生物质炭施用下稻田土壤有机碳组分、腐殖质组分及团聚体特征研究

【摘要】生物质炭是秸秆等生物质在完全或限氧条件下经热解炭化产生的一类高度芳香化难熔性固态物质,其农田应用已经被认为是农业固碳减排的有效措施。生物质炭不仅是土壤腐殖质芳香化结构组分的来源,同时也可促进土壤结构的改善,以综合提升土壤地力。但由于生物质炭施用量通常较高,需要一定的时间与土壤充分作用,以达到相对的稳定状态,因此,本研究以一次性施用生物质炭（0、10、20和40thm-2）3年后的水稻土为对象,采取团聚体分组和核磁共振13C-NMR方法分析,研究施用生物质炭对稻田土壤有机碳和腐殖质组分以及团聚体结构的影响,以期为生物质炭对农田固碳减排、提高农田生产力提供依据。主要研究结果如下：（1）生物质炭施用对稻田土壤有机碳及其组分有持续影响。在10thm-2、20thm-2和40thm-2的生物质炭施用水平下,显著提高土壤有机碳储量,增幅达9.15%-15.49%。施用生物质炭可稳定提高土壤总有机碳（TOC）、易氧化态有机碳（ROC）、颗粒态有机碳（POC）和微生物量碳（MBC）分别达12.75%-23.36%、12.60%～28.00%、10.88%-34.00%和7.97%～12.35%,这可能与生物质炭可改善土壤结构、促进作物生长有关,且土壤TOC与ROC、MBC极显著正相关,ROC与POC、MBC也存在极显著正相关。因此,施用生物质炭是稳定提高水稻土土壤碳储量和活性有机碳含量的有效措施。（2）生物质炭施用对土壤腐殖质结构的影响因腐殖质组分而异。施用生物质炭可显著降低胡敏酸碳含量及其烷基化程度,幅度分别达1.06%～1.48%和1.92%～2.10%,但显著增加了胡敏素碳含量,增加幅度达11.63%～46.67%,同时小麦秸秆生物质炭及其胡敏素结构均以芳香碳为主,进一步说明施用生物质炭对土壤有机碳的提高主要表现在土壤胡敏素碳含量的增加。同时13C-NMR波谱表明生物质炭可促进土壤胡敏素分子结构复杂化,疏水程度增强,有利于增强土壤有机碳和团聚体的稳定性。（3）生物质炭施用有利于土壤团聚体的稳定性。各处理土壤团聚体均以200-20μm颗粒组所占的比例最大,<2μm颗粒组所占的比例最小；施用生物质炭可增加2000-200μm的相对含量,增加幅度达6.54%-12.93%,而显著降低20-2μm和<2gm相对含量,降幅分别为1.84%-6.54%和1.00%-2.28%。各粒径团聚体中有机碳和全氮含量分布基本一致,主要存在于2000～200μm和<2μm粒径团聚体,且20和40thm-2处理可显著提高2000～200μm、20～2μm和<2μm粒径团聚体有机碳,增幅分别为11.01%～18.75%、35.62%～56.86%和38.96%～40.08%,同时施用生物质炭可显著提高200～20μm、20～2μm粒径团聚体的全氮含量分别达13.54%μm23.44%和11.31%～54.96%。有机碳主要储存在2000～20μm,且施用生物质炭可显著提高2000～200μm有机碳储量,增幅为23.51%～65.42%,但显著降低<2μm有机碳储量,说明施用生物质炭对改善土壤结构和增加土壤碳储量具有积极的作用。
【作者】付琳琳；
【导师】李恋卿；
【作者基本信息】南京农业大学，土壤学，2013，硕士
【关键词】生物质炭；水稻土；有机碳；活性有机碳；腐殖质；团聚体；

【参考文献】
[1]魏庚雨,李振勇,薛慧.利用地震属性求取剩余静校正的方法[J].石油地球物理勘探,2009,S1:10-12+167+9+8.
[2]卢小驰.中国地质大学地球科学家集团创新能力及其社会环境研究[D].中国地质大学,科学技术史,2003,硕士.
[3]李光辉.SATB1在不同侵袭潜能肝癌细胞株的表达研究[D].南方医科大学,肝胆外科,2012,硕士.
[4]马鹏辉.基于MES的机械产品装配过程中物料配送关键技术研究[D].合肥工业大学,工业工程,2013,硕士.
[5]陈晓倩.杨木预水解液中低聚糖的分离和提纯[D].齐鲁工业大学,制浆造纸工程,2014,硕士.
[6]宋松.汉代画像砖的分区与分期研究[D].吉林大学,文物与博物馆,2014,硕士.
[7]王晓鹏.中温平板SOFC中陶瓷玻璃复合密封材料的成分优化[D].华中科技大学,材料学,2013,硕士.
[8]郭丽娜.高校社科学报“名栏工程”研究[D].河北大学,传播学,2014,硕士.
[9]罗端能.提速列车餐车厨房排气装置的改进及试验[J].铁道机车车辆.2000(05)
[10]姜小朋.现行国际货币体系改革与中国的对策[D].吉林大学,世界经济,2014,硕士.
[11]吴兵,葛昭攀.分形理论在地理信息科学研究中的应用[J].地理学与国土研究,2002,03:23-26.
[12]朱建民,郝克宁.开放创新下企业技术创新能力划分及影响机理分析[J].中央财经大学学报,2014,08:106-112.
[13]吕莎莎,危晶,江峰,王邃.羧基化石墨烯对4种离子型染料的吸附脱色[J].应用化学,2013,10:1215-1221.
[14]刘静.山东省荣成天鹅湖大叶藻间小型腹足类生物调查及分子学研究[D].青岛大学,临床检验诊断学,2013,硕士.
[15]阿荣.牧区人口密度时空分异特征研究[D].内蒙古师范大学,人文地理学,2013,硕士.
[16]赖海清.基于图像检测的实时鞋底定位装置的研制[D].广东工业大学,控制理论与控制工程,2014,硕士.
[17]姜月.上海医疗卫生资源配置现状与效率研究[D].上海工程技术大学,社会保障,2012,硕士.
[18]王崇骏.济南科想空调有限公司ERP系统规划与实施研究[D].大连理工大学,工商管理,2004,硕士.
[19]唐淑贞.基于网络环境的高中语文自主学习教学模式的理论与实践[D].江西师范大学,教育,2003,硕士.
[20]熊翥.一种子波估算与反褶积的方法[J].石油地球物理勘探,1992,02:235-246+304.
[21]于荟,朱银华,刘畅,杨祝红,陆小华,冯新.新型介孔SO_4~(2-)/TiO_2固体酸的制备及其催化酯化性能[J].催化学报,2009,03:265-271.
[22]曾成锦.区域洪水资源利用竞争性评价研究[D].扬州大学,水文学及水资源,2011,硕士.
[23]陈颖.新疆服务业发展的实证分析与税收政策建议[D].新疆财经大学,财政学,2013,硕士.
[24]张彩兰.结直肠癌中CD44~+/ALDH1~+癌干细胞的临床病理学意义[D].兰州大学,病理学与病理生理学,2013,硕士.
[25]张素娟.东北三省农宅供暖能耗统计与实测分析[D].哈尔滨工业大学,供热、供燃气、通风及空调工程,2013,硕士.
[26]吴徽辉.上海房地产经纪企业发展战略研究[D].华东师范大学,政治经济学,2004,硕士.
[27]潘鑫.典型目标时域电磁散射计算及快速算法的研究[D].哈尔滨工业大学,信息与通信工程,2014,硕士.
[28]胡觅.模拟游戏对大学生英语口语水平的作用研究[D].华中科技大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[29]路强.相位差对振动钻削影响规律的研究[D].吉林大学,机械制造及其自动化,2004,硕士.
[30]季晓枫.长白山亚种林蛙蛙卵有效成分的提取及研究[D].长春工业大学,食品科学,2013,硕士.
[31]高慧祯.BGP、P1NP和β-CTx与2型糖尿病的相关性研究[D].郑州大学,内科学（专业学位）,2013,硕士.
[32]徐彩云.基于尾部变结构Copula模型的股市波动溢出效应研究[D].浙江工商大学,金融学,2013,硕士.
[33]鲍锦祥.新型建材经济效益显著[J].中国建材.1987(06)
[34]舒隽,韩冰,张粒子.市场环境下梯级水电资源有效配置的代理机制[J].电力系统自动化,2010,07:26-30.
[35]张莹.急性重症脑血管病患者入院后72小时内胃动力功能转归的临床观察[D].大连医科大学,神经病学,2012,硕士.
[36]陶福.人民调解协议研究[D].华中师范大学,法学,2012,硕士.
[37]李怀兰.旅游体验效用因素分析[D].广西大学,旅游管理,2004,硕士.
[38]齐永明.论政府对鲜活农产品流通体系建设的推动作用[D].山东师范大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[39]靳红燕.学案导学在高中英语阅读教学中的应用[D].内蒙古师范大学,学科教学（专业学位）,2013,硕士.
[40]霍续龙.华热藏区朵仓措哇山神祭祀研究[D].兰州大学,藏学,2013,硕士.
[41]曹宇斌.局部城市设计导则的导控内容和表达方式研究[D].哈尔滨工业大学,城市规划与设计,2013,硕士.
[42]魏晓静.EVA在电子信息企业绩效评价中的应用研究[D].西安科技大学,工业工程,2014,硕士.
[43]王文瑞,杨建中,唐清荣.热轧计算机管理与控制系统(下)[J].冶金自动化,2010,02:1-5+37.
[44]李静.基于语料库的英语专业学生口试错误研究[D].山西师范大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[45]烈热.隆钦绕降大师的小五明著作及文献价值研究[D].青海师范大学,中国古典文献学,2012,硕士.
[46]钟英辉.InP基HEMT器件及毫米波单片放大电路研究[D].西安电子科技大学,微电子学与固体电子学,2013,博士.
[47]周林海.中国银行湖南省分行企业网银营销策略研究[D].湖南大学,工商管理,2012,硕士.
[48]武建强.政府过程中的信用流失与重塑[D].陕西师范大学,政治学理论,2004,硕士.
[49]朱云集,马冬云,李向阳,郭天财,王晨阳.两种冠温型冬小麦籽粒蛋白质和淀粉组分积累动态[J].植物生态学报,2006,02:352-358.
[50]梁华根.质子交换膜燃料电池自增湿膜电极的制备与研究[D].华南理工大学,2013.