不同用量生物质炭输入对毛竹林土壤N2O排放的影响及其机理

来源 :浙江农林大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:A406800
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毛竹(Phyllostachys edulis)是亚热带地区重要的竹森林资源,目前我国毛竹林面积达444.74万公顷,占全国竹林总面积的74%。毛竹林在森林碳汇和温室气体减排中具有独特的优势和巨大的潜力。然而,毛竹林土壤N2O排放通量显著高于常绿阔叶林土壤,且施肥、翻耕等经营措施会造成毛竹林土壤养分流失,土壤N2O排放增加等负面影响。施用生物质炭可以提高土壤养分含量,并显著降低土壤N2O排放。然而,不同用量生物质炭输入对人工林土壤N2O排放的影响及其机理目前尚不明确。本试验以浙江省杭州市临安区典型亚热带地区集约经营毛竹人工林为研究对象,通过两年的定位试验,研究不同用量生物质炭输入(0t ha-1:对照;5t ha-1:B5;15t ha-1:B15)对毛竹林土壤N2O排放通量、温度、水分、pH、碳氮库、酶活性、总硝化和反硝化速率的影响,探讨毛竹林土壤N2O排放通量与上述土壤环境因子之间的关系,揭示不同用量生物质炭输入对毛竹林土壤N2O排放的影响及其机理。取得的主要研究结果如下:  (1)不同用量生物质炭输入(0、5和15t ha-1)条件下,毛竹林土壤N2O排放通量呈现显著的季节性变化,土壤N2O排放通量的最大值均在夏季,最小值均在冬季。土壤N2O排放通量随着生物质炭输入量的增加而降低。生物质炭处理(5和15t ha-1)在第1年均显著降低土壤N2O年累计排放量(P<0.05),且不同用量生物质炭处理之间无显著差异;生物质炭处理在第2年也均显著降低土壤N2O年累计排放量(P<0.05),但不同用量生物质炭处理之间呈显著差异(P<0.05)。  (2)不同用量生物质炭处理对毛竹林土壤温度无显著影响。与对照相比,B5和B15处理使毛竹林土壤含水量分别提高5.9%和9.8%。生物质炭输入显著增加土壤pH(P<0.05),且随生物质炭输入量增加而增加,但在第2年所有生物质炭处理均有下降趋势。与对照相比,B5和B15处理条件下,毛竹林土壤WSOC含量分别增加13.9%和27.0%,土壤MBC含量分别增加12.4%和15.1%,土壤NH4+-N含量分别下降9.2%和13.0%,土壤NO3--N含量分别下降16.7%和19.0%,土壤WSON含量分别下降13.2%和14.2%,土壤MBN含量分别增加10.8%和12.9%。  (3)土壤酶(蔗糖酶、脲酶和蛋白酶)活性随温度呈现一定变化规律,一般在冬季达到最低值,夏季达到最高值。与对照相比,B5和B15处理条件下,毛竹林土壤蔗糖酶活性分别下降10.0%和15.2%,土壤脲酶活性分别下降13.3%和16.0%,土壤蛋白酶活性分别下降13.4%和19.6%。在不同用量生物质炭(0、5和15t ha-1)处理条件下,毛竹林土壤总硝化速率与反硝化速率均呈现季节性变化特征,其速率最大值均出现在夏季,最小值均出现在冬季。毛竹林土壤总硝化速率与反硝化速率随着生物质炭输入量的增加而降低。与对照相比,B5和B15处理条件下,土壤总硝化速率分别降低13.1%和17.0%;土壤反硝化速率分别降低18.6%和27.6%。  (4)在对照处理下,毛竹林土壤N2O排放通量与土壤温度、WSOC含量、MBC含量、NH4+-N含量、NO3--N含量、WSON含量、MBN含量、脲酶活性、蛋白酶活性、总硝化速率和反硝化速率均呈极显著相关性(P<0.01);B5和B15处理条件下,毛竹林土壤N2O排放通量与土壤温度、NH4+-N含量、NO3--N含量、脲酶活性、蛋白酶活性、总硝化速率和反硝化速率均呈极显著相关性(P<0.01);B5和B15处理条件下,毛竹林土壤N2O排放通量与土壤WSOC含量、MBC含量和WSON含量均呈显著相关性(P<0.05)。
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