施肥及生物炭添加对土壤理化性质和呼吸的影响

发布时间：2020-03-23 13:16

【摘要】：全球气候变暖是目前人类面临的最主要的环境问题之一。生物炭还田是缓解气候变暖的一种有效措施。然而,生物炭输入对土壤呼吸的影响机制研究仍然较为缺乏。本研究在山西省农科院东阳试验基地内进行,通过对高粱土壤施加不同量的无机肥和生物炭的5种处理,利用土壤呼吸2年的测定数据,分析了土壤呼吸对环境因子的响应和土壤理化性质特征。目的是揭示不同处理措施对高粱农田土壤理化性质及呼吸(R_s)的影响。试验处理开始于2011年,土壤呼吸2016-2017年测定。5个处理分别为:空白对照组(CK)、施用生物炭(CK+B)、施用无机肥(OPT)、施用无机肥和全年一半的生物炭(OPT+1/2B)和施用无机肥和生物炭(OPT+B)。结果表明:(1)在日尺度上,施肥及生物炭显著改变了R_s的日均值(P0.05),没有显著改变R_s的日变化趋势,但改变了极值出现的时间,CK和OPT+1/2B的最高值分别出现在12:00和14:00,CK的R_s日变化的CV值比OPT+1/2B的高4.5%。(2)总体上,施肥和添加生物炭可以提高土壤呼吸速率,但未达到显著差异(P0.05),CK+B的土壤呼吸均值与CK相比,在苗期、拔节期、抽穗期和灌浆期分别高21.4%、9.1%、33.8%、12.1%,成熟期低6.8%。化肥和生物炭配施的OPT+B处理在高粱生长季低于OPT处理,这表明无机肥与生物炭配施可以抑制生物炭对R_s的促进作用。(3)测定期间,5种处理R_s与10 cm深度的土壤温度(T_(10))的关系可用指数模型描述。土壤温度对呼吸的解释度在24.4~41.3%之间,施入生物炭后的R_s和T_(10)的解释度要更高。除CK处理,其它四种处理R_s和10 cm深度的土壤水分(W_(10))的关系可以用线性方程描述,他们之间的关系呈负相关关系,解释度为17.3~38.1%。与单因素模型相比,土壤水热因子双变量模型能更好的描述R_s的变化,各处理解释度在29.8~51.8%之间。(4)总体上,各处理的土壤pH值、土壤有机质含量、土壤容重均未达到显著差异(P0.05),但施入生物炭后,土壤pH值和土壤有机质含量出现上升趋势,土壤容重减小或保持不变。施入生物炭后土壤蔗糖酶活性降低;CK+B和OPT+B相比CK和OPT分别降低了34.3%和81.6%。处理对过氧化氢酶和磷酸酶活性则无显著影响。
【图文】：

技术路线图

生育期,高粱,土壤有机质含量,生物炭

图 3-1 各处理土壤 pH 值随生育期的变化Fig. 3-1 The variety of soil pH with the growth period of Sorghum in different treatments3.1.2 生物炭对土壤有机质含量的影响土壤有机质包括动植物和微生物的残渣及其生命活动的排泄物、分泌物和土壤腐殖质等。它并不是一种单纯的有机物，不仅可以为植物生长提供能量，还可以用来表征土壤肥力。图 3-2 为各处理有机质含量随生育期的变化图，由图可得，在高粱成熟期，未施肥的 CK 处理、常规施肥的 OPT 处理和 OPT+1/2B 处理较苗期有所降低，分别下降了 0.12 g/kg、0.21 g/kg 和 0.94 g/kg，降幅分别为 1.8%、3.6%和 12.2%，而其余添加生物炭的 CK+B 和 OPT+B 样地较出苗期均表现出增加的趋势，分别增加了 0.19 g/kg和 0.27 g/kg，增幅为 2.47%和 4.1%。高粱的生育期内，各处理的土壤有机质含量基本上呈现“U”型的趋势，总体趋势是高粱生长季前期，，土壤有机质含量在较高的水平，随着高粱的生长，植物根系发育和土壤微生物活动加强，有机质分解速度加快，有机质含量不断减少，各处理在生长较为旺盛抽穗期-灌浆期达到最小，随着植物生
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S153

【参考文献】