富氮生物炭对福州平原稻田土壤铁动态与碳释放的影响

来源 :福建师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huangma2009
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中国水稻生产为世界粮食安全作出重要贡献,但同时我国稻田的碳排放对全球温室效应起着重要的作用。稻田土壤在其特殊的淹水-排干交替的田间管理方式下,土壤干湿交替变化频率较大,使其氧化还原过程频繁,以至于引起土壤环境一系列变化。铁作为土壤中动态变化较活跃的元素之一,其不断转化的过程影响着稻田土壤有机碳分解与转化。因此,探讨铁动态与碳释放的关系及其调控措施,对调整稻田管理措施与提升稻田生态效益具有重要意义。为此,本研究以福建水稻研究所吴凤综合试验基地为研究样地,研究富氮生物炭不同施加量对稻田土壤铁动态与碳释放及其关系影响。主要研究结果如下:(1)早稻田对照组、4 t/hm2和8 t/hm2富氮生物炭处理组Fe(Ⅱ)含量分别为1.79±0.13、2.13±0.12和2.37±0.12 mg/g,晚稻田对照组、4 t/hm2和8 t/hm2富氮生物炭处理组Fe(Ⅱ)含量分别为2.71±0.26、4.11±0.49和3.86±0.40 mg/g。表明不同施加量的富氮生物炭均显著促进水稻移栽前期(水田淹水期)土壤Fe(Ⅱ)含量(p<0.05)。富氮生物炭不同处理组对Fe(Ⅲ)、总铁含量影响不显著。(2)在属水平上,不同处理的稻田土壤铁还原菌群落结构组成中,早、晚稻4t/hm2和8 t/hm2富氮生物炭处理组均降低了Bacillus(芽孢杆菌属)丰度,而增加了Thiobacillus(硫化细菌属)丰度。在属水平上,不同处理的稻田土壤铁氧化菌群落结构组成中,早、晚稻4 t/hm2和8 t/hm2富氮生物炭处理组均增加了Thiobacillus(硫化细菌属)和Thermomonas(热单胞菌属)丰度,而降低了Geobacter(地杆菌属)和Sideroxydans丰度。铁还原菌中,Anaeromyxobacter(厌氧粘细菌属)、Geothermobacter、Desulfovibrio(脱硫弧菌)与土壤Fe(Ⅱ)含量显示正相关。铁氧化菌中,Pseudogulbenkiania、Pseudomonas(假单胞菌属)与Fe(Ⅲ)含量显示负相关。(3)早稻田对照组、4 t/hm2和8 t/hm2富氮生物炭处理组土壤CO2平均排放通量分别为204.16±46.10、288.23±47.89和319.69±9.51 mg·m-2·h-1,晚稻田对照组、4 t/hm2和8 t/hm2富氮生物炭处理组土壤CO2平均排放通量分别为270.48±15.81、321.56±21.45和396.65±30.13 mg·m-2·h-1,富氮生物炭的施加促进早、晚稻土壤CO2的平均排放通量,并且随着富氮生物炭施加量的增加而增加。(4)早稻田对照组、4 t/hm2和8 t/hm2富氮生物炭处理组土壤CH4平均排放通量分别为0.51±0.19、0.37±0.11和0.41±0.12 mg·m-2·h-1。晚稻田对照组、4 t/hm2和8 t/hm2富氮生物炭处理组的土壤CH4平均排放通量依次为1.19±0.10、2.80±0.10和1.78±0.24 mg·m-2·h-1。表明富氮生物炭不同施加量均降低了早稻田土壤CH4平均排放通量,而在晚稻田促进土壤CH4平均排放通量。(5)早稻田对照组、4 t/hm2和8 t/hm2富氮生物炭处理组土壤DOC含量均值分别为64.04±5.78、74.04±2.49和86.42±3.53 mg/kg。晚稻田对照组、4 t/hm2和8 t/hm2富氮生物炭处理组DOC含量均值分别为52.41±4.13、68.58±3.73和82.43±3.20 mg/kg。早、晚稻4 t/hm2和8 t/hm2富氮生物炭处理组均显著增加土壤DOC含量(p<0.05)。(6)土壤Fe(Ⅱ)含量与土壤CO2、CH4和气态总C累积释放量存在极显著正相关关系(p<0.01);Fe(Ⅲ)含量与土壤CO2、CH4和气态总C累积释放存在极显著负相关关系(p<0.01)。
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