不同物料生物质炭-有机肥堆肥对旱地红壤温室气体排放的影响

来源 :南昌工程学院 | 被引量 : 2次 | 上传用户:Cyril
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我国南方亚热带旱地红壤由于亚热带季风气候以及人为因素退化严重,土壤肥力低,生物多样性降低和逐渐酸化。针对这一现象,向旱地红壤中有机畜禽粪便(有机肥)能有效地解决这些问题,但有机肥的施用会增加土壤CH4、N2O排放,向有机肥(动物粪便)堆肥中添加生物炭以及把这种生物炭-有机肥堆肥混合物施入到土壤中,可提高作物产量和减少CH4和N2O排放,具有重要的实用价值以及应用前景。鉴于材料对生物质炭的影响比较大,探讨不同材料生物质炭-有机肥堆肥的影响下旱地红壤温室气体的排放特征。本研究通过室内培养的形式进行,探讨在不同材料制衡的生物质炭-有机肥堆肥的影响下,旱地红壤温室气体的排放特征。实验处理设计如下:实验1:(1)对照,记为CK。(2)水稻秸秆制成的生物质炭(9.53g·kg-1)+土壤,记为R。(3)玉米秸秆制成的生物质炭(9.67g·kg-1)+土壤,记为C。(4)小麦秸秆制成的生物质炭(9.67g·kg-1)+土壤,记为W。实验2:(1)猪粪堆肥(100.67 g·kg-1)+土壤,记为M。(2)水稻秸秆制成生物质炭-猪粪堆肥(125.33 g·kg-1)+土壤,记为RM。(3)玉米秸秆制成生物质炭-猪粪堆肥(136.67g·kg-1)+土壤,记为CM。(4)小麦秸秆制成生物质炭-猪粪堆肥(135.33g·kg-1)+土壤,记为WM。主要研究结果如下:1.添加生物质炭显著降低土壤温室气体的排放,与CK相比,R、C和W处理土壤N2O、CH4和CO2的累计排放通量分别降低了51.4%59.8%、34.8%78.8%和12.6%27.3%。C和W处理下的土壤GWP最低,对旱地红壤温室气体减排的效果最好,但两者之间并无显著差异。添加生物质炭-有机肥堆肥显著降低土壤N2O和CO2的排放,与M相比,RM、CM和WM处理土壤N2O和CO2的累计排放通量分别降低了56.5%72.3%和31.3%40%。CM处理旱地红壤GWP最低,对旱地红壤温室气体减排的效果最好。2.生物质炭显著提高了土壤过氧化氢酶活性和脱氢酶活性,与CK相比分别提高了15.7%25.8%和12.7%34.7%,其中W处理对于土壤过氧化氢酶活性的提高最多,R处理对于土壤脱氢酶的活性提高最多;C和W处理显著提高了土壤脲酶活性,但两者间并无显著差异,而R处理对于脲酶的影响并不明显;R处理显著提高了土壤蔗糖酶活性,与CK相比提高了6.1%,而C和W处理对于蔗糖酶的影响不明显。生物质炭-有机肥堆肥显著降低土壤脲酶活性,与M处理相比降低了22.4%47.3%;RM处理增加了土壤蔗糖酶的活性,而CM和WM处理降低了土壤蔗糖酶的活性;RM和CM显著提高了土壤脱氢酶活性,与M相比提高了12.7%和15.7%,而WM处理降低土壤脱氢酶活性,与M相比降低了16.3%。RM、CM和WM处理提高了土壤过氧化氢酶的活性,与M相比增加了17.1%22.4%。3.生物质炭增加了土壤pH、DOC、有机碳、全氮以及C/N比,降低了土壤DON、硝态氮和无机氮的含量。R处理显著提升了土壤MBC和铵态氮含量,W处理显著提升土壤MBC含量,显著降低土壤MBN含量。生物质炭-有机肥堆肥降低土壤MBC含量,提高土壤DON、硝态氮、无机氮、pH、总有机碳和C/N比。生物质炭-有机肥堆肥处理的土壤MBN、DOC、铵态氮和全氮含量与有机肥堆肥之间并无显著差异。4.生物质炭提升土壤总PLFAs含量,与CK相比提高了6.3%7.9%,但生物质炭对于特征微生物群的相对丰度并无影响。生物质炭-有机肥堆肥降低土壤总PLFAs含量,与M相比降低了10.2%23.3%,且降低了土壤真菌的相对丰度,提高了土壤细菌的相对丰度。总之,生物质炭施入旱地红壤后,影响土壤理化性质、酶活性和微生物,显著降低土壤温室气体的排放通量。相比有机肥堆肥,生物质炭-有机肥堆肥施入土壤后,对温室气体减排有显著的效果,其中以玉米制成的生物质炭-有机肥堆肥对旱地红壤温室气体减排的效果最好。
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