施用生物质炭基肥和化肥对毛竹林土壤呼吸组分的影响

论文摘要

毛竹（Phyllostachys edulis）是亚热带地区重要的森林资源,其在我国的种植面积已超过444.74万公顷。为了促进毛竹的生长和增加毛竹产业的经济效益,竹农们大多采取集约经营的方式（以施肥、翻耕以及林下植被去除为主）对毛竹林进行管理。长期集约经营不仅降低了毛竹林土壤有机碳储量和土壤酶活性,还增加了土壤温室气体排放。生物质炭基肥（BF）是一种新型的肥料,其具有改善土壤物理性质、增加土壤养分含量以及减少温室气体排放的功能。然而,生物质炭基肥施入对亚热带人工林土壤不同呼吸组分的影响机制尚不明确。鉴于此,本试验通过1年的野外控制试验,研究了不同肥料处理（生物质炭基肥、化肥（CF）以及生物质炭基肥和化肥混施（BCF））对毛竹林土壤呼吸组分以及土壤环境因子（土壤温度及含水量、活性碳库以及土壤酶活性）的影响,旨在探明生物质炭基肥和化肥对毛竹林土壤呼吸组分的影响机制,并明确在不同肥料处理下毛竹林土壤呼吸组分与土壤环境因子之间的关系,本试验取得的主要结果如下:（1）在对照（Control,无肥料施用）、生物质炭基肥、化肥和生物质炭基肥与化肥混合肥施用条件下,毛竹林土壤呼吸速率（RS）和异养呼吸速率（RH）均表现出显著的季节变化特征,最高值出现在夏季,最低值出现在冬季。CF和BCF处理均显著增加了RS的年均值以及CO2年累计排放量（P<0.05）,然而BF处理对其无显著影响;BF处理显著降低了土壤RH的年均值以及CO2年累计排放量,CF处理显著增加了土壤RH的年均值以及CO2年累计排放量（P<0.05）,而BCF处理对RH的CO2年累计排放量无显著影响;三种施肥处理均显著增加了土壤自养呼吸速率（RA）的年平均值以及CO2年累计排放量（P<0.05）。（2）不同施肥处理对毛竹林土壤温度和含水量均无显著影响。在Control、BF、CF以及BCF处理下,土壤水溶性碳（WSOC）和微生物量碳（MBC）含量均表现出显著的季节性变化特征,最高值均出现在9月,最低值均出现在1–2月。与对照相比,BF、CF和BCF处理使毛竹林土壤WSOC含量的年均值分别增加了13.3%、4.9%和11.0%,使土壤MBC含量的年均值分别增加了12.0%、6.8%和8.9%。与对照相比,CF和BCF的施用使毛竹林土壤蔗糖酶活性的年均值分别提高了15.2%和9.5%,使土壤β-葡萄糖苷酶活性的年均值分别提高了16.7%和7.6%,BF的施用使毛竹林土壤蔗糖酶活性和β-葡萄糖苷酶活性的年均值分别下降了8.2%和6.3%。（3）在所有处理下,毛竹林土壤RS、RH以及RA皆与土壤5 cm处温度存显著的指数关系（P<0.05）。在Control、BF、CF以及BCF处理下,毛竹林土壤RS的温度敏感系数(Q10)值分别是2.02、2.13、2.13、1.92,土壤RH的Q10值分别是2.47、2.47、3.03、2.50,土壤RA的Q10值分别是1.36、1.83、1.34、1.34,土壤RH对温度的敏感性均显著高于RA。BF的施用显著增加土壤RA的Q10值,CF的施用显著增加了土壤RH的Q10值。本试验中,毛竹林土壤RS、RH以及RA皆与土壤含水量无相关性。本试验中,在所有施肥处理条件下,毛竹林土壤RS和RH均与土壤WSOC和MBC含量、土壤蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶活性存在显著相关性（P<0.05）,土壤RA与蔗糖酶活性具有显著相关性（P<0.05）。仅在BCF处理中,土壤RA与土壤WSOC和MBC含量存在显著相关性（P<0.05）。在BF和BCF处理中,土壤RA与β-葡萄糖苷酶活性之间存在显著相关性（P<0.05）。综上所述,与施用传统化肥相比,生物质炭基肥的施用具有降低土壤碳排放并提高土壤有机碳含量等优势,这对降低亚热带毛竹林土壤CO2的排放具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 文献综述
•   1.1 生物质炭/炭基肥国内外研究进展
•     1.1.1 生物质炭/炭基肥的结构与特性
•     1.1.2 生物质炭/炭基肥的实践与应用
•   1.2 生物质炭/炭基肥对土壤物理性质的影响
•     1.2.1 生物质炭/炭基肥对土壤容重、孔隙度和田间持水量的影响
•     1.2.2 生物质炭/炭基肥对团聚体的影响
•   1.3 生物质炭/炭基肥对土壤化学性质的影响
•     1.3.1 生物质炭/炭基肥对土壤pH的影响
•     1.3.2 生物质炭/炭基肥对土壤CEC的影响
•     1.3.3 生物质炭/炭基肥对土壤碳库的影响
•     1.3.4 生物质炭/炭基肥对土壤氮库的影响
•   1.4 生物质炭/炭基肥对土壤微生物及酶活性的影响
•     1.4.1 生物质炭/炭基肥对土壤微生物的影响
•     1.4.2 生物质炭/炭基肥对土壤酶活性的影响
•   1.5 生物质炭/炭基肥对土壤温室气体排放的影响
• 2 排放的影响'>    1.5.1 生物质炭/炭基肥对土壤CO₂排放的影响
• 2O排放的影响'>    1.5.2 生物质炭/炭基肥对土壤N₂O排放的影响
• 4排放的影响'>    1.5.3 生物质炭/炭基肥对土壤CH₄排放的影响
•   1.6 总结与展望
• 2 研究背景与研究思路
•   2.1 研究背景
•   2.2 研究内容
•   2.3 技术路线
• 3 试验区域与研究方法
•   3.1 研究区域概况
•   3.2 试验设计
•   3.3 测定项目与方法
•     3.3.1 土壤呼吸的测定
•     3.3.2 土壤基本理化的测定
•     3.3.3 土壤WSOC浓度的测定
•     3.3.4 土壤MBC浓度的测定
•     3.3.5 土壤蔗糖酶活性的测定
•     3.3.6 土壤β-葡萄糖苷酶活性的测定
•   3.4 数据统计和分析
• 4 结果与分析
•   4.1 不同施肥处理对土壤基本理化性质的影响
•   4.2 炭基肥和化肥的施用对土壤温度和含水量的影响
•   4.3 炭基肥和化肥的施用对毛竹林土壤活性碳库的影响
•   4.4 炭基肥和化肥的施用对毛竹林土壤酶活性的影响
•   4.5 炭基肥和化肥的施用对土壤RS、RH和 RA的影响
•   4.6 毛竹林土壤RS组分与环境因子之间的关系
•     4.6.1 土壤RS组分与土壤温度的关系
•     4.6.2 土壤RS组分与土壤含水量的关系
•     4.6.3 土壤RS组分与活性碳库的关系
•     4.6.4 土壤RS组分与土壤酶活性的关系
• 5 讨论
•   5.1 不同施肥措施对土壤RS组分的影响
•   5.2 土壤温度和含水量对土壤RS组分的影响
•   5.3 土壤活性碳库对土壤RS组分的影响
•   5.4 土壤酶活性对土壤RS组分的影响
• 6 结论与展望
•   6.1 主要研究结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 个人简介
• 硕士期间发表论文情况
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 蔡晓青

导师: 李永夫

关键词: 生物质炭基肥,土壤呼吸组分,土壤酶,毛竹人工林

来源: 浙江农林大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,林业,林业,林业

单位: 浙江农林大学

基金: 国家自然科学基金项目“氮沉降与生物质炭输入的交互作用对毛竹林土壤 N_2O通量的影响机制”(编号:31870599),浙江省杰出青年基金项目“外源碳对毛竹林土壤有机碳库周转与稳定性的影响机制”(编号:LR18C160001)

分类号: S795.7;S714

总页数: 61

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