【摘 要】
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为探究生物炭与秸秆添加对烟田生态系统净碳收支的影响及其作用机制,设计以下4个处理:无外源碳源物料添加(CK)、2.25t·hm-2生物炭-C(T1)、2.25t·hm-2秸秆-C(T2)、1.125t·hm-2生物炭-C+1.125t·hm-2秸秆-C(T3)。研究了生物炭与秸秆添加下烟田土壤主要环境因子、呼吸组分变化规律、土壤理化性质、烤烟碳氮代谢关键酶活性、光合特性的变化,并对土壤碳增量、作物
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为探究生物炭与秸秆添加对烟田生态系统净碳收支的影响及其作用机制,设计以下4个处理:无外源碳源物料添加(CK)、2.25t·hm-2生物炭-C(T1)、2.25t·hm-2秸秆-C(T2)、1.125t·hm-2生物炭-C+1.125t·hm-2秸秆-C(T3)。研究了生物炭与秸秆添加下烟田土壤主要环境因子、呼吸组分变化规律、土壤理化性质、烤烟碳氮代谢关键酶活性、光合特性的变化,并对土壤碳增量、作物净初级生产力固碳量、物料还田碳量、农业生产物资消耗及人工管理碳排放进行收集测定。主要研究结论如下:(1)烟草生育期内,添加生物炭和秸秆各处理均可提高土壤温度,但处理间差异不显著。T1、T3处理生育期内土壤水分含量均值分别较CK提升7.07%、2.03%,T1处理与CK存在显著性差异。相关分析结果显示,土壤温度是对呼吸速率影响最大的环境因子。(2)与对照相比,添加生物炭可显著降低烟草生育期内平均土壤呼吸速率,CO2-C累计排放量无显著差异,T1处理在烟草生育期内对土壤呼吸作用表示为前期促进,后期抑制,排放量降幅为3.76%。单施秸秆、生物炭与秸秆混施处理显著增加了土壤呼吸速率,单施秸秆对土壤呼吸作用促进效果最强,CO2-C总排放量较对照分别显著增加35.45%。T1、T2处理较CK提高自养呼吸占比。(3)烟田施用生物炭、秸秆可降低0~10cm、10~20cm、20~30cm土壤容重,T3处理降幅最大,T1处理次之。T1、T3处理降幅范围分别为5.60%~10.64%、6.56%~11.35%。添加生物炭、秸秆各处理显著增加3个土层中>2mm粒级团聚体含量,显著降低<0.053mm粒级团聚体含量。各处理较对照显著提高土壤团聚体稳定性。添加生物炭处理土壤团聚体稳定性最强。(4)添加生物炭、秸秆可提高土壤总有机碳、可溶性有机碳、易氧化态碳、微生物量碳含量。T1处理提高效果最好,4项指标在3个土层中提升幅度范围分别为19.73%~42.34%、28.83%~53.59%、48.48%~113.28%、5.15%~43.96%。(5)添加生物炭、秸秆可提高烤烟碳氮代谢强度,蔗糖酶(INV)、谷氨酰胺合成酶(GS)、硝酸还原酶(NR)活性均有所提高。移栽后60d时,各处理GS、NR活性最高;移栽后75d时,各处理INV活性最高。T1处理对碳氮代谢关键酶活性提升效果最好;移栽后90d时,T3处理NR活性较高,不利于烟叶正常成熟落黄。各处理均可改善烟叶光合特性,提高烟叶净光合速率,T3处理烟叶净光合速率最高,T1处理次之。添加生物炭、秸秆各处理可提高烤烟各项经济性状指标。显著增加还原糖、钾含量,降低烟碱含量,提高钾氯比、糖碱比。提升烟叶化学成分协调性。以单施生物炭处理对烤烟经济性状提升效果最好,化学成分最为协调。(6)单施生物炭较对照可降低烟草生育期内土壤呼吸CO2-C排放量,单施秸秆、秸秆与生物炭配施提高了土壤呼吸CO2-C排放量;各处理均提高了土壤固碳量、净初级生产力固碳量及净固碳量,综合“碳源汇”各项,施用生物炭是提高烟田生态系统“碳汇”能力的最佳途径。烟田施用生物炭和秸秆均可在一定程度上改善土壤结构、培育土壤碳库,促进烟草生长发育,提升烟叶光合固碳能力。单施生物炭较单施秸秆或秸秆与生物炭配施明显降低了土壤呼吸作用CO2-C排放量。说明生物炭在改善土壤理化性质的同时增强烟田生态系统的“碳汇能力”,是适宜的土壤改良剂。
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