施用生物质炭基肥和化肥对毛竹林土壤N2O排放的影响

摘要

毛竹（Phyllostachys edulis）是中国南方地区重要的人工林资源，中国毛竹林面积达444.74万公顷，约占世界毛竹林面积的36%。毛竹具有生长快、生物量积累迅速等优点。因此，毛竹林生态系统在增汇减排和应对全球气候变化方面具有较大的优势。然而，施肥、翻耕、去除林下植被等毛竹林经营措施会造成土壤N2O排放增加、土壤养分流失加剧等负面影响，因此，寻求降低毛竹林土壤N2O排放的方法与途径，对进一步提高毛竹林生态系统碳汇功能至关重要。以生物质炭为载体混合化学肥料制成的生物质炭基肥，具有提高土壤肥力和降低土壤温室气体排放的作用。然而，目前关于施入生物质炭基肥对亚热带人工林土壤N2O排放的影响及其机制尚不明确。鉴于此，本试验以亚热带地区集约经营毛竹林为研究对象，通过一年的定位试验，研究施用生物质炭基肥、化肥、生物质炭基肥和化肥混施对毛竹林土壤N2O通量、温度、含水量、pH、活性有机碳氮含量以及土壤酶活性的影响，探明在不同肥料处理下毛竹林土壤N2O排放通量与环境因子之间的关系，并揭示生物质炭基肥和化肥输入对毛竹林土壤N2O排放的影响及其机理。试验取得的主要研究结果如下：　　(1)不同处理条件下（对照、生物质炭基肥、化肥、生物质炭基肥和化肥混合配施），毛竹林土壤N2O排放通量均呈显著的季节性变化特征，土壤N2O排放通量的峰值均在夏季，最小值均在冬季。与对照相比，生物质炭基肥（BF）处理显著降低了土壤N2O年累积排放量（P<0.05）；化肥（CF）、化肥和生物质炭基肥混合配施（BCF）处理均显著增加了土壤N2O年累积排放量（P<0.05）。　　(2)不同施肥处理对土壤含水量、温度和MBN均无显著影响。与对照相比， BF、CF、BCF处理分别使毛竹林土壤WSOC含量增加了13.3%、4.9%和11.0%，使毛竹林土壤MBC含量增加了12.0%、6.8%和8.9%。与对照相比，BF处理使毛竹林土壤NH4+-N含量显著下降了12.5%，CF和BCF处理使毛竹林土壤NH4+-N含量增加了18.9%和8.7%。与对照相比，BC处理使毛竹林土壤NO3–-N含量降低了13.2%，CF和BCF处理使毛竹林土壤NO3–-N含量显著增加了17.3%和10.4%。与对照相比，BF处理使毛竹林土壤WSON含量下降了11.8%，CF和BCF处理使毛竹林土壤WSON含量增加了25.3%和14.2%。　　(3)在不同处理条件下，土壤脲酶和蛋白酶活性的变化规律与土壤温度的变化规律基本一致。与对照相比，BF处理使毛竹林土壤脲酶活性降低了13.3%， CF和BCF处理使毛竹林土壤脲酶活性增加了13.4%和6.6%。与对照相比，BF处理使毛竹林土壤蛋白酶活性降低15.0%，CF和BCF处理使毛竹林土壤蛋白酶活性增加了17.1%和9.6%。　　(4)在对照处理下，毛竹林土壤N2O排放通量与土壤温度、WSOC含量、WSON含量、MBN含量以及脲酶和蛋白酶活性均呈极显著相关性（P<0.01），与MBC含量、NH4+-N含量、NO3–-N含量均呈显著相关性（P<0.05）；在BF、CF、BCF处理下，毛竹林土壤N2O排放通量与土壤温度、WSON含量、脲酶和蛋白酶活性均呈极显著相关性（P<0.01），与NH4+-N含量、NO3–-N含量均呈显著相关性（P<0.05），与WSOC含量、MBC含量均无相关性。

目录

声明

1 文献综述

1.1.1 生物质炭基肥的概念及其性质

1.1.2 生物质炭基肥施用对土壤环境因子的影响

1.1.3 生物质炭基肥施用对全球温室气体排放的影响

1.2生物质炭基肥输入对土壤性质的影响

1.2.1 生物质炭基肥输入对土壤理化性质的影响

1.2.2 生物质炭基肥输入对土壤碳库的影响

1.2.3 生物质炭基肥输入对土壤氮库的影响

1.3生物质炭基肥输入对土壤酶活性的影响

1.4生物质炭基肥输入对土壤N2O排放的影响

1.5总结与展望

2 研究背景与研究思路

2.1 研究背景

2.2 研究内容

2.3 技术路线

3 试验区域与研究方法

3.1 试验区域概况

3.2 试验设计

3.3 测定项目与方法

3.3.1 土壤N2O的采集与测定

3.3.2 土壤和生物质炭基肥基本理化性质的测定

3.3.3 土壤WSOC和MBC的测定

3.3.4 土壤WSON和MBN的测定

3.3.5 土壤NH4+-N和NO3–-N的测定

3.3.6 土壤脲酶和蛋白酶的测定

3.4 数据处理和分析

4 结果与分析

4.1 施用生物质炭基肥和化肥对毛竹林土壤N2O排放通量的影响

4.2 施用生物质炭基肥和化肥对毛竹林土壤温度、含水量和pH的影响

4.3 施用生物质炭基肥和化肥对毛竹林土壤碳库的影响

4.4 施用生物质炭基肥和化肥对毛竹林土壤氮库的影响

4.5 施用生物质炭基肥和化肥对毛竹林土壤酶活性的影响

4.6 毛竹林土壤N2O通量与环境因子之间的关系

4.6.1 毛竹林土壤N2O通量与土壤温度和含水量的关系

4.6.2 毛竹林土壤N2O通量与土壤碳库的关系

4.6.3 毛竹林土壤N2O通量与土壤氮库的关系

4.6.4 毛竹林土壤N2O通量与土壤酶的关系

5 讨论

5.1 不同施肥措施对土壤N2O排放通量的影响

5.2 土壤温度和水分对土壤N2O排放通量的影响

5.3 土壤碳库和氮库对土壤N2O排放通量的影响

5.4 土壤酶对土壤N2O排放通量的影响

6 结论与展望

6.1 结论

6.2展望

参考文献

个人简介

致谢