施用氮肥对石灰性土壤碳释放与累积的影响

发布时间：2018-01-24 03:31

本文关键词： 石灰性土壤无机碳碳释放氮肥 pH值　出处：《西北农林科技大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：温室效应引发的气候变化及其衍生问题正日益制约着人类当前和未来的生存发展。作为主要温室效应气体,CO2浓度的增加对气候变化产生的影响无疑最引人关注。土壤碳库是陆地生态系统中最大的碳库,在稳定全球碳循环和调节CO2浓度的过程中起到了十分重要的作用。有机碳库和无机碳库是土壤碳库的两大组成部分,前者主要分布在湿润半湿润地区,后者主要分布在干旱半干旱地区。关于土壤碳循环的研究较多的集中在有机碳库方面,对无机碳库的研究相对较少。石灰性土壤主要分布在我国北方,特别是西北地区,其无机碳储量丰富,是土壤碳库的主体。近年来,我国农业生产中大量施用氮肥,导致土壤酸化的问题日渐突出。长期大量施用氮肥,是否会影响石灰性土壤地区无机碳的转化,尚少见报道。因此,本文探究了施用氮肥对黄土区石灰性土壤无机碳转化的影响,可以为进一步了解无机碳的作用,增加土壤碳固持和减少CO2排放提供理论依据。本研究以陕西不同地区采集的石灰性土壤为研究对象,利用室内培养结合灭菌或干烧法等,研究了氮肥种类、用量等对土壤无机碳释放的影响;采用长期田间定位试验研究了长期施用氮肥对土壤无机碳储量及组分的影响。获得以下主要结论:(1)利用室内培养研究了灭菌及未灭菌条件下氮肥用量对关中地区X土CO2释放量的影响。结果表明:土壤CO2释放量随施氮量增加而显著增加,培养结束时未灭菌土壤CO2累积释放量比对照增加了21.8~103.5%,平均增加62.7%,这与施氮促进有机质矿化及降低土壤pH值促进无机碳分解有关。采用哌嗪-1,4-二乙磺酸(PIPES)缓冲的HgCl2溶液灭菌后,显著降低了土壤CO2释放量,但相比对照,施用氮肥也使CO2释放量增加了5.3~17.8%;根据灭菌与未灭菌土壤培养过程中释放CO2的比例估算的整个培养期来源于无机碳的释放比例约54%。(2)利用室内培养研究了灭菌及未灭菌条件下施用硫酸铵对陕西不同地区土壤(X土、黑垆土、黄绵土和风沙土)CO2释放量的影响。结果表明:未灭菌条件下施用硫酸铵后不同土壤CO2释放量相比各不施氮土壤均有所提高,培养结束时X土、黑垆土、黄绵土和风沙土分别比不施氮各土壤释放量增加了26.9%、19.5%、68.8%及46.1%。灭菌后相比不施氮土壤,施氮后四种土壤CO2累积释放量仍平均增加了25.5%。未灭菌条件下X土释放量最高,灭菌条件下黄绵土释放量最高,这与两种土壤有机质和碳酸钙含量分别最高有关。(3)利用室内培养研究了施用不同种类氮肥(NH4NO3、KNO3、(NH4)2SO4)在未干烧及干烧550℃条件下对X土CO2释放的影响。结果表明:未干烧条件下不同氮肥均增加了X土CO2的释放,比对照平均增加36.6%。无论干烧与否,加入(NH4)2SO4的土壤CO2释放量都最高,其次为NH4NO3处理,KNO3处理释放的CO2量与对照相比无明显差异,说明施用铵态氮肥促进了石灰性土壤无机碳的释放。干烧后土壤缓冲能力降低导致pH起始值极高,接种微生物后土壤虽然发生硝化作用但pH降低幅度低于未干烧土壤。干烧后加入不同氮肥仍促进了土壤CO2的释放,比对照平均增加24.5%。整个培养过程估算出CO2源于无机碳的平均释放比例为27.2%。(4)以11年长期定位试验田不同栽培模式及施氮量下的小麦-玉米轮作田为研究对象,测定了0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土层中土壤无机碳储量及组分的变化。结果表明:相比休闲,不同栽培模式均显著提高了各个土层的无机碳储量,平均增加7.25t ha-1,0~40 cm土层无机碳储量表现为:垄沟常规覆草,但各栽培模式间无显著差异。方解石与白云石含量也相比休闲有所增加,且方解石含量显著高于白云石。随着施氮量的增加,土壤无机碳储量及组分均有所降低,0~40 cm土层N120及N240处理分别比不施氮土壤无机碳储量降低了0.60及1.45 t ha-1,说明长期大量施用氮肥会增加无机碳损失的风险。
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【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S158

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