生物质炭添加对亚热带森林土壤可溶性碳、氮含量的影响

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1、2018届研究生硕士学位论文分类号：学校代码：10269密级：学号：51153903024EastChinaNormalUniversity硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目：生物质炭添加对亚热带森林土壤可溶性碳、氮含量的影响院系：生态与环境科学学院专业：生态学研究方向：恢复生态学指导教师：王希华教授学位申请人：薛生桂2018年5月29日DissertationfortheMasterDegreein2018StudentID:51153903024Universitycode：10269EastChinaNorma

2、lUniversityTitle:EffectsofbiocharadditiononsoillabileCandNcontentsinasubtropicalevergreenforestDepartment：EcologicalandEnvironmentalSciencesMajor：EcologyResearchDirection：RestorationEcologySupervisior：Prof.WangXihuaCandidate：XueShengguiMay,2018,Shanghai,China华东师范大学学位论文原创性声明

3、薛生桂硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称单位备注周小奇研究员华东师范大学主席张健研究员华东师范大学委员沈国春副教授华东师范大学委员华东师范大学硕士学位论文摘要摘要生物质炭是生物质在完全或部分缺氧条件下高温裂解形成的含碳丰富的固体物质，具有较高的孔隙度，大部分生物质炭富含营养元素。生物质炭作为土壤改良剂，能改善土壤结构和促进植物生长和降低温室气体的排放，已被广泛应用于农田生态系统。在森林生态系统，生物质炭主要用来促进植物的生长和土壤固碳，但生物质炭在亚热带森林生态系统中对土壤碳库和养分循环的影响所知甚少。土壤可溶性有机碳、氮含量是土壤碳、氮

4、循环中最活跃的部分，是植物生长重要的养分来源。在本论文中，我们于2013年4月在浙江天童亚热带森林进行生物质炭添加的长期定位试验，设置了3个处理，即对照组（0tha-1），低炭组（10tha-1）和高炭组（30tha-1），每个处理5个重复。生物质炭添加4年后，通过季节性采集土壤样品（2016/9-2017/9），测定了土壤理化性质（含水量、pH）、总碳（TC）、总氮（TN）、总磷（TP）、可溶性有机碳、氮含量以及无机氮（硝态氮（NO-+3-N）、铵态氮（NH4-N））。土壤可溶性有机碳、氮分析采取了两种提取方法，即可提取有机碳氮（EOC和E

5、ON）和微生物生物量碳氮（MBC和MBN）。此外，我们分析了连续4年的优势植物种相对生长速率（2013-2016年），并在室内培养测定了土壤温室气体排放速率（CO2、CH4、N2O）。主要研究结果如下：（1）生物质炭添加显著增加了土壤含水量、TC、碳氮比、碳磷比和NO-3-N含量，而土壤pH值、TN、TP、氮磷比和NH+4-N含量在不同处理间没有显著差异。（2）生物质炭添加对土壤可提取有机碳、氮（EOC、EON）和土壤微生物生物量碳、氮（MBC、MBN）没有显著影响。综合分析了4次季节性土壤样品的分析结果，发现与对照组相比，EOC在低炭组和高

6、炭组分别增加了6.7%和7.6%，EON分别降低了11.6%和10.4%；MBC分别增加了59.4%和44.7%，MBN在低炭组降低了2.2%，而在高炭组增加了7.4%。（3）生物质炭添加对样地内优势种（金钱松和浙江楠）基径相对生长速率、株高相对生长速率和材积相对生长速率都没有显著的影响。相对于对照组，金钱I华东师范大学硕士学位论文摘要松材积相对生长速率在低炭组和高炭组，分别增加了2.9%和1.9%；而浙江楠材积相对生长速率则分别降低了4.7%和0.7%。（4）生物质炭添加对土壤温室气体CO2，CH4，N2O和二氧化碳当量（CO2-e即CO2

7、+CH4+N2O）的排放速率虽然没有显著影响，但与对照组相比，CO2排放速率在低炭组和高炭组分别降低了33.9%和25.9%，CH4氧化吸收速率分别降低了23.2%和11.6%，N2O分别降低了29.1%和26.8%，CO2-e分别降低了26.5%和26.8%。综上所述，生物质炭添加提高了亚热带森林土壤可溶性有机碳、氮含量，并降低了土壤温室气体排放，但在不同处理间没有显著差异。可能的原因是本地区降水量大（年均降雨量达到1374.7mm），生物质炭添加显著增加了土壤含水量，形成局部的厌氧环境，可能抵消了生物质炭对土壤可溶性有机碳、氮含量的促进作

8、用。我们的研究结果为生物质炭添加在亚热带森林生态恢复和固碳减排中的应用提供了一定的经验借鉴。关键词：生物质炭、可溶性有机碳、可溶性有机氮、温室气体、亚热带森林II华