增温和生物炭添加对麦田土壤养分和微生物生物量的影响

摘要

研究全球变暖和生物炭添加对农田土壤养分和土壤微生物生物量的影响,可为生物炭在农业生产中的应用提供理论参考.采用开顶式(open-top chamber,OTC)模拟增温方法,设置CK(未增温)、T1、T2和T3不同温度梯度处理,分别添加竹质生物炭20 t·hm-2(BC1)和不添加(BC0)处理.结果 表明,OTC法使T1、T2和T3处理平均气温较CK分别增加0.5、1.0和1.6°C.不加生物炭单独增温条件下,与CK相比,土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量均极显著增加,T1、T2和T3处理微生物生物量碳(MBC)含量分别增加70％、72.4％和114.39％,微生物生物量氮(MBN)含量分别增加45.02％、71.71％和72.23％,微生物生物量磷(MBP)含量分别增加39.43％、73.71％和202.31％,均达到极显著水平(P＜0.01).未增温单独添加生物炭条件下,与未添加生物炭相比,土壤SOM、TN、TK和AK含量极显著增加,全磷(TP)含量显著增加,MBC、MBN和MBP含量均呈显著增加趋势(P＜0.05).与未增温未添加生物炭相比,增温与生物炭共同作用处理土壤MBC、MBN和MBP含量均增加,最大增加量分别达到154.34％、87.85％和197.60％.增温和生物炭共同作用可极显著增加土壤pH以及TN、AN和AP含量,可显著增加土壤SOM含量,同时也可极显著增加MBN/TN比值.相关分析和冗余分析表明,土壤性质对微生物生物量变化的影响由高到低为SOM＞AP＞AK＞AN＞TK＞PH＞TP＞TN,其中土壤养分中SOM、AP和AK含量是影响土壤微生物生物量的主要因素.在全球变暖背景下,添加生物炭通过加速土壤元素循环过程而增加土壤微生物生物量.