秸秆添加对土壤温室气体排放和溶解性有机碳DOC组分的影响

摘要

秸秆还田是一项重要的农艺措施，能向土壤提供丰富的养分元素，促进土壤微生物的生长繁殖，从而影响土壤温室气体的产生和有机质的矿化。
　　团聚体对土壤中的有机质有保护作用。有机质的保护作用因不同粒级团聚体性质的不同而差异显著。不同粒级团聚体在添加秸秆后有机质的矿化作用可能会不同，这会进一步影响到土壤的C、N循环，从而影响土壤温室气体排放。
　　为了探究秸秆对土壤温室气体排放和DOC组分变化的影响，本研究分别选取红壤水稻土和5种有机质浓度不同的土壤作为研究对象，设计室内培养试验，研究秸秆添加条件下，温室气体排放试验研究和土壤可溶性有机碳(DOC)组分变化表征实验。主要的研究结果如下:
　　(1)秸秆添加显著增加了CH4和CO2的排放通量和累积排放，对N2O的排放有显著抑制效果。相关性分析表明，CH4和CO2的排放通量和土壤中DOC呈正相关关系，而与土壤中的NH4+-N、NO3--N以及WEN的浓度呈负相关关系。而N2O的排放通量和WEN浓度呈正相关，与土壤中NH4+-N、NO3--N、DOG浓度呈显著负相关关系。DOC和NO3--N对土壤CH4、CO2和N2O排放影响最大。高C/N秸秆的添加刺激了土壤中微生物的活动，产生了激发效应，使土壤原有机质的矿化加强、DOC和矿质氮的浓度也增加。
　　(2)通过筛选特征波数变量，运用偏最小二乘回归法统计模型可建立红外光谱表征土壤可溶性有机碳的模型，结果表明红外光谱吸光度与土壤可溶性有机碳浓度之间是存在内在联系的。中红外光谱结合偏最小二乘回归法得到的土壤可溶性有机碳模型决定系数可以达到O.966。
　　(3)由三维荧光光谱法得到的DOC特征荧光光谱参数包括荧光指数(FI)、腐殖化指数(HIX)、自生源指标(BIX)等均从不同角度均说明了该试验研究土壤中的DOC主要来源是微生物。类酪氨酸和类腐殖酸在5种组分中占的比例较大，并且在培养过程中变化的比例也比较大。秸秆很大程度上促进了类腐殖酸、芳香族蛋白质Ⅱ、类富里酸物质的积累，也促进了类溶性微生物代谢产物和芳香族蛋白质Ⅰ的降解。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 秸秆还田的意义

1．2 秸秆还田对温室气体排放的影响

1．3 影响温室气体排放可能的因素

1．3．1 土壤可溶性有机质

1．3．2 土壤团聚体

1．4 DOC含量和组分对温室气体的影响

1．5 土壤DOC组分变化的表征技术

1．5．1 红外光谱技术

1．5．2 三维荧光光谱技术

1．6 研究目的和内容

1．6．1 研究目的

1．6．2 研究内容

2．材料与方法

2．1 供试土壤

2．2 团聚体分级

2．3 供试秸秆

2．4 试验设计及样品采集

2．4．1 试验设计

2．4．2 土壤与气体样品的采集

2．5 气样及土壤性质分析

2．5．1 气样分析

2．5．2 土壤可溶性有机碳的测定

2．5．3 土壤矿质态氮的测定

2．6 DOC组分表征实验

2．6．1 三维荧光光谱扫描

2．6．2 红外光谱扫描

2．7 统计分析

2．7．1 数据处理和分析

2．7．2 红外光谱数据处理和分析

2．7．3 三维荧光光谱数据处理和分析

3．结果与分析

3．1 温室气体排放特征

3．1．1 CH4排放特征

3．1．2 CO2排放特征

3．1．3 N2O排放特征

3．2 土壤DOC和矿质氮浓度的变化

3．2．1 土壤DOC浓度的变化

3．2．2 土壤矿质态氮浓度的变化

3．2．3 温室气体排放与土壤性质之间的关系

3．3 DOC组分表征

3．3．1 DOC红外光谱表征

3．3．2 DOC三维荧光光谱表征

4 讨论

4．1 秸秆添加对CO2、CH4和N2O排放的影响

4．2 团聚体和土壤DOC对CO2、CH4和N2O排放的影响

4．3 秸秆添加对DOC组分的影响

5 结论

参考文献

致谢