香菇菌棒不同裂解温度生物质炭对毛竹土壤温室气体排放的影响

发布时间：2020-05-25 11:10

【摘要】：随着社会的发展,由于人类活动而引起的温室气体的排放增加使得全球气候呈现变暖趋势,因此减缓全球气候变暖刻不容缓。陆地森林生态系统,因其强大的固碳减排潜力,在全球气候变化中扮演着重要的角色。林下经济,作为现代林业发展的主流形式,通过把林业资源优势转化为经济优势,极大地增加了林地的附加值,但是部分林下经济发展产生的大量生物质废料,却制约着林下经济的可持续发展。最近,生物质炭技术的兴起,为固碳减排提供了新的途径,受到了各界的广泛关注。江西鹰潭贵溪市双圳林场通过大力发展食用菌毛竹林下经济以及自由采摘模式,不仅提高了游客的关注度,还给林场提供了创收。香菇(Lentinus edodes(Berk.)Sing),作为该林场的主打产品,是游客最爱也是销量最好的林下经济作物。然而,在产出大量香菇后,菌棒废料却被随意丢弃和任意焚烧,处理方式极为有限,既浪费生物质资源,还对环境造成严重的污染。因此,本文以香菇菌棒废料为原材料,通过制备不同裂解温度(300、450、600℃)的生物质炭,采用室内培养方式(20、25、30℃),研究NH_4NO_3(100 mg N kg~(-1)土壤)施肥条件下,生物质炭添加对施氮(N)肥毛竹林土壤温室气体排放的影响,旨在为林下经济废弃物循环利用以及固碳减排提供理论依据。研究结果表明:将裂解温度为450℃生物质炭与N肥配施,可以大幅降低土壤的净氨化、硝化、氮矿化速率。施用生物质炭会增加土壤二氧化碳(CO_2)排放,随制备生物炭的裂解温度的升高,土壤中的CO_2排放逐渐减少;施用裂解温度的600℃生物质炭和N肥时,土壤的CO_2排放低于300℃和450℃,与对照组没有明显差异。生物质炭的添加会放大土壤累积CH_4吸收,N肥的添加会抑制土壤累积CH_4吸收。生物质炭的添加在培养温度为25℃及30℃可以有效减少累积N_2O排放,N肥的添加会增加土壤N_2O排放速率。在N肥和生物质炭配施时,生物质炭裂解温度越高,增温潜势越低,可以减缓增温的速度。综上,选用裂解温度为450℃或600℃制备的香菇菌棒生物质炭与N肥配施于毛竹林土壤,可以有效提高N肥的利用率,并且可以明显减少温室气体的排放,减缓气候变暖,实现更有效的资源的循环利用。
【图文】：

年份,温室气体排放

图 1.1 中国化肥使用量Fig 1.1 Consumption of chemical fertilizer of in China施肥是管理人工林的重要方法之一，但同时也是影响森林土壤温室气体排放的重要因素。有研究认为，人工林施肥可以增加土壤温室气体排放，如 Deng 等[26]在亚热带森林的研究报道，施用氮肥会显著增加土壤 CO2的排放；Tu 等[27]在集约化毛竹林中的研究结果表明，N 肥施用对土壤肥力、微生物活性、地上凋落物的数量和质量都有显著提高，进而增加了土壤产生 CO2的微生物过程，导致土壤 CO2排放增加；Zhang等[28]研究表明常绿阔叶林中 N 增加后土壤 N2O 排放显著提高；Fender 等[29]研究发现，施肥对森林土壤 CH4吸收有明显的抑制作用。这主要是因为，一方面来说施肥可以为土壤微生物提供充足的营养，加快土壤微生物的繁殖生长，进而微生物分解有机质的速度加快，产生更多的温室气体排放[28];另一方面来说一般都是施肥和耕作共同进行，改善了土壤通气性状况，有机物质矿化加快，CO2和 N2O 排放增加；此外，施肥可以促进植物根系生长，进而根系呼吸增加，消耗氧气，造成反硝化作用加强[30]。Mo 等[31]在亚热带森林的研究发现，，施加氮肥可以导致土壤呼吸速率减弱，CO2排放减少；Jassal 等[30]研究发现，在杉木林中施肥后第 1 年和第 2 年对土壤 N2O 排放存在着一定的差异。Zhang 等[32]在扰动林地中却发现施加无机氮肥对土壤 CH4氧化的抑制没有显著影响。造成这些结果的差异性主要是施肥对土壤温室气体排放的影响原因

净氨,速率,裂解温度,N肥

在加氮条件下，生物质炭处理显著降低土壤净氨化速率，这也可能和生物质炭 pH 高于土壤 pH 有关（图3.1）。除不添加炭的 30 ℃处理，氮添加增加其净氨化速率，其它结果均表现为 N 添加降低土壤净氨化速率。
【学位授予单位】：江西农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S714

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