生物质炭对不同土壤碳氮矿化的影响
摘要：在不同温度下，分别向南京菜地土壤和河南旱地土壤中加入小麦秸秆生物质炭，通过培养试验，对比研究蔬菜地和旱地土壤碳氮矿化特点及生物质炭对菜地和旱地土壤碳氮矿化的影响。结果表明，生物质炭对两种土壤的CO2排放的影响不同：生物质炭促进了高桥门菜地土壤呼吸，而抑制河南旱地土壤呼吸，但对两种土壤的促进和抑制影响并未达到显著性水平；升温处理增加了两种土壤的氮素矿化速率；生物质炭对土壤氮素矿化的影响略有差异：25℃条件下，生物质炭有降低氮素矿化量的作用。35℃条件下，生物质炭的添加增加了高桥门菜地土壤的无机氮矿化量。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1．1 采样点概况 2
1．2 样品的采集2
1．3供试材料2
1．4 培养实验设计3
1．5 实验操作及气体样品的测定3
1．6 数据处理与统计分析4
2 结果与分析4
2．1 碳矿化特征（主要CO2的损失来计算）4
2．1．1 同种土壤在不同温度下的碳矿化特征4
2．1．2 不同土壤在相同温度下的碳矿化特征6
2．2 氮矿化特征6
3.结论7
3.1生物质炭和温度对两种土壤碳矿化的影响7
3.2生物质炭和温度对两种土壤氮矿化的影响7
致谢7
参考文献7
生物质炭对不同土壤碳氮矿化的影响
引言
引言近几十年来，世界范围内大量氮肥的施用促进了作物产量的大幅度提高，给农业生产带来了巨大的经济效益，但由于实际生产中极少考虑土壤的供氮能力，盲目大量施用氮肥，导致了众多环境问题[24]。有研究表明，在大量施用氮肥的情况下，作物中积累的氮素仍约50%来自于土壤，有些则高达70%以上[3]，而自然植被所需氮素主要依赖于土壤供给。因此，研究农田土壤氮素矿化是了解土壤的供氮能力及拟定合理施氮量的主要依据，亦是土壤生态系统中氮素循环与平衡研究的重要组成部分。
土壤中的氮大部分以有机态的形式存在，约
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
占全氮的85%95%，有机态氮素一般不能被植物直接利用，只有在适宜的条件下，经过微生物分解，才能转化成容易被植物吸收利用的矿物氮，这一过程被称为土壤的矿化作用。由于氮素是植物生长所必需的营养元素之一，氮肥的有效性往往决定了土壤植物系统的生产力，因此土壤氮素的矿化对生态系统中氮肥有效性起着非常重要的作用[4]。现阶段关于土壤氮素矿化的研究主要集中于玉米、小麦、水稻等栽培土壤[58]，而农田土壤氮素矿化及供氮能力不能直接应用于菜地土壤，指导菜地土壤氮肥的科学施用。土壤氮素矿化问题是研究解决农田环境污染、农作物产品质量提高的瓶颈，已引起了广泛的关注。前期研究发现，不同地区土壤氮矿化过程存在一定差异，表现在氮矿化势、矿化速率及矿化量等不同。随着培养时间的延长氮矿化量渐增，不同土壤类型、不同土地利用方式及不同肥料处理均对土壤氮素矿化产生影响。此外，不同土层矿化势及矿化速率也有较大差异，同一土层种植不同植被对矿化势也有较大影响。大量研究表明，添加外源有机碳会促进或抑制土壤有机碳（SOC)的矿化作用，作为一种特殊组成的有机碳，生物质炭对SOC矿化的影响引起了更多的关注。Hamer等[9]发现添加生物质炭促进易分解有机质分解。Spokas等[10]的试验认为添加生物质炭能有效降低土壤有机质矿化速率。Wardle[11]等认为生物质炭施用促进微生物生长和易分解有机质的分解。刘艳萍等[12]的培养试验结果显示，添加生物质炭，培养前期促进土壤有机碳的矿化，后期则产生抑制效果。Luo等[12]也发现生物质炭对土壤原有有机碳矿化有正激发效应。因此，生物质炭施用后是促进还是抑制土壤有机碳的矿化作用因生物质炭性质、土壤类型、气候环境等异。
生物质炭是在厌氧或者无氧的条件下对生物质进行热解，生成的含有丰富空隙、含碳量高以及具有高热值而无污染的固体生物燃料[14]。它是碳在环境中存在的一种非常稳定的形态，其本身的生物降解速率以及氧化速率非常慢，因此可以在环境中存在长达上千年之久[15]。在土壤中施加生物质炭不仅可以改善土壤质量，提高作物产量，还在污染土壤修复、减少污染物的生态危害、废弃生物质资源化等方面表现出巨大的潜力。此外，生物质炭还在获取生物质能以及碳排放贸易等方面有着重要地位．当前对生物质炭可以改善土壤环境多归结于提高酸性土壤的 pH 以及通过对营养物质的吸附改善土壤环境，然而生物质炭还可以改变土壤中的生物群落的组成和丰度［16］，这些改变可以影响营养物质的循环以及土壤结构，进而间接提高植物产量，对此，当前有较少的实验和总结。而且生物质炭的强吸附作用对于去除环境中的有机和重金属污染物具有良好的效果，还可以保持肥力，减少流失和农业面源污染。
一些研究表明生物质炭添加到森林土和农业土中，可影响 NH4+N 和 NO3N 含量[17]，但对造成这些影响的原因大多处于推测阶段，其影响机制尚未被深刻认识。
1 材料与方法
1．1 采样点概况
实验采用河南旱地土壤（34o59′33.07″N,114o0′51.94″E）和南京菜地土壤（31°59′N,118°51′E）。河南旱地是华北典型农田生态系统的代表，为玉米―冬小麦的轮作系统，本地区属于暖温带大陆性气候，年平均气温14℃，年平均降水量为656.3mm。南京菜地为南京集约化蔬菜地的典型代表，种菜史长达10年以上，本地区属于亚热带季风气候，年平均气温为15.4℃，年平均降水量为1107mm。
1．2 样品的采集
供试土壤分别取自河南典型旱地和南京典型菜地，根据多点采土的方法，用土钻分别采取上述两地020cm深度的耕层土壤。采集后的土壤混合均匀，挑拣并去除土壤中的碎石子和枯枝杂草等非土壤成分。风干后过2mm筛，冷藏与4℃的冰箱中备用。
表1 土壤的理化性质
土样
容重
SOC（g?kg1）
全氮（g?kg1）
pH
EC(μs?cm1)
高桥门
1.22
17.87
2.1
5.85
516
河南
1.44
14.62
1.2
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1．1 采样点概况 2
1．2 样品的采集2
1．3供试材料2
1．4 培养实验设计3
1．5 实验操作及气体样品的测定3
1．6 数据处理与统计分析4
2 结果与分析4
2．1 碳矿化特征（主要CO2的损失来计算）4
2．1．1 同种土壤在不同温度下的碳矿化特征4
2．1．2 不同土壤在相同温度下的碳矿化特征6
2．2 氮矿化特征6
3.结论7
3.1生物质炭和温度对两种土壤碳矿化的影响7
3.2生物质炭和温度对两种土壤氮矿化的影响7
致谢7
参考文献7
生物质炭对不同土壤碳氮矿化的影响
引言
引言近几十年来，世界范围内大量氮肥的施用促进了作物产量的大幅度提高，给农业生产带来了巨大的经济效益，但由于实际生产中极少考虑土壤的供氮能力，盲目大量施用氮肥，导致了众多环境问题[24]。有研究表明，在大量施用氮肥的情况下，作物中积累的氮素仍约50%来自于土壤，有些则高达70%以上[3]，而自然植被所需氮素主要依赖于土壤供给。因此，研究农田土壤氮素矿化是了解土壤的供氮能力及拟定合理施氮量的主要依据，亦是土壤生态系统中氮素循环与平衡研究的重要组成部分。
土壤中的氮大部分以有机态的形式存在，约
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
占全氮的85%95%，有机态氮素一般不能被植物直接利用，只有在适宜的条件下，经过微生物分解，才能转化成容易被植物吸收利用的矿物氮，这一过程被称为土壤的矿化作用。由于氮素是植物生长所必需的营养元素之一，氮肥的有效性往往决定了土壤植物系统的生产力，因此土壤氮素的矿化对生态系统中氮肥有效性起着非常重要的作用[4]。现阶段关于土壤氮素矿化的研究主要集中于玉米、小麦、水稻等栽培土壤[58]，而农田土壤氮素矿化及供氮能力不能直接应用于菜地土壤，指导菜地土壤氮肥的科学施用。土壤氮素矿化问题是研究解决农田环境污染、农作物产品质量提高的瓶颈，已引起了广泛的关注。前期研究发现，不同地区土壤氮矿化过程存在一定差异，表现在氮矿化势、矿化速率及矿化量等不同。随着培养时间的延长氮矿化量渐增，不同土壤类型、不同土地利用方式及不同肥料处理均对土壤氮素矿化产生影响。此外，不同土层矿化势及矿化速率也有较大差异，同一土层种植不同植被对矿化势也有较大影响。大量研究表明，添加外源有机碳会促进或抑制土壤有机碳（SOC)的矿化作用，作为一种特殊组成的有机碳，生物质炭对SOC矿化的影响引起了更多的关注。Hamer等[9]发现添加生物质炭促进易分解有机质分解。Spokas等[10]的试验认为添加生物质炭能有效降低土壤有机质矿化速率。Wardle[11]等认为生物质炭施用促进微生物生长和易分解有机质的分解。刘艳萍等[12]的培养试验结果显示，添加生物质炭，培养前期促进土壤有机碳的矿化，后期则产生抑制效果。Luo等[12]也发现生物质炭对土壤原有有机碳矿化有正激发效应。因此，生物质炭施用后是促进还是抑制土壤有机碳的矿化作用因生物质炭性质、土壤类型、气候环境等异。
生物质炭是在厌氧或者无氧的条件下对生物质进行热解，生成的含有丰富空隙、含碳量高以及具有高热值而无污染的固体生物燃料[14]。它是碳在环境中存在的一种非常稳定的形态，其本身的生物降解速率以及氧化速率非常慢，因此可以在环境中存在长达上千年之久[15]。在土壤中施加生物质炭不仅可以改善土壤质量，提高作物产量，还在污染土壤修复、减少污染物的生态危害、废弃生物质资源化等方面表现出巨大的潜力。此外，生物质炭还在获取生物质能以及碳排放贸易等方面有着重要地位．当前对生物质炭可以改善土壤环境多归结于提高酸性土壤的 pH 以及通过对营养物质的吸附改善土壤环境，然而生物质炭还可以改变土壤中的生物群落的组成和丰度［16］，这些改变可以影响营养物质的循环以及土壤结构，进而间接提高植物产量，对此，当前有较少的实验和总结。而且生物质炭的强吸附作用对于去除环境中的有机和重金属污染物具有良好的效果，还可以保持肥力，减少流失和农业面源污染。
一些研究表明生物质炭添加到森林土和农业土中，可影响 NH4+N 和 NO3N 含量[17]，但对造成这些影响的原因大多处于推测阶段，其影响机制尚未被深刻认识。
1 材料与方法
1．1 采样点概况
实验采用河南旱地土壤（34o59′33.07″N,114o0′51.94″E）和南京菜地土壤（31°59′N,118°51′E）。河南旱地是华北典型农田生态系统的代表，为玉米―冬小麦的轮作系统，本地区属于暖温带大陆性气候，年平均气温14℃，年平均降水量为656.3mm。南京菜地为南京集约化蔬菜地的典型代表，种菜史长达10年以上，本地区属于亚热带季风气候，年平均气温为15.4℃，年平均降水量为1107mm。
1．2 样品的采集
供试土壤分别取自河南典型旱地和南京典型菜地，根据多点采土的方法，用土钻分别采取上述两地020cm深度的耕层土壤。采集后的土壤混合均匀，挑拣并去除土壤中的碎石子和枯枝杂草等非土壤成分。风干后过2mm筛，冷藏与4℃的冰箱中备用。
表1 土壤的理化性质
土样
容重
SOC（g?kg1）
全氮（g?kg1）
pH
EC(μs?cm1)
高桥门
1.22
17.87
2.1
5.85
516
河南
1.44
14.62
1.2
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