浓度不同的土壤作为研究对象,设计室内培养试验,研究秸秆添加条件下,温室气体排放试验研究和土壤可溶性有机碳(DOC)组分变化表征实验。主要的研究结果如下:(1)秸秆添加显著增加了 CH4和CO2的排放通量和累积排放,对N20的排放有显著抑制效果。相关性分析表明,CH4和CO2的排放通量和土壤中DOC呈正相关关系,而与土壤中的NH4+-N、NO3--N以及WEN的浓度呈负相关关系。而N2O的排放通量和WEN浓度呈正相关,与土壤中NH4+-N、NO3--N、DOC浓度呈显著负相关关系。DOC和NO3--N对土壤CH4、CO2和N2O排放影响最大。高C/N秸秆的添加刺激了土壤中微生物的活动,产生了激发效应,使土壤原有机质的矿化加强、DOC和矿质氮的浓度也增加。(2)通过筛选特征波数变量,运用偏最小二乘回归法统计模型可建立红外光谱表征土壤可溶性有机碳的模型,结果表明红外光谱吸光度与土壤可溶性有机碳浓度之间是存在内在联系的。中红外光谱结合偏最小二乘回归法得到的土壤可溶性有机碳模型决定系数可以达到0.966。(3)由三维荧光光谱法得到的DOC特征荧光光谱参数包括荧光指数(FI)、腐殖化指数(HIX)、自生源指标(BIX)等均从不同角度均说明了该试验研究土壤中的DOC主要来源是微生物。类酪氨酸和类腐殖酸在5种组分中占的比例较大,并且在培养过程中变化的比例也比较大。秸秆很大程度上促进了类腐殖酸、芳香族蛋白质II、类富里酸物质的积累,也促进了类溶性微生物代谢产物和芳香族蛋白质I的降解。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X144
【图文】：

图１－１本研宄的技术路线图逡逑Ｆｉｇ．１－１邋Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ邋ｒｏａｄｍａｐ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｔｕｄｙ逡逑２．材料与方法逡逑２．１供试土壤逡逑实验所用土壤采自华中农业大学生命科学学院水稻试验基地（１１４°３５’Ｅ，逡逑３０°３７Ｎ），按“十字交叉法”在试验田的多个点位取得耕层（０ｃｍ－２０ｃｍ）的土逡逑壤，带回实验室自然风干，混匀，去除其中植物根系、石块等。逡逑２．２团聚体分级逡逑土壤风干后，采用干筛法进行团聚体分级。用木锤轻轻捶打风干结块后的土逡逑壤，捶打过程中避免太用力而导致土壤团聚体结构的破坏。取备好的风干土，放逡逑

３．１温室气体排放特征逡逑３．１．１邋ＣＨ４排放特征逡逑整个实验周期内，土壤ＣＨ４排放通量变化趋势如图３－所示，各处理ＣＨ４排逡逑放通量变化趋势基本一致，都是前期比较剧烈，在培养的第７天排放通量达到最逡逑大，随时间呈现出先上升后下降再上升的变化趋势。四个粒级团聚体的排放峰值逡逑在７．１９？３０．４５吗ｋｇ＋ｄ－１之间变化，且整体都随培养时间的增加显著降低（户＜０．０１）逡逑（图邋３－１，表邋３－１）。逡逑秸秆添加条件下，未经破碎处理的四个土壤团聚体的平均通量分别为０．０２２７逡逑Ｈｇ邋ｋｇ－１．ｄ－１、０．０４５３邋＾ｉｇｋｇｄ．ｄ－１、０．００７７邋ｇｇｋｇｉｄ－１邋和邋０．０２２９邋阳邋ｋｇ－１．ｄ—１。而团聚体逡逑破碎处理的四个土壤团聚体粒级ＣＨ４平均通量分别是０．０２５６邋ｐｇ邋ｋｇ＋ｄ－１、０．００３４逡逑ｊｉｇ邋ｋｇ－１＇ｄ－１、０．０２８９邋ｐｇ邋ｋｇ－１邋．ｄ－１邋和邋０．０１８３邋｜ｘｇ邋ｋｇ－１．ｄ－１。而土壤团聚体经破碎后（图逡逑３－ｌｂ）的ＣＨ４排放通量要比未破碎的（图３－１邋ａ）排放通量要大，经破碎处理的逡逑四个土壤团聚体粒级的ＣＨ４平均通量分别为０．００４０、０．００３７、０．００３３和０．０４４０逡逑昭ｋｇ－１．ｄ－１，而未经破碎的四个土壤团聚体粒级的平均通量分别是０．００９７、逡逑０．００６９、０．００３４和０．００４５邋ｐｇｋｇ＋ｄ－１。所以

逡逑整个实验周期的ＣＨ４累积排放量动态变化如图３－２所示。在培养的第５４天逡逑（培养结束）时，添加秸秆处理的ＣＨ４累积排放量在２９５．９０？８１９．５７咫ｋｇ－１之间逡逑变化，较未添加秸秆处理（２８４．８２？４１８．８４昭ｋｇ－１）显著增加（图３－３）。逡逑对未破碎土壤来说，添加秸秆比不添加秸秆的ＣＨ４累积排放量要约高出３５０逡逑ｐｇｋｇ－１。土壤团聚体的粒级越小，ＣＨＵ累积排放量越大，添加秸秆条件下全土的逡逑ＣＨ４累积排放量最大，为７８０邋ｐｇ邋ｋｇ－１。土壤经破碎后，ＣＨ４累积排放量显著增加逡逑（户＜０．０１）。不管是否添加秸杆，相同处理水平下，土壤团聚体的粒级越小，ＣＨ４逡逑累积排放量越大，但实验中＞0．２５ｍｍ粒径的土壤团聚体出现的最大值为１０５０逡逑（ｉｇ邋ｋｇ－１

【参考文献】

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本文编号：2783342