不同粒级土壤团聚体添加秸秆对温室气体排放的影响

摘要

农业生态系统是重要的温室气体排放源。秸秆还田是重要的农业措施，能够有效避免秸秆焚烧造成的营养物质的浪费和对环境的污染，同时秸秆还田会向土壤提供丰富的养分元素，刺激土壤微生物的活性，进而影响土壤有机质的矿化。土壤团聚体对有机质有保护作用。不同粒级团聚体的性质不同，对有机质的保护也不尽相同。因此不同粒级团聚体在添加秸秆后有机质的矿化作用可能不同，这会进一步影响土壤C、N循环，从而影响土壤温室气体的产生与排放。秸秆还田及不同粒级团聚体对温室气体排放特征的影响及机制目前尚不清楚。
　　为了探究砂壤土不同粒级团聚体添加秸秆对温室气体排放的影响，本研究选取荆州潮土为研究对象，设计不同粒级团聚体添加秸秆的室内培养试验。主要的研究结果如下:
　　(1)秸秆添加显著增加了CO2和N2O的排放通量和累积排放量（0.25-1 mm粒级团聚体的N2O气体排放除外），对CH4排放无显著影响。
　　(2)未添加秸秆各处理的CO2排放通量无显著差异。添加秸秆后四个粒级团聚体CO2平均排放通量和累积排放量由大到小依次为＜0.25 mm、1-2 mm、0.25-1 mm和全土。四个粒级中，＜0.25 mm粒级团聚体添加秸秆后CO2累积排放量增加最多，约为未添加秸秆处理的11倍;0.25-1 mm粒级团聚体添加秸秆后CO2累积排放量增加最少，约为未添加秸秆处理的7倍。
　　未添加秸秆处理中，N2O平均排放通量由大到小依次为0.25-1 mm、1-2 mm、全土、＜0.25 mm粒级，N2O累积排放量由大到小依次为1-2 mm、0.25-1 mm、全土、＜0.25 mm粒级。添加秸秆后，四个粒级N2O平均排放通量和累积排放量由大到小依次为1-2 mm、全土、＜0.25 mm、0.25-1 mm粒级。其中，0.25-1 mm粒级团聚体在添加秸秆后N2O排放通量和累积排放量都有明显减小，其他三个粒级的N2O排放在添加秸秆后都有增加。不同粒级团聚体对CH4排放无显著影响。
　　(3)氧化酶活性、水解酶活性、可溶性有机碳(DOC)、矿质氮等性质在不同粒级团聚体之间存在差异，添加秸秆后的变化各不相同，对温室气体排放的影响也不同。在所有的土壤性质中，纤维二糖水解酶(CB)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、β-N-乙酰葡萄氨糖苷酶(NAG)、酚氧化物酶(pox)、DOC和NO3--N是对CH4、 CO2和N2O这3种温室气体排放影响最大的土壤性质集合，能够解释80.3％的温室气体排放，DOC和NO3--N可以解释32.3％的温室气体排放，CB、LAP、NAG和pox能够解释53.8％的温室气体排放。其中，LAP和DOC对CH4、CO2和N2O这3种温室气体的排放都有正的贡献。

目录

声明

摘要

1．前言

1．1 秸秆还田

1．2 土壤温室气体排放特征

1．3 土壤温室气体产生及排放

1．4 研究目的及内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 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 土壤氧化酶活性的测定

2．5．3 土壤水解酶活性的测定

2．5．4 土壤可溶性有机碳的测定

2．5．5 土壤矿质态氮的测定

2．5．6 土壤底物诱导呼吸强度

2．6 统计分析

3．研究结果

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 土壤酶活性的变化

3．2．1 酚氧化物酶和过氧化物酶

3．2．3 BG酶和CB酶

3．2．4 LAP酶和NAG酶

3．4 土壤DOC和矿质氮浓度的变化

3．4．1 土壤DOC浓度的变化

3．4．2 土壤铵态氮浓度的变化

3．4．3 土壤硝态氮浓度的变化

3．4．4 土壤底物诱导呼吸强度的变化

3．5 温室气体排放与土壤性质之间的关系

3．5．1 温室气体排放与土壤性质之间的关系

3．5．2 土壤性质之间的关系

3．5．3 土壤性质对三种温室气体排放的影响

3．5．4 回归分析

4 讨论

4．1 秸秆对温室气体排放的影响

4．2 团聚体对温室气体排放的影响

4．3 温室气体排放机制

5 结论

参考文献

致谢