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生物质炭施用对土壤呼吸、土壤有机碳及微生物量碳影响的整合分析

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.1.1 大气中的温室气体与气候变化

1.1.2 农田温室气体排放

1.1.3 土壤有机碳库与土壤碳固定的研究进展

1.2 生物质炭

1.2.1 生物质炭的介绍

1.2.2 生物质炭的结构及特性

1.2.3 生物质炭的制备

1.3 生物质炭施用对农田温室气体排放的影响

1.3.1 生物质炭施用对土壤C02排放的影响

1.3.2 生物质炭施用对土壤CH4排放的影响

1.3.3 生物质炭施用对土壤N2O排放的影响

1.4 生物质炭施用对土壤有机碳及微生物量碳的影响

1.4.1 生物质炭施用对土壤有机碳的影响

1.4.2 生物质炭施用对土壤微生物量碳的影响

1.5 生物质炭在农业领域中的其他应用

1.5.1 生物质炭施用对作物生长和产量的影响

1.5.2 生物质炭施用对土壤改良的影响

1.6 问题提出与研究目的

1.6.1 问题的提出

1.6.2 研究目的

第二章 材料与方法

2.1 数据来源

2.2 数据筛选

2.3 研究方法

2.4 研究内容与技术路线

2.4.1 研究内容

2.4.2 技术路线

第三章 生物质炭施用对土壤呼吸影响的整合分析

3.1 材料与方法

3.2 结果与分析

3.2.1 生物质炭特性及施用量对土壤呼吸的影响

3.2.2 土壤质地和pH对土壤呼吸的影响

3.2.3 植被覆盖对土壤呼吸的影响

3.2.4 土地利用类型及实验方法对土壤呼吸的影响

3.2.5 生物质炭与氮肥配施对土壤呼吸的影响

3.3 讨论

3.3.1 生物质炭特性及施用量对土壤呼吸的影响

3.3.2 土壤质地和pH对土壤呼吸的影响

3.3.3 有无植被覆盖对土壤呼吸的影响

3.3.4 土地利用类型及实验方法对土壤呼吸的影响

3.3.5 生物质炭与氮肥配施对土壤呼吸的影晌

3.4 本章小结

第四章 土壤有机碳及微生物量碳对生物质炭施用响应的整合分析

4.1 材料与方法

4.2 结果与分析

4.2.1 土壤有机碳及微生物量碳对生物质炭特性和施用量的响应

4.2.2 土壤有机碳及微生物量碳对土壤质地和pH的响应

4.2.3 土壤有机碳及微生物量碳对植被覆盖的响应

4.2.4 土壤有机碳及微生物量碳对土地利用类型和实验方法的响应

4.2.5 土壤有机碳及微生物量碳对生物质炭与氮肥配施的响应

4.3 讨论

4.3.1 土壤有机碳及微生物量碳对生物质炭特性和施用量的响应

4.3.2 土壤有机碳及微生物量碳对土壤质地和pH的响应

4.3.3 土壤有机碳及微生物量碳对植被覆盖的响应

4.3.4 土壤有机碳及微生物量碳对土地利用类型和实验方法的响应

4.3.5 土壤有机碳及微生物量碳对生物质炭与氮肥配施的响应

4.4 本章小结

第五章 全文讨论

5.1 全文讨论

5.1.1 生物质炭的特性对土壤呼吸、SOC及MBC的影响

5.1.2 不同土壤质地和pH条件下生物质炭施用对土壤呼吸、SOC及MBC的影响

5.1.3 有无植株参与条件下生物质炭施用对土壤呼吸、SOC及MBC的影响

5.1.4 不同土地利用类型和实验方法条件下生物质炭施用对土壤呼吸、SOC及MBC的影响

5.1.5 生物质炭与肥料配施条件下生物质炭施用对土壤呼吸、SOC及MBC的影响

5.2 关于Meta分析的稳定性

第六章 结论与展望

6.1 主要研究结论

6.2 创新点

6.3 研究不足与展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士研究生期间发表论文情况

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摘要

由生物质热裂解制成的富含碳元素的副产物生物质炭,被提倡为丰富土壤碳库的潜在战略。本文收集了共50篇文献、395组成对观测数据,并采用Meta分析的方法研究了生物质炭的施用对土壤呼吸、土壤有机碳及微生物量碳的影响。研究结果表明,生物质炭的施用对土壤CO2排放通量无显著影响,但能显著提高土壤有机碳和微生物生物量碳含量的40%和18%。对于土壤CO2排放通量的积极响应只体现在田间试验、培养实验以及未被翻耕和种植的土壤中;而在有植株参与以及施加氮肥的土壤中施加生物质炭时能明显地增加土壤微生物量碳的含量;另外,对于不同土地利用类型的稻田而言,土壤有机碳含量的增加最为明显。复合氮肥和堆肥的共同施用条件下,土壤CO2排放通量和土壤微生物量碳含量会急剧增加。土壤CO2的排放通量和土壤微生物量碳含量是随着生物质炭的施用量、热裂解温度以及C/N比的增加而递减的;反之,土壤有机碳含量随之递增。对于不同生物质炭的原料来源,粪便和作物秸秆对其影响最大。土壤CO2排放通量随着生物质炭的pH值的增加而递减,当pH值在8.1~9.0范围之内时,土壤有机碳和土壤微生物量碳含量最高。因此,要评估生物质炭的减缓气候变化潜力,应当考虑土壤的理化性质、土地利用类型、农业操作规范以及生物质炭的特性。

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