有机物不同添加方式对中国黑土有机碳动态及激发效应影响的机制
本研究采用室内模拟培养试验，以中国典型农田土壤吉林黑土为研究对象，探究了葡萄糖不同添加方式（单次和重复添加）对土壤微生物生物量碳氮，土壤二氧化碳释放速率和累积释放量及土壤有机碳激发效应的影响。称取相当于40g干土的鲜样装入250 mL肖特瓶。每个处理设置5次重复，试验采用两因子完全随机设计。因素(A)，包括单次和重复两种不同的葡萄糖添加方式。其中单次添加是指在实验开始时一次添加试验设置的碳添加量，而重复添加是指与单次添加等量的碳分5次添加到培养土壤中，对照处理仅添加等量的蒸馏水。因素(B)，包括5个肥力水平依次增加的黑土，分别为:土壤Ⅰ，土壤Ⅱ，土壤Ⅲ，土壤Ⅳ和土壤Ⅴ。13C的葡萄糖按土壤有机碳2％的碳添加量，以葡萄糖溶液的形式均匀的加入到培养土壤中。 结果表明，不同添加方式对SMBC产生了不同的影响。单次和重复添加处理下SMBC比对照处理分别增加22.9％和11.9％。对土壤肥力水平土壤而言，土壤Ⅳ的SMBC增加最大（比土壤Ⅰ整体上平均增加90％），其次为土壤Ⅴ（比土壤Ⅰ平均增加了83％）。在培养初期（两周），单次添加处理土壤CO2释放量大于重复添加处理，然而在整个研究阶段，重复添加处理比单次添加处理释放了更多的CO2（多15.5％）。因此，葡萄糖添加后最初两周土壤CO2释放速率最高，且不同添加方式对CO2释放速率的影响取决于土壤肥力和葡萄糖的添加次数。在培养初期（前两周）单次添加处理的土壤SMBC、CO2释放速率和累积释放量较高，其后直到第14周时，重复添加处理SMBC及碳氮矿化比单次添加较高。13C葡萄糖的不同添加方式对不同肥力水平黑土CO2释放产生了明显的影响。单次添加处理由于在培养初期一次添加大量葡萄糖，因此最初第二周和第三周释放更多CO2。重复添加处理虽然接受了等量葡萄糖，但分5次添加，因此从第五周以后其CO2释放速率较高。在本研究中释放CO2中13C丰度最高出现在重复添加处理的第六周和第九周。在研究的第六周，重复添加处理下土壤Ⅳ和土壤Ⅴ释放的CO2的13C丰度是对照处理的1.4倍和2.3倍。13C葡萄糖的添加增加了土壤中SMBC-13C的量。单次添加处理下在第三周土壤中SMBC-13C最高（为62.7mgkg-1），而重复添加处理比单次添加处理在培养试验的后几周中土壤SMBC-13C高。在葡萄糖添加方式和添加时间的交互作用下，单次添加处理和重复添加处理下土壤中SMBC-13C平均比对照处理高82.8％。对于不同肥力土壤而言，土壤Ⅳ中SMBC-13C最高（比土壤Ⅲ高52.6％），其次为土壤Ⅴ。 土壤有机碳激发效应对13C葡萄糖的添加产生积极响应。在五个肥力水平土壤中，单次添加处理在实验初始时表现较高的激发效应，比重复添加处理高38.9％。但五周以后，重复添加处理比单次添加处理产生的激发效应高46.6％。在第五周时由于没有外源有机物料的继续投入，且前期投入的物料已被微生物分解利用，因此在第五周时单次添加处理土壤有机碳表现较低的激发效应。土壤有机碳的激发效应从培养后第三周被开始分析。除了第一周，重复添加处理在其他所有时间内均表现较高的激发效应。有机物料的添加增加了土壤有机碳的激发效应。
黑土;葡萄糖;添加方式;土壤有机碳;激发效应
中国农业科学院
博士
土壤学
徐明岗
2017
中文
S155.27
69
2018-01-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）