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生物质炭在农业生产中有着广泛的应用,例如,改良土壤、进行土壤固碳等。这对提高土壤酶活性、促进农田温室气体的增汇减排具有重要意义。由于生物质炭的使用有利于当前的农业发展目标的实现。所以近年来,研究将秸秆等农田废弃物转化为生物质炭,作为农业增汇减排的一种有效措施迅猛发展。生物质炭一次性施入和生物质炭缓施对土壤酶活性和农田温室气体排放的影响是本研究的创新点。本研究于2018年—2019年以安徽省淮北市相山区徐暨村旱地为研究对象,实行玉米—小麦轮作制度,设计了如下处理:秸秆全量还田+NPK(CS)、750kg/ha炭基肥(BF)、20t/ha生物质炭+NPK(B20)、7t/ha生物质炭缓施+NPK(B5)、以单施化肥(CK)作为对照。研究了不同处理下的生物质炭对淮北旱地的土壤酶活性(脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶)和农田温室气体(CO2,CH4和N2O)排放的影响。研究过程分为玉米季和小麦季,测定了每一季的土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性,土壤N2O排放通量和N2O累计排放量,土壤CO2排放通量和CO2累计排放量。研究结果如下:一、生物质炭对淮北旱地土壤酶活性的影响(1)土壤脲酶活性:玉米季CK、CS、BF、B5、B20处理之间脲酶活性的差异不显著。其余4个处理下脲酶较对照都有降低,分别降低了1.0%、4.5%、5.7%、5.0%。在小麦季中,BF、B5、B20处理较对照有降低,分别降低了4.8%、5.2%、5.4%。CS显著高于对照,为31.1%;(2)土壤蔗糖酶活性:玉米季CK、CS、BF、B5、B20处理之间蔗糖酶活性差异也不显著。CS、BF、B5、B20处理较对照有降低,分别降低2.1%、0.5%、4.3%、8.1%。小麦季,CS、BF处理与对照之间差异不显著,且有降低。分别降低2.0%、14.5%。B5、B20处理较对照有显著降低,分别降低22.8%、18.0%;(3)土壤过氧化氢酶活性:玉米季CK、CS、BF、B5、B20处理之间过氧化氢酶活性差异不显著。CS、BF、B5处理较对照有降低,分别降低0.6%、0.2%、0.6%。B20处理较对照有升高,为0.3%。小麦季各处理之间过氧化氢酶活性差异不显著。CS、B5、B20处理较对照有提高,分别提高0.2%、0.6%、0.7%。BF处理较对照有降低,为0.4%;在玉米季中,与对照相比,只有B20提高了过氧化氢酶活性。在小麦季中,与对照相比,只有BF抑制了过氧化氢酶活性。(4)土壤碱性磷酸酶活性:玉米季CK、CS、BF、B5、B20处理之间碱性磷酸酶活性差异不显著。CS、BF、B5处理均高于对照,分别为4.8%、8.0%、13.5%。B20处理低于CK,为4.0%。小麦季CK、CS、BF、B5、B20处理之间碱性磷酸酶活性差异差异不显著。CS处理较对照有提高,为1.2%。BF、B5、B20较对照有降低,分别降低8.0%、4.9%、7.3%。二、生物质炭对淮北旱地CO2排放的影响(1)玉米季:农田土壤CO2-C的平均排放通量,CS、B5、B20、BF处理与对照之间无显著差异,与对照相比,农田土壤CO2的排放量,仅CS处理增加了4.51%,B5、B20、BF处理分别降低了8.04%、12.79%、20.39%;农田土壤CO2的累积排放量方面,BF、B20、B5处理之间无显著性差异,CK与BF差异显著,CS与BF、B20差异显著。仅CS处理下CO2的累积排放量要高于对照处理,为4.48%。B5、B20、BF处理下小麦季CO2的累积排放量低于对照处理,分别为7.58%、11.78%、18.56%。(2)小麦季:农田土壤CO2-C的平均排放通量,CS、B5、B20、BF处理与对照之间无显著差异,与对照相比,农田土壤CO2的排放量CS、B5、B20、BF处理分别增加了7.31%、3.30%、0.72%、1.93%;小麦季CO2的累积排放量方面,各处理间无显著差异。与玉米季相同,仅CS处理下CO2的累积排放量要高于对照处理,为4.95%。B5、B20、BF处理下小麦季CO2的累积排放量低于对照处理,分别为0.18%、1.42%、0.71%。三、生物质炭对淮北旱地N2O排放的影响(1)玉米季:农田土壤N2O-N的平均排放通量CS、B5、B20、BF处理与对照之间无显著差异,与对照处理相比,CS、B5、B20、BF处理分别降低了27.53%、14.13%、35.90%、24.91%;玉米季N2O的累积排放量方面,各处理间无显著差异,CS、B5、B20、BF处理下玉米季N2O的累积排放量都低于对照处理,N2O的累积排放量分别降低了26.40%、12.94%、35.51%、27.12%。(2)小麦季:农田土壤N2O-N的平均排放通量,CS、B5、B20、BF处理与对照之间无显著差异,与对照相比,CS、B5、B20、BF分别增加了52.76%、130.71%、100.98%、99.41%。小麦季N2O的累积排放量方面,CS、B5、B20、BF处理下小麦季N2O的累积排放量都高于对照处理,N2O的累积排放量分别提高了6.67%、26.67%、30.00%、26.67%。