棉秆炭特性及其对灰漠土土壤有机碳矿化的效应

Characteristics of cotton stalk-char and its effect on organic carbon mineralization in grey desert soil

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摘要生物炭具有提高土壤肥力和减缓温室气体排放的作用,但其对土壤有机碳矿化的作用效应存在争议.以新疆灰漠土为研究对象,采用300℃和600℃制备的棉花秸秆炭(棉杆炭)为试材,在25℃、75％的土壤饱和含水量条件下,通过100 d的室内培养,研究了不同比例的棉杆炭添加(0、0.1％、0.5％、1.0％、2.0％和100％,以质量计)对土壤有机碳矿化的效应.结果表明:1)高温制备的棉杆炭,孔隙结构排列整齐,表面光滑,孔隙度和比表面积大,芳香化程度增强;2)棉杆炭的有机碳矿化速率与时间呈乘幂关系(P＜0.05),300℃棉杆炭相比600℃棉杆炭的累积矿化量和累积矿化率分别提高了318％和87.06％;高温炭化抑制了有机碳矿化;与对照相比,添加300℃棉杆炭增加了土壤有机碳累积矿化量(0.1％处理除外,降低了7.22％),并随棉杆炭添加量而增加,土壤有机碳累积矿化量提高幅度在3.05％-35.28％,而添加600℃棉杆炭降低了土壤有机碳累积矿化量,降低幅度为6.11％-10.79％;3)培养前期(0-20 d)300℃棉杆炭对灰漠土土壤原有有机碳矿化为正激发效应(0.1％处理除外),后期为负激发效应,整个培养期内为负激发效应;600℃棉杆炭培养前期(0-5 d)对土壤原有有机碳激发效应微小,主要表现为负激发效应.由此可见,低温制备的棉杆炭能提高土壤有机碳矿化,而高温制备棉杆炭则抑制了土壤有机碳矿化,棉杆炭添加对土壤原有有机碳矿化具有负激发效应,能够促进土壤有机碳积累.

作者唐光木 ^[1] 徐万里 ^[2] 顾美英 ^[3] 姚红宇 ^[2] 蒲胜海 ^[1] 胡克林 ^[4] 学术成果认领

作者单位中国农业大学资源与环境学院,北京100193;新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所,乌鲁木齐830091 ^[1] 新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所,乌鲁木齐,830091 ^[2] 新疆农业科学院微生物应用研究所,乌鲁木齐,830091 ^[3] 中国农业大学资源与环境学院,北京,100193 ^[4]

关键词棉杆炭灰漠土有机碳矿化激发效应

主题词炭(Charcoal)碳(Carbon)土壤(Soil)气体(Gases)中国(China)

栏目名称 研究论文

DOI 10.5846/stxb201711182057

发布时间 2019-04-26

基金项目

公益性行业(农业)科研专项经费专项 国家自然科学基金