生物質炭引起土壤激發(fā)效應及其機理.pdf

1、生物質炭與原始物料相比具有更強生物化學惰性，施加到土壤后，利于緩解土壤有機質流失，同時其固碳效果對全球氣候調節(jié)有積極作用。，然而生物質炭也能顯著促進腐殖質礦化，從而影響其固碳效果。近年來生物質炭對土壤有機質礦化的影響(即激發(fā)作用)引起研究者的廣泛關注。研究表明添加生物質炭既可加速土壤有機質礦化(正激發(fā))亦可抑制其礦化(負激發(fā))，但詳細規(guī)律至今仍沒有一致結論。生物質炭類型和土壤類型是影響激發(fā)效應的兩個重要因素。本論文先后將不同物料不同溫度

2、制備的12種生物質炭添加到1種土壤、將同一物料生物炭添加到8個不同土壤中進行室內培養(yǎng)實驗，利用生物質炭和土壤天然13C豐度的差異，區(qū)分添加生物炭后土壤呼吸源(CO2的釋放源)，通過觀察相應處理激發(fā)效應差異，并應用高通量測序技術分析培養(yǎng)過程中微生物群落改變，得到以下結論:
　　(1)本實驗選擇芨芨草、玉米秸稈、甘蔗和花生殼4種原料，以300、400和500℃為終溫，制備得到12種生物質炭。發(fā)現(xiàn)在中低溫慢速熱裂解條件下，物料類型是影響

3、生物質炭性質變化的主要因素，物料纖維素、木質素含量與生物質炭C含量、C/O、C/N、DOC和灰分含量相關;同種原料制備的生物炭中，熱裂解溫度會影響生物質炭理化性質，且高纖維素物料得到的生物質炭性質由制備溫度變化產(chǎn)生較大差異。
　　(2)不同物料不同溫度制備的12種生物質炭均引起紅壤正激發(fā)，添加300℃制備的花生殼生物炭(Peanut-B300)的處理除外(-0.14g C kg-1土壤干重)，占土壤有機質量的0.47％。其中芨芨草

4、生物炭(Grass-B)引發(fā)的正激發(fā)效應最劇烈(1.21g C kg-1土壤干重)。物料纖維素、木質素含量與激發(fā)效應強度相關，生物質炭制備溫度對激發(fā)效應的影響基于物料類型。高纖維素物料或高木質素物料制備的生物質炭可能與土壤有機質有不同的交互作用方式。激發(fā)效應開始階段(前8天)，生物質炭中的易分解有機碳和其他營養(yǎng)元素被利用使微生物周轉速率增加;放線菌和厚壁菌與激發(fā)效應起始階段有關，極有可能受易分解有機碳影響。真菌群落中，糞殼菌綱和銀耳綱，

5、可能與激發(fā)效應后期(40天)有關。
　　(3)450℃快速熱裂解制備的玉米秸稈生物質炭導致低有機質酸性土壤(SL2)產(chǎn)生劇烈負激發(fā)作用(-74.8μgC g-1 soil)。土壤酸性越強、有機質含量越低且細菌和真菌群落組成越簡單，生物質炭引起的負激發(fā)越強烈。同時生物質炭的可利用性不僅與自身化學性質相關，更受到土壤性質和微生物群落的影響。生物質炭更傾向于抑制真菌群落多樣性，而對細菌群落多樣性的抑制作用只在有機質含量較低的酸性土壤中顯