生物质炭引起土壤激发效应及其机理

发布时间：2019-11-09 05:46

【摘要】：生物质炭与原始物料相比具有更强生物化学惰性,施加到土壤后,利于缓解土壤有机质流失,同时其固碳效果对全球气候调节有积极作用。,然而生物质炭也能显著促进腐殖质矿化,从而影响其固碳效果。近年来生物质炭对土壤有机质矿化的影响(即激发作用)引起研究者的广泛关注。研究表明添加生物质炭既可加速土壤有机质矿化(正激发)亦可抑制其矿化(负激发),但详细规律至今仍没有一致结论。生物质炭类型和土壤类型是影响激发效应的两个重要因素。本论文先后将不同物料不同温度制备的12种生物质炭添加到1种土壤、将同一物料生物炭添加到8个不同土壤中进行室内培养实验,利用生物质炭和土壤天然13C丰度的差异,区分添加生物炭后土壤呼吸源(C02的释放源),通过观察相应处理激发效应差异,并应用高通量测序技术分析培养过程中微生物群落改变,得到以下结论:(1)本实验选择芨芨草、玉米秸秆、甘蔗和花生壳4种原料,以300、400和500℃C为终温,制备得到12种生物质炭。发现在中低温慢速热裂解条件下,物料类型是影响生物质炭性质变化的主要因素,物料纤维素、木质素含量与生物质炭C含量、C/O、C/N、DOC和灰分含量相关;同种原料制备的生物炭中,热裂解温度会影响生物质炭理化性质,且高纤维素物料得到的生物质炭性质由制备温度变化产生较大差异。(2)不同物料不同温度制备的12种生物质炭均引起红壤正激发,添加300℃C制备的花生壳生物炭(Peanut-B300)的处理除外(-0.14gCkg-1 土壤干重),占土壤有机质量的0.47%。其中芨芨草生物炭(Grass-B)引发的正激发效应最剧烈(1.21gCkg-1 土壤干重)。物料纤维素、木质素含量与激发效应强度相关,生物质炭制备温度对激发效应的影响基于物料类型。高纤维素物料或高木质素物料制备的生物质炭可能与土壤有机质有不同的交互作用方式。激发效应开始阶段(前8天),生物质炭中的易分解有机碳和其他营养元素被利用使微生物周转速率增加;放线菌和厚壁菌与激发效应起始阶段有关,极有可能受易分解有机碳影响。真菌群落中,粪壳菌纲和银耳纲,可能与激发效应后期(40天)有关。(3)450℃快速热裂解制备的玉米秸秆生物质炭导致低有机质酸性土壤(SL2)产生剧烈负激发作用(-74.8 μgC g-1 soil)。土壤酸性越强、有机质含量越低且细菌和真菌群落组成越简单,生物质炭引起的负激发越强烈。同时生物质炭的可利用性不仅与自身化学性质相关,更受到土壤性质和微生物群落的影响。生物质炭更倾向于抑制真菌群落多样性,而对细菌群落多样性的抑制作用只在有机质含量较低的酸性土壤中显著,说明生物质炭对土壤细菌群落结构的影响与土壤有机质含量和pH有关。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S153

【参考文献】