本文關鍵詞：生物炭和濕地凋落物對黃河三角洲濱海濕地土壤有機碳礦化的影響

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【摘要】：黃河三角洲濕地是中國暖溫帶地區(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。土壤的嚴重鹽漬化,不利于濕地植被的生長及碳的固定。生物炭是一種細粒度、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,生物炭的高化學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會對土壤碳素循環(huán)及有機碳的礦化產(chǎn)生影響。生物炭對土壤有機碳礦化過程的影響會直接關系到土壤的碳增匯潛力。因此,本文設計了150天的室內(nèi)培養(yǎng)實驗,研究了不同生物炭添加量對濱海濕地土壤有機碳礦化的影響差異及可能的機制以及對比分析了生物炭與普通有機質(zhì)對濱海濕地土壤有機碳礦化的影響。實驗共設定5個處理組,分別是：CK(空白對照),0.1%BC,1%BC和3%BC,3%粉碎蘆葦。結果表明：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。整個培養(yǎng)周期,土壤溶解性無機碳出現(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)后期土壤溶解性無機碳下降的越顯著。這說明在干旱半干旱的堿性土壤環(huán)境中,存在土壤有機碳礦化產(chǎn)生的CO2溶解于堿性的土壤溶液,并向無機碳酸鹽沉淀轉化的現(xiàn)象。生物炭促進了土壤有機碳向土壤無機碳酸鹽沉淀的轉化。通過掃描電鏡,生物炭孔隙發(fā)現(xiàn)有白色晶體物質(zhì),通過EDS得出可能是碳酸鹽沉淀。通過培養(yǎng)體系的理論最大礦化量與實際最大礦化量的對比發(fā)現(xiàn),1%BC和3%BC處理組實際最大的礦化量非常接近。而且實際最大礦化量遠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。通過土壤溶解性有機碳與累積礦化量的關系、土壤微生物碳與累積礦化速率的關系以及土壤微生物商的動態(tài)變化分析發(fā)現(xiàn),土壤溶解性有機碳與土壤微生物碳是影響土壤有機碳礦化的主要因素。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,隨著易降解有機碳消耗殆盡,生物炭的吸附作用以及與土壤礦物質(zhì)的結合導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累積釋放量達到231.23 mgC/kg,而生物炭處理組的C02累積釋放量僅為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。這說明,粉碎蘆葦?shù)奶砑訉е峦寥牢⑸飳τ袡C碳的利用效率增加。也就是說,普通有機質(zhì)的添加激發(fā)土壤微生物利用碳源的能力,可能對土壤有機碳的礦化起到促進的作用。通過比較發(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。
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S153.6

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