铁氧化物对稻田土壤甲烷排放及激发效应的影响

发布时间：2020-05-17 11:27

【摘要】：水稻土是甲烷重要的排放源之一,已有研究指出根际分泌物、作物残留物、秸秆等有机物质的厌氧降解可为水稻土产甲烷过程提供可利用碳源,研究外源有机物引起的甲烷激发效应对深刻理解水稻土甲烷排放过程、促进农田温室气体减排具有重要的意义。其次,亚热带地区水稻土铁含量丰富,铁是影响水稻土氧化还原环境的重要元素,其对稻田土壤甲烷排放的影响也备受科研者的关注,而铁氧化物对水稻土中甲烷激发效应的影响机制目前仍不甚清楚。因此,本项目以亚热带水稻土为研究对象,采用室内模拟培养实验和~(13)C稳定同位素示踪技术,研究不同晶型铁氧化物对水稻土甲烷排放的影响,并量化甲烷激发效应的方向和强度,结合土壤理化性质剖析铁氧化物影响水稻土甲烷排放和激发效应的驱动机制,获得以下主要结论:(1)添加铁氧化物明显抑制了水稻土甲烷的排放(P0.05),这与铁氧化物对CO_2的固定、对底物和电子的竞争以及铁还原菌的活性等有关,抑制作用的强弱表现为针铁矿在培养前期未发生抑制,在培养中期为强抑制,培养后期表现为弱抑制,而水铁矿在整个培养期表现为强抑制作用。相关性分析也表明,土壤Fe~(2+)含量与CH_4累积激发效应、SOM-矿化率、CH_4累积释放量之间呈极显著的负相关关系(P0.01)。(2)水铁矿对水稻土甲烷排放的抑制作用比针铁矿更强烈,这种抑制作用主要与矿物结晶程度有关,结晶程度越低,反应活性越高,铁还原程度越高,对甲烷的抑制越强烈。(3)铁氧化物明显抑制了外源碳来源的CH_4释放量(P0.05),且水铁矿的抑制能力高于针铁矿,这是因为水铁矿的比表面积远大于针铁矿比表面积,导致水铁矿对外源乙酸的吸附作用更强。(4)添加外源乙酸促进了土壤原有有机碳的矿化,表现为正激发效应;在添加乙酸的条件下,添加水铁矿会进一步加强甲烷的正激发效应,添加针铁矿减弱了甲烷的正激发效应。(5)CH_4累积释放量与CH_4累积激发效应、SOM-矿化率之。间表现为极显著的正相关关系(P0.01),相关系数分别为0.853、0.933,这充分说明土壤本身有机质矿化和外源碳产生的激发效应是甲烷排放的关键途径。
【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】：2019
【分类号】：S153

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本文编号：2668470