生物炭和湿地凋落物对黄河三角洲滨海湿地土壤有机碳矿化的影响

发布时间：2017-11-10 13:22

  本文关键词：生物炭和湿地凋落物对黄河三角洲滨海湿地土壤有机碳矿化的影响

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【摘要】：黄河三角洲湿地是中国暖温带地区最完整、最广阔、最年轻的新生滨海湿地生态系统之一,其土壤盐渍化日趋加剧。土壤的严重盐渍化,不利于湿地植被的生长及碳的固定。生物炭是一种细粒度、多孔性的碳质材料。大量研究证明,生物炭作为土壤改良剂能改善土壤质地,提高土壤肥力和作物产量；同时,生物炭的高化学惰性和抗微生物分解特性使之成为土壤中稳定的“碳汇”。生物炭的这些特性使得它在修复退化的黄河三角洲滨海湿地生态系统、增加土壤“碳汇”方面具有很大的应用前景。然而,生物炭在改良黄河三角洲退化的滨海湿地土壤的同时会对土壤碳素循环及有机碳的矿化产生影响。生物炭对土壤有机碳矿化过程的影响会直接关系到土壤的碳增汇潜力。因此,本文设计了150天的室内培养实验,研究了不同生物炭添加量对滨海湿地土壤有机碳矿化的影响差异及可能的机制以及对比分析了生物炭与普通有机质对滨海湿地土壤有机碳矿化的影响。实验共设定5个处理组,分别是：CK(空白对照),0.1%BC,1%BC和3%BC,3%粉碎芦苇。结果表明：随着生物炭添加量的增加,生物炭提供了更多的易降解有机碳,CO2的累积释放量显著增加,不同处理组之间的差异显著(P0.05)。在培养的前15天CO2的释放速率是最快的,其释放量约占整个培养周期总释放量的60%左右。此后释放速率迅速下降,到了第50天后CO2释放速率接近0。整个培养周期,土壤溶解性无机碳出现先增加后下降的现象。而且生物炭添加量的越大培养后期土壤溶解性无机碳下降的越显著。这说明在干旱半干旱的碱性土壤环境中,存在土壤有机碳矿化产生的CO2溶解于碱性的土壤溶液,并向无机碳酸盐沉淀转化的现象。生物炭促进了土壤有机碳向土壤无机碳酸盐沉淀的转化。通过扫描电镜,生物炭孔隙发现有白色晶体物质,通过EDS得出可能是碳酸盐沉淀。通过培养体系的理论最大矿化量与实际最大矿化量的对比发现,1%BC和3%BC处理组实际最大的矿化量非常接近。而且实际最大矿化量远低于理论最大矿化量。这反映出低温制备的花生壳生物炭在研究区盐渍土壤中具有明显的固碳效应。通过土壤溶解性有机碳与累积矿化量的关系、土壤微生物碳与累积矿化速率的关系以及土壤微生物商的动态变化分析发现,土壤溶解性有机碳与土壤微生物碳是影响土壤有机碳矿化的主要因素。在培养前期,生物炭中不稳定碳的输入增大了土壤CO2释放量和累积矿化量。但到了培养后期,随着易降解有机碳消耗殆尽,生物炭的吸附作用以及与土壤矿物质的结合导致盐渍土壤碳的固定作用。3%粉碎芦苇处理组中CO2的累积释放量较3%BC处理组的显著增加,添加芦苇的处理C02累积释放量始终比生物炭添加处理的释放量大(P0.05)。在培养的第150天,芦苇处理组C02累积释放量达到231.23 mgC/kg,而生物炭处理组的C02累积释放量仅为38.28 mgC/kgo培养的第50天,空白处理组和生物炭添加处理组的CO2释放速率接近0,而芦苇添加处理组第50天至150天的的CO2平均释放速率0.34 mgC/(kg·d)。通过土壤微生物商可知,芦苇添加处理组的土壤微生物商值在整个培养期间显著高于生物炭添加处理组,并且在培养前22天内其值显著高于空白处理组。这说明,粉碎芦苇的添加导致土壤微生物对有机碳的利用效率增加。也就是说,普通有机质的添加激发土壤微生物利用碳源的能力,可能对土壤有机碳的矿化起到促进的作用。通过比较发现,普通生物质芦苇和生物炭在相同添加量下,普通生物质含有更多不稳定的易降解有机质,并且降解后以C02形式释放到大气中,而将普通生物质热解成生物炭后能增加碳的固定。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S153.6

【参考文献】

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