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不同添加量凋落物及生物质炭对土壤有机碳矿化和微生物群落结构的影响

2020-12-02阅读(999)

不同添加量凋落物及生物质炭对土壤有机碳矿化和微生物群落结构的影响

论文摘要

土壤有机碳（SOC）矿化是土壤碳循环的重要过程之一,对于温室效应与全球气候变化有着重要的影响。研究表明全球气候变化及森林管理措施均将导致输入凋落物的数量变化,进而影响土壤SOC矿化及微生物群落结构。但目前关于较高梯度添加量凋落物对土壤CO2排放和微生物影响的研究较少。生物质炭（Biocahr,BC）近年来被当做一种土壤改良剂而被人们广泛关注。在管理杉木林的过程中,若将凋落物制备为BC添加到土壤中,不仅可以避免火烧带来的环境污染问题,而且可以增加土壤碳固持,增强土壤肥力。凋落物作为一种易分解碳源,BC为难分解碳源,短期内二者单独添加到土壤中对土壤SOC矿化及微生物有何影响?对不同添加量又有何响应?基于上述问题,本试验以亚热带广泛分布的杉木人工林土壤为研究对象,利用13C标记的杉木凋落物及其制备的BC（350℃热解）作为外源碳,采用室内培养试验结合稳定性同位素技术,研究外源碳类型及添加量（0、1、2、3、4、5%土壤质量分数）对杉木人工林土壤基本性质、SOC矿化、微生物群落结构的影响。主要研究结论如下:2种外源碳的添加均显著提高了土壤的TC、TN含量及C/N比值（1%凋落物处理除外）,且BC效果更为显著;凋落物处理对pH影响不显著（5%凋落物处理除外）,而BC的添加显著提高了土壤pH值。类微生物对其添加量的响应也截然不同。凋落物处理中土壤微生物总PLFA、细菌、真菌PLFA含量与其添加量均呈极显著正相关关系,在本研究添加量范围内,土壤微生物活性呈增加趋势;但BC处理则不同,土壤微生物总PLFA以及各类微生物PLFA含量均在3%添加量达到最大值,呈现了开口向下的抛物线关系,添加量进一步增加,微生物活性反而下降。凋落物和BC添加均显著改变了土壤微生物群落结构,且凋落物的影响更为明显,而添加量对其影响则较小。本研究还表明,土壤全氮与C/N比值分别为影响凋落物与BC处理中微生物群落结构变化的关键因素。凋落物及BC添加均显著提高了土壤CO2累积排放量,凋落物的促进作用更为明显。利用短期试验结合同位素13C示踪技术发现,相较于对照土壤,凋落物或BC单独添加对原SOC矿化的促进作用随着添加量的增加而增加,凋落物处理为S处理的6.5013.74倍,而BC处理为S处理的2.083.98倍,凋落物的影响更明显。原SOC的分解率与添加量之间均呈线性关系。凋落物碳分解率与其添加量之间呈线性关系,但BC-C分解率并未呈现这一趋势,在添加量为1%时即达到最大值。同凋落物相比,短期内BC的分解受微生物活动的影响较小,生物有效性更低,在土壤中更稳定,有关的微生物学机制尚需进一步研究。外源碳类型及添加量对土壤基本性质、微生物群落结构及SOC矿化有重要的影响,本研究为生物质资源有效利用和亚热带人工林可持续经营提供科学依据。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 研究背景
  •   1.2 国内外研究进展
  •     1.2.1 凋落物和生物质炭对土壤性质的影响
  •     1.2.2 凋落物和生物质炭对土壤微生物的影响
  •     1.2.3 凋落物和生物质炭对土壤有机碳矿化的影响
  •     1.2.4 碳同位素示踪技术的应用
  •   1.3 研究目的、意义与主要内容
  •     1.3.1 研究目的与意义
  •     1.3.2 主要内容
  •     1.3.3 创新点
  •     1.3.4 技术路线图
  • 第二章 材料与方法
  •   2.1 试验材料
  •     2.1.1 供试土壤
  •     2.1.2 生物质炭
  •   2.2 室内试验
  •   2.3 样品测定方法与计算
  •     2.3.1 试验材料指标测定
  •     2.3.2 土壤微生物PLFA含量测定及计算
  • 2排放测定及计算'>    2.3.3 土壤CO2排放测定及计算
  •     2.3.4 同位素测定及计算
  •   2.4 数据处理与统计方法
  • 第三章 不同添加量凋落物及生物质炭对土壤基本性质的影响
  •   3.1 外源碳添加对土壤基本性质的影响
  •     3.1.1 不同处理对土壤p H、总碳、总氮、C/N比值的影响
  •     3.1.2 添加量与土壤基本指标的关系
  •   3.2 讨论
  • 第四章 不同添加量凋落物及生物质炭对土壤微生物的影响
  •   4.1 外源碳添加对土壤微生物的影响
  •     4.1.1 不同处理对土壤微生物PLFA含量和比值的影响
  •     4.1.2 不同处理对土壤微生物群落结构的影响
  •   4.2 土壤微生物群落结构与土壤性质的关系
  •   4.3 讨论
  • 第五章 不同添加量凋落物及生物质炭对土壤有机碳矿化的影响
  •   5.1 外源碳添加对土壤碳排放的影响
  •     5.1.1 不同处理的土壤碳排放特征
  • 2排放与土壤基本性质及微生物的关系'>    5.1.2 土壤CO2排放与土壤基本性质及微生物的关系
  • 2排放的来源区分'>  5.2 外源碳添加下土壤CO2排放的来源区分
  • 2排放速率的影响'>    5.2.1 不同处理对2 种来源CO2排放速率的影响
  • 2累积排放量的影响'>    5.2.2 不同处理对2 种来源CO2累积排放量的影响
  •     5.2.3 不同处理对外源碳和原有有机碳分解率的影响
  •     5.2.4 土壤矿化、分解参数与土壤基本性质、微生物PLFA总量的关系
  •   5.3 讨论
  • 2排放的影响'>    5.3.1 外源碳添加对土壤CO2排放的影响
  •     5.3.2 外源碳添加对凋落物和BC分解的影响
  •     5.3.3 外源碳添加对原SOC矿化的影响
  • 第六章 结论与展望
  •   6.1 主要结论
  •     6.1.1 不同添加量凋落物及生物质炭对土壤基本性质及微生物群落组成的影响
  •     6.1.2 不同添加量凋落物及生物质炭对土壤有机碳矿化的影响
  •   6.2 研究展望
  • 参考文献
  • 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
  • 致谢
  • 个人简历

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 卢晓蓉

    导师: 尹云锋

    关键词: 杉木人工林,凋落物,生物质炭,添加量,土壤有机碳矿化,微生物群落结构

    来源: 福建师范大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,农业科技

    专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,林业

    单位: 福建师范大学

    分类号: S714

    DOI: 10.27019/d.cnki.gfjsu.2019.000962

    总页数: 75

    文件大小: 1949k

    下载量: 34

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