植物物料及其制备的生物质炭对亚热带森林土壤氮素转化的影响

发布时间：2020-05-27 07:53

【摘要】：近年来,越来越多的研究关注农田生态系统中生物质炭的使用及其对氮循环的影响。生物质炭能够影响土壤氮素组成、氮矿化作用、硝化作用等氮转化过程。与农田土壤不同,森林土壤中的生物质炭主要来自火灾中植物的燃烧,植被恢复后,土壤中会同时存在植物和生物质炭。因此,本文主要关注典型亚热带森林植物及其制备的生物质炭对森林土壤氮素转化的影响,分别探究不同碳氮比的植物物料、不同温度制备的生物质炭对土壤理化性质和氮素转化过程的影响以及植物物料和生物质炭的交互作用,旨在为阐明森林生态系统中土壤氮素循环及其机理提供科学依据。主要研究结果如下:(1)植物物料的有机质较易分解,能显著提高土壤有效碳源—可溶性有机碳,从而提高土壤呼吸作用。添加碳氮比较低的毛竹,土壤净氮矿化量增加;添加碳氮比较高的苦槠,土壤则发生氮固定作用,土壤有效氮素显著降低。植物物料能显著提高土壤pH,其中灰分较高的苦槠对pH的提高大于毛竹;植物物料添加能够显著提高土壤的氨氧化细菌丰度,苦槠对土壤氨氧化细菌的影响较大。相关性分析表明,土壤氨氧化细菌丰度与pH呈显著正相关,氨氧化古菌丰度与有效氮素呈显著负相关。(2)添加生物质炭的土壤,pH和全碳含量显著提高,NO3--N含量显著降低,此结果与经过火灾后的土壤变化一致。随着热解温度的提高,生物质炭的结构越稳定,碳氮比越高,pH越高。生物质炭添加能够提高土壤pH,且700℃生物质炭对pH的提高效果显著大于300℃生物质炭。添加生物质炭3d后,土壤氨氧化细菌丰度与pH显著正相关。生物质炭碳氮比较高,且难以分解,会提高土壤碳氮比,降低土壤矿质态氮,且700℃生物质炭对氮矿化的抑制较强。(3)植物物料和生物质炭对pH和可溶性有机氮都有显著的交互作用;苦槠和苦槠生物质炭对土壤氨氧化古菌丰度也有显著交互作用。有机物质的碳氮比影响氮矿化作用,苦槠和苦槠生物质炭对土壤碳氮比有显著交互作用,所以对土壤净氮矿化速率、矿质态氮(NH4+-N和N03--N)也存在显著交互作用。因此,植物物料和生物质炭对土壤氮素转化的交互作用值得关注。
【图文】：

土壤氮

学硕士学位论文逦１绪论逡逑论逡逑壤氮素转化逡逑素是地球上所有生命的重要组成成分，存在于蛋白质、核酸等许多重要的逡逑分子中，在细胞和组织的形成过程起重要作用（李春俭，２０１５）。因此，氮逡逑生物和植物生长发育所必需的大量元素。氮素还能参加一系列化学反应，生逡逑种形态物质，对大气、陆地和水体等生态系统以及人类健康产生各种影响。逡逑■■—■■■■■■？＊邋逡逑

路径图,硝化作用,路径,氨氧化

逦１绪论逡逑氧化过程，以及从亚硝盐到硝酸盐的亚硝酸盐氧化作用（图１－２），作用的微生物逡逑分别是氨氧化微生物和亚硝酸盐氧化微生物。氨氧化过程是一个包括了许多酶和逡逑蛋白的复杂过程。氨氧化过程中，氨首先被氨单加氧酶（Ａｍｏ）氧化为羟胺，主逡逑要由氨氧化细菌（ＡＯＢ）和氨氧化古菌（ＡＯＡ）共同催化完成；第二步，羟胺逡逑氧化还原酶（Ｈａｏ）将羟胺氧化成亚硝酸。亚硝酸氧化过程较少被研宄，它仅限逡逑于四种变形菌属（黄巧云等，２０１５）。在正常条件下，氨氧化到亚硝酸是限速步逡逑骤，亚硝酸氧化到硝酸盐较快。逡逑氨单加氧酶逦羟胺氧化还原酶亚硝酸氧化还原酶逡逑（ＡＭＯ）逦（ＨＡＯ）逦（Ｎ０Ｘ／ＮＸＲ）逡逑ｎｈ３邋0邋ｎｈ４＋逦＞邋ｎｈ２ｏｈ逦＞ｎｏ２＇逦＞邋ＮＯ，逡逑限速步骤逡逑图１－２典型硝化作用路径逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｔｈｅ邋ｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｐａｔｈｗａｙ逡逑一般认为氨氧化微生物活性是氨氧化过程的关键，，控制着整个硝化作用的速逡逑率。氨氧化微生物包括氨氧化细菌（ＡＯＢ）和氨氧化古菌（ＡＯＡ）
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S714

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