本文關(guān)鍵詞：生物炭和濕地凋落物對(duì)黃河三角洲濱海濕地土壤有機(jī)碳礦化的影響

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【摘要】：黃河三角洲濕地是中國(guó)暖溫帶地區(qū)最完整、最廣闊、最年輕的新生濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)之一,其土壤鹽漬化日趨加劇。土壤的嚴(yán)重鹽漬化,不利于濕地植被的生長(zhǎng)及碳的固定。生物炭是一種細(xì)粒度、多孔性的碳質(zhì)材料。大量研究證明,生物炭作為土壤改良劑能改善土壤質(zhì)地,提高土壤肥力和作物產(chǎn)量；同時(shí),生物炭的高化學(xué)惰性和抗微生物分解特性使之成為土壤中穩(wěn)定的“碳匯”。生物炭的這些特性使得它在修復(fù)退化的黃河三角洲濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)、增加土壤“碳匯”方面具有很大的應(yīng)用前景。然而,生物炭在改良黃河三角洲退化的濱海濕地土壤的同時(shí)會(huì)對(duì)土壤碳素循環(huán)及有機(jī)碳的礦化產(chǎn)生影響。生物炭對(duì)土壤有機(jī)碳礦化過(guò)程的影響會(huì)直接關(guān)系到土壤的碳增匯潛力。因此,本文設(shè)計(jì)了150天的室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),研究了不同生物炭添加量對(duì)濱海濕地土壤有機(jī)碳礦化的影響差異及可能的機(jī)制以及對(duì)比分析了生物炭與普通有機(jī)質(zhì)對(duì)濱海濕地土壤有機(jī)碳礦化的影響。實(shí)驗(yàn)共設(shè)定5個(gè)處理組,分別是：CK(空白對(duì)照),0.1%BC,1%BC和3%BC,3%粉碎蘆葦。結(jié)果表明：隨著生物炭添加量的增加,生物炭提供了更多的易降解有機(jī)碳,CO2的累積釋放量顯著增加,不同處理組之間的差異顯著(P0.05)。在培養(yǎng)的前15天CO2的釋放速率是最快的,其釋放量約占整個(gè)培養(yǎng)周期總釋放量的60%左右。此后釋放速率迅速下降,到了第50天后CO2釋放速率接近0。整個(gè)培養(yǎng)周期,土壤溶解性無(wú)機(jī)碳出現(xiàn)先增加后下降的現(xiàn)象。而且生物炭添加量的越大培養(yǎng)后期土壤溶解性無(wú)機(jī)碳下降的越顯著。這說(shuō)明在干旱半干旱的堿性土壤環(huán)境中,存在土壤有機(jī)碳礦化產(chǎn)生的CO2溶解于堿性的土壤溶液,并向無(wú)機(jī)碳酸鹽沉淀轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象。生物炭促進(jìn)了土壤有機(jī)碳向土壤無(wú)機(jī)碳酸鹽沉淀的轉(zhuǎn)化。通過(guò)掃描電鏡,生物炭孔隙發(fā)現(xiàn)有白色晶體物質(zhì),通過(guò)EDS得出可能是碳酸鹽沉淀。通過(guò)培養(yǎng)體系的理論最大礦化量與實(shí)際最大礦化量的對(duì)比發(fā)現(xiàn),1%BC和3%BC處理組實(shí)際最大的礦化量非常接近。而且實(shí)際最大礦化量遠(yuǎn)低于理論最大礦化量。這反映出低溫制備的花生殼生物炭在研究區(qū)鹽漬土壤中具有明顯的固碳效應(yīng)。通過(guò)土壤溶解性有機(jī)碳與累積礦化量的關(guān)系、土壤微生物碳與累積礦化速率的關(guān)系以及土壤微生物商的動(dòng)態(tài)變化分析發(fā)現(xiàn),土壤溶解性有機(jī)碳與土壤微生物碳是影響土壤有機(jī)碳礦化的主要因素。在培養(yǎng)前期,生物炭中不穩(wěn)定碳的輸入增大了土壤CO2釋放量和累積礦化量。但到了培養(yǎng)后期,隨著易降解有機(jī)碳消耗殆盡,生物炭的吸附作用以及與土壤礦物質(zhì)的結(jié)合導(dǎo)致鹽漬土壤碳的固定作用。3%粉碎蘆葦處理組中CO2的累積釋放量較3%BC處理組的顯著增加,添加蘆葦?shù)奶幚鞢02累積釋放量始終比生物炭添加處理的釋放量大(P0.05)。在培養(yǎng)的第150天,蘆葦處理組C02累積釋放量達(dá)到231.23 mgC/kg,而生物炭處理組的C02累積釋放量?jī)H為38.28 mgC/kgo培養(yǎng)的第50天,空白處理組和生物炭添加處理組的CO2釋放速率接近0,而蘆葦添加處理組第50天至150天的的CO2平均釋放速率0.34 mgC/(kg·d)。通過(guò)土壤微生物商可知,蘆葦添加處理組的土壤微生物商值在整個(gè)培養(yǎng)期間顯著高于生物炭添加處理組,并且在培養(yǎng)前22天內(nèi)其值顯著高于空白處理組。這說(shuō)明,粉碎蘆葦?shù)奶砑訉?dǎo)致土壤微生物對(duì)有機(jī)碳的利用效率增加。也就是說(shuō),普通有機(jī)質(zhì)的添加激發(fā)土壤微生物利用碳源的能力,可能對(duì)土壤有機(jī)碳的礦化起到促進(jìn)的作用。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn),普通生物質(zhì)蘆葦和生物炭在相同添加量下,普通生物質(zhì)含有更多不穩(wěn)定的易降解有機(jī)質(zhì),并且降解后以C02形式釋放到大氣中,而將普通生物質(zhì)熱解成生物炭后能增加碳的固定。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S153.6

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本文編號(hào)：1166811