生物炭对苔藓结皮及其土壤的影响

发布时间：2020-08-31 14:59

　　全球变化下,荒漠生态系统地表环境急剧恶化。苔藓结皮作为荒漠生态系统的重要组成部分,在抗土壤水蚀、加速养分循环等方面发挥着极其重要的作用。而生物炭作为土壤改良剂可提高土壤持水量以及养分利用效率,因此,将生物炭应用到苔藓结皮中,对荒漠生态系统的修复具有重要意义。本研究以古尔班通古特沙漠南缘广泛分布的苔藓结皮及其所覆盖的土壤为研究对象,通过两种添加方式(1-将生物炭均匀撒在结皮表面、2-将生物炭与结皮下土壤均匀混合)分别添加CK、T1、T2、T3梯度含量的沙蒿、稻壳生物炭,以期探索苔藓结皮对生物炭添加的响应,结果如下:(1)添加稻壳生物炭和沙蒿生物炭,苔藓结皮及土壤的含水率均随添加量的增加而增加,且随着生长季均呈现出相同的变化趋势。第一种方式添加沙蒿生物炭时苔藓结皮的保水性能较优于添加稻壳生物炭。(2)添加生物炭,苔藓结皮C、N、P含量与空白差异性显著,且随生物炭添加量的增加而增加。第一种添加方式下,添加沙蒿生物炭时苔藓结皮C、N、P含量高于添加稻壳生物炭时的值;第二种添加方式下,两者差异不大。添加两种生物炭苔藓结皮C、N、P含量分别在6.4-76.8g/kg、0.04-0.36g/kg和0.23-0.99g/kg间变化,此结果表明,添加两种生物炭,苔藓结皮C、N、P含量均增加。苔藓结皮C:N、C:P、N:P分别为61.9-526.0、22.4-138.5、0.11-0.92,表明添加量升高时生物炭会促进苔藓结皮的生长。(3)添加稻壳生物炭和沙蒿生物炭,土壤C含量随添加量的增加而增加,且差异性显著;第二种方式添加两种生物炭,均使土壤C含量高于第一种添加方式且差异性显著。添加生物炭,土壤N含量随生物炭添加量的增加而增加,随月份呈现“V”型变化趋势,在6月和10月份出现最大值。添加不同梯度含量的稻壳生物炭,土壤P含量高于空白,但各添加量间无显著性差异。添加稻壳生物炭,土壤C、N、P含量均值在整个生长季分别为12.4、0.87和0.37g/kg;添加沙蒿生物炭,土壤C、N、P含量均值在整个生长季分别为12.1、0.88和0.39g/kg。(4)添加生物炭,苔藓结皮下土壤NH_4~+-N和NO_3~--N含量随添加量的增加而升高。第一种添加方式下,随添加量的增加,土壤氨化速率、硝化速率及净矿化速率均降低。第二种添加方式下,随添加量的增加,土壤氨化速率、净矿化速率呈上升变化趋势;添加稻壳生物炭,土壤硝化速率随添加量的增加而降低,且均为负值;添加沙蒿生物炭,土壤硝化速率升高,除了空白为负值,其余添加量均为正值;土壤净矿化速率随添加量的增加而呈先降低后升高的变化趋势。第一种添加方式下,添加沙蒿生物炭对土壤硝化速率的抑制作用较明显,第二种添加方式下,添加沙蒿生物炭能够促进土壤的硝化作用。添加稻壳生物炭,土壤净矿化速率与空白无显著性差异;添加沙蒿生物炭,其在各添加量下均和空白存在显著性差异,但三者间差异性不显著。(5)苔藓结皮C、N、P和土壤C、N、P间相关性极强。添加生物炭后,苔藓结皮C和土壤C含量间呈现一元二次非线性关系,与土壤N含量存在线性关系以及一元二次函数的非线性关系。添加不同量的生物炭使得苔藓结皮C含量与土壤P含量的关系由非线性形式转变为线性关系。适宜添加生物炭会使结皮N含量和土壤N含量关系更紧密。第一种方式添加稻壳生物炭和沙蒿生物炭,影响苔藓结皮C、N、P含量的土壤因子重要性排序分别为铵态氮含量、含水率、全N、全C、全P、电导率和土壤铵态氮含量、含水率、C:P、全N、N:P、电导率。第二种方式添加两种生物炭,影响苔藓结皮C、N、P含量的土壤因子重要性排序分别为全C、C:P、全N、N:P、含水率、铵态氮含量和全N、全C、全P、含水率、N:P。
【学位单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S156
【部分图文】：

技术路线图,生物炭,苔藓,结皮

6图 1-1 技术路线图Fig. 1-1 Technology Roadmap1.5 本文创新之处（1）添加本土生物炭与其他种类生物炭，研究其对苔藓结皮及其土壤的影响；（2）研究添加不同种类生物炭时，影响苔藓结皮的土壤因子驱动力的差异。

生物炭,苔藓,结皮,含水率

图 3-1 生物炭对苔藓结皮含水率的影响Fig. 3-1 Effect of Biochar on Water Content of Moss Crust3.2 生物炭对土壤含水率的影响第一种方式添加稻壳、沙蒿生物炭，随着添加量的增加，土壤含水率均增加，且生长季变化一致（图 3-2）。6 月，添加两种生物炭，土壤含水率在 T2 和 T3 添加量时均显著高于空白。7 月，添加不同量稻壳、沙蒿生物炭，土壤含水率无显著性差异。8 月，土壤含水率在添加沙蒿生物炭 T2 处最大。9 月，添加稻壳生物炭和沙蒿生物炭时土壤含水率均呈现出最大值，其在各添加量下均显著高于空白。10 月，添加不同量的稻壳生物炭和沙蒿生物炭，土壤含水率均显著高于空白，但三者间无显著性差异。第二种方式添加稻壳和沙蒿生物炭，随添加量的增加，土壤含水率在生长季周期上呈增长趋势。6 月，添加稻壳生物炭和沙蒿生物炭，土壤含水率在 T2 和 T3 添加量处均显著高于空白。7 月，添加稻壳、沙蒿生物炭，土壤含水率无显著性差异。8 月，添加稻壳生物炭，土壤含水率显著高于空白，而三者间无显著性差异；添加沙蒿生物炭，土

生物炭,苔藓,结皮,土壤含水率

图 3-2 生物炭对苔藓结皮下土壤含水率的影响Fig. 3-2 Effect of Biochar on Soil Moisture Content3.3 讨论水分是荒漠地区植物生长发育所需的必要条件[63]。苔藓结皮能够增强土壤抗水蚀和抗风蚀能力。生物炭具有多孔、比表面积大等特性，添加生物炭对土壤水分及养分具有一定的持留作用[64]。添加生物炭能有效地增加土壤的孔隙度以及通透性，进而增加其持水能力，促进苔藓的根系发育，从而提高苔藓结皮的水分利用率。生物炭自身的特性能够保存进入土壤内的水溶性养分[65]。魏永霞等[66]研究表明添加生物炭使土壤田间持水量上升，李昌见[65]等研究发现生物炭使番茄的土壤水分利用效率上升。上述研究结果均表明生物炭增强土壤保水性，与本研究结果一致。苔藓结皮及其土壤含水率均在 9 月出现最高值且其不同添加量与空白间差异性显著，说明添加生物炭增加了苔藓结皮的保水性，使其能够保持较高的含水量。而苔藓结皮及其土壤的含水量在 7 月出现最低值，这与气候因素密切相关，高温天气使苔藓结皮蒸发量增大，这也就造成了生物炭添加量间

【参考文献】