添加生物炭对东台滨海区杨树人工林3种温室气体排放的长期影响

摘要

为了解施用生物炭对杨树人工林土壤CO2、CH4、N2O 3种温室气体排放的长期影响及其主要调控机理,以东台国有林场杨树人工林为对象,设置低生物炭添加量(D,40 t·hm?2)、中生物炭添加量(Z,80 t·hm?2)、高生物炭添加量(G,120 t·hm?2)及对照(CK,0 t·hm?2)4种不同处理,采用静态箱-气相色谱法对CO2、CH4、N2O 3种温室气体的排放速率进行了多次测定,同时测定分析了土壤含水率、土壤酶活性等土壤理化及生化指标,为阐明生物炭对杨树人工林生态系统的长期影响提供理论依据.结果表明:(1)对照样地土壤CO2排放速率变化范围为123.428-412.066 mg·m?2·h?1,中、高生物炭添加处理显著促进了土壤CO2的排放(P=0.001、0.000),分别导致CO2年平均排放速率增加了21％和20％;(2)对照样地土壤CH4排放速率变化范围为0.578-1.405 mg·m?2·h?1,中、高生物炭添加处理显著抑制了土壤CH4的排放(P=0.000、0.000),分别导致CH4年平均排放速率降低了21％和33％;(3)对照样地土壤N2O排放速率变化范围为0.124-0.297 mg·m?2·h?1,中、高生物炭添加处理显著抑制了土壤N2O的排放(P=0.003、0.000),分别导致N2O年平均排放速率降低14％和37％;(4)土壤CO2排放主要与土壤微生物量C(MBC)、水溶性有机碳(DOC)、全氮(TN)、蔗糖酶活性(IA)呈显著正相关关系(P=0.000、0.000、0.013、0.000),与土壤微生物量N(MBN)、土壤微生物量P(MBP)呈显著负相关关系(P=0.000、0.000);(5)土壤CH4排放和N2O排放主要与MBN、MBP、土壤含水率(SMC)、蛋白酶活性(PA)、脲酶活性(UA)、IA呈显著正相关关系(PCH4=0.011、0.009、0.005、0.000、0.000、0.007;PN2O=0.021、0.024、0.002、0.000、0.001、0.019),与MBC、DOC、TN呈显著负相关关系(PCH4=0.000、0.003、0.002;PN2O=0.001、0.012、0.001).综上,添加生物炭导致了土壤N、P养分有效性增加和蛋白酶、脲酶等相关酶活性降低,可能是本区域生物炭调控杨树人工林土壤3种温室气体排放的主要机制.