施用石灰類材料是常用的改良酸性土壤的措施之一。但施用石灰類材料會影響其他土壤過程,如碳、氮等元素循環(huán)。土壤有機碳（SOC）礦化不僅與土壤碳庫及其穩(wěn)定性有關,而且與大氣中CO₂濃度和全球氣候變化之間存在緊密聯(lián)系。因此,針對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳儲存、排放和轉化的規(guī)律及其影響因素的研究是碳循環(huán)研究的重要課題。然而,施用石灰類材料如何影響酸性土壤有機碳礦化?特別是外源有機物添加時施用石灰類材料對SOC礦化的影響及微生物作用機制如何,目前尚不是很清楚。因此,研究施用石灰類材料及其與其他農(nóng)藝措施共同作用下SOC礦化的規(guī)律及其影響因素具有重要的科學意義。本研究選用采自湖北省蘄春縣（S1）和赤壁市（S2）的兩種酸性水稻土在室內進行培養(yǎng)試驗,對培養(yǎng)期間土壤p H、礦質氮（銨態(tài)氮和硝態(tài)氮）、可溶性有機碳（DOC）、微生物生物量碳（MBC）、纖維素和木質素分解相關土壤酶活性、碳分解功能基因豐度、溫室氣體排放以及CO₂-¹³C同位素特征等進行了測定,探討了施用不同粒徑白云石以及白云石與土壤水分條件、施用氮肥和秸稈還田等共同作用對SOC礦化的影響機制。... 

【文章來源】：華中農(nóng)業(yè)大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

全球土壤酸化現(xiàn)狀圖(Zamanianetal2018)

白云石對酸性水稻土有機碳礦化的影響3外，Shaabanetal(2014,2015)研究表明，施用白云石可減少酸性土壤N2O排放。但迄今為止，白云石對SOC礦化的影響研究尚比較缺乏，特別是白云石自身的屬性及其與其他農(nóng)藝措施共同作用如何影響SOC礦化、其中的微生物作用機制如何等問題尚待研究。為此，本課題開展了施用白云石及其與其他農(nóng)藝措施共作對酸性水稻土有機碳礦化影響的研究。圖1-2施用石灰對土壤過程的影響示意圖(Kunhikrishnanetal2016,Hollandetal2018)Fig1-2Schematicdiagramoftheeffectsoflimingonsoilprocesses(Kunhikrishnanetal2016,Hollandetal2018)1.2國內外研究進展1.2.1施用石灰對土壤有機碳礦化的影響施用石灰是最常見的改良酸性土壤的農(nóng)藝措施之一，其使用已有數(shù)百年歷史(HaynesandNaidu1998)。添加石灰可提高土壤pH，使Al、Mn等對植物的毒害作用減輕，而N、P、K、S、Ca和Mg等植物養(yǎng)分的有效性則會增加(Bolanetal2003,蔡東等2010,Kosticetal2015,徐仁扣等2018)。向酸性土壤中添加石灰通常會引起土壤過程的復雜變化。這些過程概況起來有如下幾點：（1）鈣鹽的添加增加土壤絡合物中的Ca含量，從而提高土壤鹽基飽和度。（2）同時，鈣離子取代絡合物中的鋁離子，釋放出來的鋁離子隨后被羥基中和（在使用熟石灰的情況下）。（3）前兩項過程導致Al的酸水解作用大大降低，土壤pH值升高，絡合物中供質子交換的點位減少。土壤pH值的增加也意味著Al的溶解性降低，因此其活性減弱�？梢�，施用石灰可

白云石對酸性水稻土有機碳礦化的影響7CO2O2圖1-3土壤異養(yǎng)呼吸與水分含量之間的關系(Yanetal2018)Fig.1-3Relationshipsbetweensoilheterotrophicrespirationrateandmoisture(Yanetal2018)1.2.3施氮肥對土壤有機碳礦化的影響氮（N）素是需求量最大的營養(yǎng)元素(Gallowayetal2004)。為了提高糧食產(chǎn)量，目前全球平均氮肥施用量已經(jīng)超過80kgNha-1a-1；另據(jù)預測，2000-2030年全球每年氮肥施用量將增加約1%(FAO2000)。大量的氮肥施用不僅易造成土壤酸化、硝酸鹽淋失等問題，而且影響土壤碳循環(huán)(Gallowayetal2008)。氮肥施入后，可改變土壤中可利用氮素的狀況,從而對土壤碳庫產(chǎn)生重要影響(趙海超2013)。施氮肥對SOC礦化的影響由于施肥時間、氮肥種類、施加量、土地利用類型、土壤微生物群落結構變化及其利用外源添加物的偏好等不同而存在很大的不確定性(肖勝生等2009,Drakeetal2013)。有研究表明，施用氮肥促進SOC的礦化(馬成澤和周勤1994,Condeetal2005)。相反，單施無機氮肥對SOC礦化無顯著影響，而外源有機碳與無機氮肥混施后顯著提高了SOC礦化量(陳瑞蕊等2012)。Meyeretal(2017)研究指出，向缺N土壤中加入高水平氮素降低SOC礦化速率，從而有利于有機碳封存。氮素配施黑麥草降低了秸稈還田帶來的激發(fā)效應強度(Lietal2018)。Neffetal(2002)研究表明，SOC礦化與氮素形態(tài)及施入量有關，以20kgNhm-2a-1施用量向草地加入NaNO3顯著增加SOC含量,而添加等量(NH4)2SO4對SOC含量無影響。上述研究結論存在爭議的主要原因在于目前還不能很清楚地從機理上解釋氮素

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本文編號：3056566