摘要：农作物秸秆等生物质废弃物生物质炭的农田施用可作为提高土壤质量及固碳减排一项重要技术，本研究以一次性施入生物质炭三年并长期种植玉米的棕壤为研究对象，通过室内培养实验，设置不同培养条件，分析生物质炭的田间施用对玉米地土壤有机碳矿化、微生物生物指标的影响，以期为全面评价中国农田生态系统碳排放和促进温室气体减排提供依据。结果表明，随培养时间的延长，有机碳的矿化速率逐渐下降，施用生物质炭显著降低了土壤有机碳的平均矿化速率及累积矿化量；一级动力学方程较好的描述了土壤有机碳的累积矿化动态，总体看来施用生物质炭显著降低了潜在矿化率；施用生物质炭降低了土壤呼吸温度敏感系数；同时降低了土壤的微生物熵和微生物代谢熵。因此施用生物质炭是提高旱地土壤的有机碳的稳定性的有效措施。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 实验地点概况与实验设计2
1.2 土壤样品采集和分析方法2
1.2.1 土壤样品的采集2
1.2.2 土壤样品的室内培养2
1.2.3 微生物生物量碳的测定3
1.2.4 其它基本项目的测定方法3
1.2.5 土壤有机碳矿化动力学3
1.2.6 土壤有机碳矿化的温度系数（Q10）3
1.3 数据处理4
2 结果与分析4
2.1 不同处理条件下玉米地土壤有机碳矿化的影响4
2.2 不同处理条件下对土壤微生物指标的影响8
3 讨论 9
4 结论 11
致谢11
参考文献11
生物质炭施用对玉米田土壤有机碳矿化的影响
引言
引言
土壤有机碳库是陆地生态系统中最大的碳库，其有机碳的稳定性对全球温室气体的排放有着重大影响[13]。生物质炭是限氧条件下，生物质热裂解的产物，具有高度的稳定性，施用生物质炭不仅可以改良土壤性质，提高土壤肥力，还能减缓温室气体排放，因此国内外把在土壤中施用生物质炭视为有效的土壤改良及碳封存技
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术[47]。生物质炭对农田温室气体的排放不仅受生物质炭种类，施炭量土壤有机碳含量的影响，还与应用土壤类型密切相关[8]。故开展生物质炭对华北旱地土壤二氧化碳释放影响的研究，对全面阐释生物质炭作用于农田温室气体排放机理具有重要指导意义。
近年来，随着生物质炭研究的深入，生物质炭对土壤有机碳积累及分解的影响日益受到关注，如有学者采用室内培养试验，研究了生物质炭种类、土壤性状和氮肥施用对红壤有机碳矿化及其组分的影响，发现添加生物质炭后红壤中有机碳的矿化速率随添加生物质炭制备温度的增加而下降[9]。还有学者过模拟淹水土壤环境,向水稻土中施加质量分数为0、2%、5%、8%的生物质炭,分析生物质炭的输入及其不同施炭量对淹水土壤有机碳矿化和二氧化碳释放的影响,结果表明,生物质炭的输入提高土壤的稳定性碳库,并显著降低土壤有机碳的矿化速率[10]。
目前关于生物质炭对农田温室气体排放影响的研究多集中在稻田土壤，对旱田土壤有机碳矿化的影响则鲜见报道。因此，本研究已一次性施入生物质炭三年的旱地土壤为研究对象，研究不同温度及水分条件下生物质炭施用对旱地土壤有机碳矿化的影响，探讨生物质炭对旱地土壤有机碳矿化影响的机制，为生物质炭施用下的土壤碳管理提供理论参考。
1 材料与方法
1．1 试验地点概况及试验设计
试验地位于山东农业大学农场(36°10′N，117°09′E)，该地区属于暖温带半湿润季风气候区，年平均气温13℃，年平均降水量697mm，无霜期平均195 天；供试土壤为棕壤，种植作物为玉米，品种为郑单958，种植密度600000株•hm2，行距60cm。生物质炭的用量为：0，20，40 t•hm2（分别记为C0，C20 ,C40）。过磷酸钙(P2O5：90 kg•hm2）和硫酸钾(K2O: 180 kg•hm2)用于基肥，尿素(N: 225 kg•hm2)用于追肥，其中40%用于拔节肥，60%用于大口期肥。2011 年播种前把生物质炭翻耕到土壤里后耙平使之与土壤混匀。小区面积24 m2（4 m×6 m），随机区组设计，每个处理三个重复，共9个小区。生物质炭购买于河南省三利新能源有限公司，为小麦秸秆在350~550℃限氧热解后的固体产物。供试土壤和生物质炭的基本性质见表1。
表1供试土壤及生物质炭的基本性质
Table1 Agrochemical characters of the soil tillage layer
有机质
全氮
速效磷
容重
表面积
阳离子交换量
Organic carbon
Total N
Available P
Density
CEC
（gkg1）
（gkg1）
（mgkg1）
(gcm3)
( m2g−1)
(cmolkg1)
土壤
16.47
0.69
89.21
1.56
/
/
Soil
生物质炭
467
5.9
55.18
0.65
8.92
20.8
Biochar
1．2 土壤样品采集和分析方法
1．2．1 土壤样品采集
土壤样品采自玉米收获之后的耕层土壤(0－20cm)，使用荷兰Eijkelkamp 公司生产的不锈钢铲采集原状土样，剔除可见的植物残体和石块后，风干后进行进行基本性质的测定。
1．2 .2土壤样品的室内培养
将不同施炭量处理的土样风干过2mm筛，称重20g于广口培养瓶中，向瓶中加入定量蒸馏水调节土壤含水量为25%、50%、75%的田间持水量，25℃条件下进行室内密闭培养，培养瓶用硅胶塞密封，硅胶塞内插入直径5 mm的TurfIon小管，管上方再套一根带塞的小管作气样采集口。把密封好的培养瓶放入恒温箱(Srmghai CIMO Medical Instrument Manufacturing Co．Ltd．。Shanghai，China)de，于黑暗条件下培养28天，每个土壤样品设置3个重复，同时做不加土壤的培养瓶作为对照。培养的第1，2，3，4，5，6，7，8，10，12，14，16，18，20，22，25和28天采取0．25 ml样品，抽取气体样品时，用针孔注射器通过硅胶塞上的采集口采气。每次抽完气样后，拔下硅胶塞，充入高纯空气(300 rnVrnin)10分钟以驱瓶内气体，接着通过称重法补充土壤水分，盖上硅胶塞，而后再放入培养箱中。所采集的气体样品采用Agilem公司GC．4890D气相色谱仪测定，仪器采用FID检测器和PorapakQ柱，工作条件：柱温35℃，气体流速分别是载气N2 30 mL／min，H2 45 mL／min，空气400 mL／min。

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