【摘 要】
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黑土是宝贵的自然资源,以肥力高著称。东北黑土区是我国粮食主产区之一,分布着大面积的黑土,它是有机质含量最高的土类。土壤退化是人为因素和自然因素共同作用的结果。黑土层厚度每年平均下降0.3～2 mm,肥力和质量也受到威胁。紫外辐射是导致土壤退化的自然因素之一。紫外辐射包含UV-A、UV-B和UV-C三种波段,其中UV-B辐射最具有破坏性。大气平流层臭氧层变薄,导致到达地表UV-B辐射增加,这对土壤生
【基金项目】
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科技调查专项中国东北黑土区农田土壤资源与健康状况调查——三江平原低洼冷凉黑土农田土壤资源与健康状况调查课题资助（2021FY100404）；
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黑土是宝贵的自然资源,以肥力高著称。东北黑土区是我国粮食主产区之一,分布着大面积的黑土,它是有机质含量最高的土类。土壤退化是人为因素和自然因素共同作用的结果。黑土层厚度每年平均下降0.3～2 mm,肥力和质量也受到威胁。紫外辐射是导致土壤退化的自然因素之一。紫外辐射包含UV-A、UV-B和UV-C三种波段,其中UV-B辐射最具有破坏性。大气平流层臭氧层变薄,导致到达地表UV-B辐射增加,这对土壤生态系统中碳、氮的输入与输出产生直接或间接地影响,同时也会引起土壤酶活性变化。本文以自然黑土为研究对象,采用培养试验,模拟UV-B辐射处理,研究土壤呼吸（RS）、土壤活性有机碳、土壤无机氮及其相关土壤酶活性的变化,并探究添加生物炭后对土壤的保护效果,为黑土退化机制提供理论依据。本试验在恒温培养箱内进行,中波长紫外光（UV-B）辐射强度约为1.50 W·m-2,设置黑暗+25%土壤含水量（D+W1）为对照、中波长紫外辐射射+25%土壤含水量（UV-B+W1）、中波长紫外辐射射+50%土壤含水量（UV-B+W2）3个处理,照射时间分别为7d,14d,21d和28d,3次重复;另外,设置UV-B照射添加生物炭处理（Bc+UV-B）,碳水平为(5.98 g·kg-1),以添加生物炭不照射为对照,照射时间为21d,3次重复。研究结果如下:（1）RS受UV-B辐射影响显著,UV-B+W1处理RS低于D+W1处理。UV-B+W1处理与UV-B+W2处理相比较,RS基本一致,差异不显著（P＞0.05）。所有处理前7d RS量呈现显著增加,21d后土壤呼吸量趋于平稳。28d黑暗处理下出现最大值为968 mg·kg-1。（2）UV-B辐射处理土壤溶解性有机碳（DOC）含量显著提高,以UV-B+W1处理DOC含量最高（28d）,增加156.1 mg·kg-1。而土壤有机碳（SOC）、土壤易氧化有机碳（ROOC）和土壤微生物量碳（MBC）含量降低,最多分别下降了9.0%、27.5%和10.3%。（3）UV-B辐射处理对土壤无机氮（NH4+-N,NO3--N）含量产生显著影响。随着辐射时间延长,土壤NH4+-N含量显著降低,土壤NO3--N含量显著升高。不同水分处理,土壤NH4+-N,NO3--N含量表现出不同变化趋势,W1处理与W2相比,土壤NH4+-N含量更高,土壤NO3--N含量更低。随辐射天数延长,所有处理均表现出土壤NH4+-N含量持续减少,最多降低91.0%。土壤NO3--N含量持续增加,最多增加129.2%。（4）UV-B辐射与黑暗处理相比,土壤酶活性呈下降趋势,其中土壤β-葡萄糖苷酶活性差异显著,其他酶活性不显著。UV-B+W2处理与UV-B+W1处理相比较土壤蔗糖酶活性、土壤纤维素酶活性和土壤β-葡萄糖苷酶活性均呈现增加趋势,土壤脲酶活性呈现降低趋势;各处理辐射天数对土壤酶活性无显著影响。土壤蔗糖酶最多下降4.0 mg·g-1·d-1、土壤纤维素酶最多下降26.5 mg·g-1·d-1、土壤β-葡萄糖苷酶最多下降2.4 mol·h-1·kg-1、土壤脲酶最多下降4.8%。（5）添加生物炭能够抑制UV-B辐射对土壤活性有机碳的影响,与添加生物炭黑暗相比土壤有机碳含量降低值减少。添加生物炭使土壤溶解性有机碳、土壤易氧化有机碳和土壤微生物量碳含量增加差异不显著,使土壤有机碳显著增加。综上所述,UV-B辐射可以改变土壤的活性有机碳含量、NH4+-N,NO3--N的转化及土壤酶活性;生物炭添加后,可以抑制UV-B辐射下土壤有机碳含量降低。UV-B辐射会对土壤产生影响,生物炭的添加能减弱这种影响。可以通过添加生物炭达到黑土保护的目的。
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