【摘要】：全球變暖對陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)產生巨大影響,而生物質炭對減緩大氣CO2濃度升高具有重要意義。目前國內研究主要集中在單一因素添加生物質炭對土壤有機碳礦化的影響,對于多因素綜合分析較為少見。因此,本研究通過室內培養(yǎng)實驗,利用13C同位素示蹤方法和PLFA技術,分別從不同的生物質炭制備材料、熱解溫度、土壤類型以及培養(yǎng)溫度四個方面,研究生物質炭添加對土壤有機碳礦化的影響,并深入探究生物質炭添加對土壤微生物群落結構的影響機制,以期為生物質資源合理利用和土壤固碳管理提供理論參考,主要研究結果如下:不同制備材料與熱解溫度的生物質炭添加土壤CO2釋放速率均隨著培養(yǎng)時間的延長迅速下降并逐漸趨于穩(wěn)定,土壤CO2累積釋放量均隨著培養(yǎng)時間的增加先迅速增長后緩慢增長。培養(yǎng)結束時,350℃、550℃和750℃熱解杉木生物質炭處理均顯著抑制了土壤原有有機碳礦化,而350°C和550°C熱解木荷生物質炭處理也表現(xiàn)為顯著的抑制作用。木荷生物質炭和杉木生物質炭的分解率介于0.78%-2.77%之間,隨著熱解溫度的升高,生物質炭的分解率呈下降趨勢,且同一熱解溫度下木荷生物質炭的分解率顯著高于杉木生物質炭的。添加低溫制備生物質炭(350℃)比添加高溫制備生物質炭(750℃)更易提高土壤全氮(TN)含量,添加高溫制備生物質比添加低溫制備生物質炭對土壤全碳(TC)、碳氮比(C/N)的提升效果更佳。同一熱解溫度下不同材料生物質炭添加對土壤微生物群落組成無顯著影響,但同一材料不同熱解溫度下低溫制備生物質炭添加顯著改變了土壤微生物群落組成。兩種土壤類型下生物質炭添加(350℃熱解杉木)對土壤原有有機碳礦化影響程度不一,生物質炭添加至杉木人工林土壤中土壤CO2釋放速率及累積釋放量均顯著高于甘蔗土中添加生物質炭處理。生物質炭添加對杉木人工林土壤原有有機碳礦化具有抑制作用,對甘蔗土土壤原有有機碳礦化具有促進作用,且生物質炭在不同土壤類型的分解率差異顯著。生物質炭均能顯著提高不同土壤類型的TC、TN以及C/N,減少土壤可溶性有機碳(DOC)含量,且對土壤有機碳和全氮含量較低的甘蔗土的土壤養(yǎng)分含量提升效果更為顯著。35°C培養(yǎng)溫度下的土壤CO2平均釋放速率和累積釋放量更高,生物質炭分解速率更快。25℃和35℃培養(yǎng)溫度下單獨添加秸稈和混合添加秸稈和生物質炭處理的土壤CO2釋放速率和累積釋放量均顯著高于對照土壤處理和單獨添加生物質炭處理的。碳源區(qū)分計算發(fā)現(xiàn),除第一天外,25℃和35℃培養(yǎng)溫度下生物質炭添加均可抑制土壤原有有機碳礦化,且25℃和35℃培養(yǎng)溫度下添加秸稈均顯著促進了土壤原有有機碳礦化,但25℃培養(yǎng)溫度下混合添加秸稈和生物質炭處理顯著促進了土壤原有有機碳礦化,35℃培養(yǎng)溫度下混合添加秸稈和生物質炭處理則顯著抑制了土壤原有有機碳礦化。25℃和35℃培養(yǎng)溫度下秸稈或生物質炭添加均可顯著提高土壤TN和TC含量,35℃培養(yǎng)溫度下各處理的土壤C/N比值均低于25℃培養(yǎng)溫度下各處理土壤C/N比值。25℃培養(yǎng)溫度下,單獨添加秸稈以及混合添加秸稈與生物質炭,顯著增加了土壤真菌豐度以及革蘭氏陰性細菌豐度,對照土壤以及單獨添加生物質炭的土壤中革蘭氏陽性細菌豐度顯著高于添加秸稈(單獨或與生物質炭混合添加)處理的土壤,且單獨添加生物質炭顯著提高土壤放線菌豐度。35℃培養(yǎng)溫度下,單獨添加秸稈和混合添加秸稈與生物質炭,顯著增加了土壤革蘭氏陰性細菌豐度,顯著減少了土壤革蘭氏陽性細菌豐度和放線菌豐度。
【圖文】：

不同處理下土壤ｃｏ２釋放速率均隨培養(yǎng)時間的延長迅速下降并逐漸趨于穩(wěn)定，逡逑土壤ｃｏ２累積釋放量亦隨著培養(yǎng)時間的延長呈先迅速增加后緩慢增長的趨勢（圖逡逑５．１）。在整個培養(yǎng)階段，添加木荷生物質炭處理的土壤Ｃ０２排放速率和累積排放量逡逑均表現(xiàn)為邋Ｓ２Ｍ３５0＞Ｓ２Ｍ５５０＞Ｓ２Ｍ７５0＞Ｓ２邋的變化趨勢，在培養(yǎng)第邋３邋天，Ｓ２、Ｓ２Ｍ３５Ｑ、Ｓ２Ｍ５５０、逡逑Ｓ２Ｍ７５0處理間土壤Ｃ0２釋放速率和累積釋放量存在顯著差異，其他培養(yǎng)時段，ｓ２ｍ５５0逡逑和Ｓ２Ｍ７５０處理間無明顯差異。而添加杉木生物質炭處理的土壤（：０２排放速率和累積逡逑排放量表現(xiàn)為Ｓ２Ｓ３５Ｇ＞Ｓ２＞Ｓ２Ｓ７５0＞Ｓ２Ｓ５５0的變化趨勢，整個培養(yǎng)期間，Ｓ２Ｓ５５（）和Ｓ２Ｓ７５0逡逑處理的土壤Ｃ０２排放速率和累積排放量差異不顯著，在培養(yǎng)后期（８４？丨１２邋ｄ），Ｓ２Ｓ５５0逡逑和Ｓ２Ｓ７５。處理的土壤Ｃ0２排放速率逐漸小于對照土壤，且在第１１２天處理間差異顯逡逑著。經１１２邋ｄ培養(yǎng)，同一熱解溫度下木荷生物質炭添加的土壤＜：０２累積排放量均顯逡逑著高于杉木生物質炭處理。相比對照土壤，木荷生物質炭添加均顯著增加了土壤Ｃ０２逡逑累積釋放量，，僅３５０°Ｃ制備的杉木生物質炭添加顯著增加了土壤Ｃ０２累積釋放量，逡逑其余兩種溫度制備處理均顯著減少了土壤Ｃ０２累積釋放量，且木荷生物質炭處理的逡逑土壤Ｃ０２累積釋放量是杉木生物質炭處理的１．１倍。逡逑－－逡逑

水平；而對于Ｓ２Ｓ３５０、Ｓ２Ｓ５５０和Ｓ２Ｓ７５０處理，杉木生物質炭分解率依次為丨．６％、逡逑、０．８％，處理間差異也達到了顯著水平。隨著熱解溫度的升高，木荷生物質木生物質的分解率均呈下降趨勢，且同一熱解溫度下木荷生物質炭的分解率于杉木生物質炭（圖５．２）。逡逑表５．２不同材料和熱解溫度下生物質炭分解量動態(tài)逡逑．５．２邋Ｄｙｎａｍｉｃｓ邋ｏｆ邋Ｃ（）２邋ｄｅｒｉｖｅｄ邋ｆｒｏｍ邋ｔｈｅ邋ｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｂｉｏｃｈａｒ邋ｕｎｄｅｒ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｆｅｅｄｓｔｏｃｋ邋ａｎｄ邋ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ逡逑ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋（邋ｍｇ邋Ｃ邋ｋｇ＇１邋ｓｏｉｌ）逡逑ｓ邐Ｓ２邐Ｓ２Ｍ３５０邐Ｓ２Ｍ５５０邐Ｓ２Ｍ７５０邐Ｓ２Ｓ３５０邐Ｓ２Ｓ５５０逡逑邐Ｉ５３．９１±５．３１ａ邐１２０．１１邋土邋８．３７ｂ邐６４．２３±４．ｌ３ｄ邐９４．８８±４．４９ｃ邐６３．８０±３．０３ｄ邐５２．２６士邋１．０１邋ｅ逡逑７邐７５．０３±２．９５ａ邐１１．７８±邋１．４９ｃ邐７．１３±０．８７ｄ邐２４．１１±０．９２ｂ邐１０．３８±０．２４ｃｄ邐７．６０±０．８７ｄ逡逑４邐２８．６３±２．８２ａ邐８．６２±邋１．４８ｃ邐５．６７±０．５５ｃ邐１５．３０±０．２２ｂ邐７．４９±０．５４ｃ邐６．０２±０．２７ｃ逡逑２８邐２２．７８±２．４４ａ邐７．２２±邋１．２３ｃ邐５．２６邋土邋１．２９ｃ邐１４．８５±０．３３ｂ邐６．４７邋土邋０．９８ｃ邐５．６２邋土邋０．４４ｃ逡逑５６邐２５．３５±３．１２ａ邐７．４１±０．８３邐７．３３±ｌ．Ｉ５ｃ邐１７．６７±０．２７ｂ邐７．０１±０．８９ｃ邐７．０３邋土邋０．７９ｃ逡逑８４邐１５．５３
【學位授予單位】：福建師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S153.6

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本文編號：2641523