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(huì)影響其他土壤過程,如碳、氮等元素循環(huán)。土壤有機(jī)碳（SOC）礦化不僅與土壤碳庫(kù)及其穩(wěn)定性有關(guān),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(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)存、排放和轉(zhuǎn)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(jī)碳礦化?特別是外源有機(jī)物添加時(shí)施用石灰類材料對(duì)SOC礦化的影響及微生物作用機(jī)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(xué)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(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)試驗(yàn),對(duì)培養(yǎng)期間土壤p H、礦質(zhì)氮（銨態(tài)氮和硝態(tài)氮）、可溶性有機(jī)碳（DOC）、微生物生物量碳（MBC）、纖維素和木質(zhì)素分解相關(guān)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(jìn)行了測(cè)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(duì)SOC礦化的影響機(jī)制。... 

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

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

全球土壤酸化現(xiàn)狀圖(Zamanianetal2018)

白云石對(duì)酸性水稻土有機(jī)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(duì)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(jī)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(duì)酸性水稻土有機(jī)碳礦化影響的研究。圖1-2施用石灰對(duì)土壤過程的影響示意圖(Kunhikrishnanetal2016,Hollandetal2018)Fig1-2Schematicdiagramoftheeffectsoflimingonsoilprocesses(Kunhikrishnanetal2016,Hollandetal2018)1.2國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展1.2.1施用石灰對(duì)土壤有機(jī)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(duì)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(huì)增加(Bolanetal2003,蔡?hào)|等2010,Kosticetal2015,徐仁扣等2018)。向酸性土壤中添加石灰通常會(huì)引起土壤過程的復(fù)雜變化。這些過程概況起來(lái)有如下幾點(diǎn)：（1）鈣鹽的添加增加土壤絡(luò)合物中的Ca含量，從而提高土壤鹽基飽和度。（2）同時(shí)，鈣離子取代絡(luò)合物中的鋁離子，釋放出來(lái)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(xiàng)過程導(dǎo)致Al的酸水解作用大大降低，土壤pH值升高，絡(luò)合物中供質(zhì)子交換的點(diǎn)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�？梢姡┯檬铱�

白云石對(duì)酸性水稻土有機(jī)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(guān)系(Yanetal2018)Fig.1-3Relationshipsbetweensoilheterotrophicrespirationrateandmoisture(Yanetal2018)1.2.3施氮肥對(duì)土壤有機(jī)碳礦化的影響氮（N）素是需求量最大的營(yíng)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?yè)?jù)預(yù)測(cè)，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(duì)土壤碳庫(kù)產(chǎn)生重要影響(趙海超2013)。施氮肥對(duì)SOC礦化的影響由于施肥時(shí)間、氮肥種類、施加量、土地利用類型、土壤微生物群落結(jié)構(gòu)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(jìn)SOC的礦化(馬成澤和周勤1994,Condeetal2005)。相反，單施無(wú)機(jī)氮肥對(duì)SOC礦化無(wú)顯著影響，而外源有機(jī)碳與無(wú)機(jī)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(jī)碳封存。氮素配施黑麥草降低了秸稈還田帶來(lái)的激發(fā)效應(yīng)強(qiáng)度(Lietal2018)。Neffetal(2002)研究表明，SOC礦化與氮素形態(tài)及施入量有關(guān)，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(duì)SOC含量無(wú)影響。上述研究結(jié)論存在爭(zhēng)議的主要原因在于目前還不能很清楚地從機(jī)理上解釋氮素

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本文編號(hào)：3056566