期刊封面
不同水分条件下添加白云石对酸性水稻土有机碳(2)
添加去离子水将2种风干土水分含量调节为40%土壤最大田间持水量(Water Holding Capacity,WHC),土壤于25 ℃、避光预培养7 d,以激活土壤微生物活性。随后,分别取200和100 g土壤(干基,分别用于土壤和气体取样)至1 L培养瓶中作进一步处理。试验对2种土壤均设置添加和不添加白云石的2组处理,根据预试验结果,白云石的添加量设置为3 g/kg(分别相当于5.7、7.2×103 kg/hm2),每组处理均设3个土壤水分水平,即50%、90%和130% WHC(分别记为L、M和H),分别与稻田干燥、湿润和淹水时的土壤水分状态相对应。通过添加去离子水达到预设的土壤水分水平(对于H处理,土壤以上水层厚度约4 mm)。处理后的土壤于25 ℃、避光培养45 d。每个处理设置3个重复。培养期间,培养瓶瓶口均采用带小孔的保鲜膜覆盖,保证既可进行气体交换,又减少水分损失。
供气体取样的处理与上述处理方法相同。培养期间,每2 d通过称取培养瓶的质量、补加去离子水的方法对土壤含水量进行质量调整,以保持土壤水分稳定。
1.3 气体采样和分析
培养期间,前10 d每天采集一次气样,第11~14天每2 d采集一次气样,第15~35天每3~4 d采样一次气样,第36~45天每5 d采集一次气样。采样时,先将瓶口保鲜膜移除,保持瓶内外气体交换20 min;随后用橡胶塞封住瓶口,采用Shaaban等[20]的采样方法分别于密闭后0和1 h采用注射器采集培养瓶顶空部位气体30 mL各一份。
气样及时采用安装有火焰离子化检测器的气相色谱仪(Agilent 7890A)进行浓度测定。CO2排放通量按照杜丽君等[21]的方法进行计算。CO2累计排放量为其每天排放量的累加。
1.4 土壤采样和分析
土壤样品采集于培养的第1、3、10、17、24和45天。土壤样品主要用于分析pH值、NH4+-N、NO3?-N、DOC和微生物生物量碳(Microbial Biomass Carbon,MBC)等指标。土壤pH值采用玻璃电极法测定(土水比1:2.5)。土壤矿质氮由 1 mol/L KCl浸提,浸提液中的NH4+-N和NO3?-N浓度分别采用苯酚次氯酸盐法[22]和双波长法[23](220 nm 和275 nm)测定。土壤DOC采用去离子水提取(土水比1:5),随后用0.45 μm滤膜过滤,滤液采用TOC分析仪(Elementar,Vario TOC,德国)测定有机碳含量。土壤MBC采用氯仿熏蒸法测定[24](换算系数取kc=0.45)。
1.5 统计分析
采用两因素方差分析评价至培养结束时白云石添加、水分及二者交互作用对CO2累计排放量影响的显著性。利用皮尔逊相关分析评价土壤变量与CO2通量之间的关系。采用路径分析进一步揭示CO2通量和土壤pH值、DOC、MBC等变量间的关系。采用线性混合模型评价白云石添加、水分、培养时间及彼此间交互作用对培养期间土壤pH值、NH4+-N、NO3?-N、DOC、MBC和CO2通量影响的显著性,白云石添加、水分和培养时间均设定为固定因子。统计分析均采用IBM SPSS Statistic 20.0进行,显著性水平为α=0.05。图片均采用Origin Pro 2017绘制。
2 结果与分析
本研究在培养期间对土壤CO2和CH4排放均进行了检测,但在所有处理中均未发现明显的CH4排放或吸收。
2.1 SOC矿化速率及矿化量
由表2可知,添加白云石显著影响2种土壤有机碳矿化速率。与未添加白云石的土壤相比,添加白云石显著增加了2种土壤有机碳矿化速率,且SOC矿化速率在培养初期达到峰值,而后逐渐降低(图1a,1b)。无论是否添加白云石,M和H处理的SOC矿化速率都高于L处理。两因素方差分析结果表明,添加白云石和水分均对SOC矿化量有显著影响,但二者交互作用仅在棕红壤中显著(表3),且添加白云石对2种土壤有机碳矿化量的影响各异(图1c,1d)。添加白云石仅显著增加了棕红壤H处理的SOC矿化量;而添加白云石显著增加了红壤各处理的SOC矿化量。此外,在未添加白云石时,2种土壤M和H处理的SOC矿化速率在培养期间经历了先增加后降低过程。
表2 棕红壤和红壤中被测变量固定效应检验结果Table 2 Results of fixed effect test on measured variables in brown red soil and red soil土壤类型Soil type源 SourceSOC矿化速率SOC mineralization ratepH值pH valueDOCMBCNH4+-NNO3?-N F值F valueP值P valueF值F valueP值P valueF值F valueP值P valueF值F valueP值P valueF值F valueP值P valueF值F valueP值P value 棕红壤Brown red soil白云石(D)56.1< < 0.0015.6< 水分 (W)212.4< 0.0016.4< 0.0147.6< < 0.0013.3< 0.056.5< 0.01 时间 (T)712.1< < < < < 0.001 D × < W× T54.9< 0.0014.9< 0.018.0< 0.014.1< 0.0511.5< < 0.001 D × T34.5< < < 0.001 D × W × < < < 0.001 红壤Redsoil白云石 (D)317.6< < 水分 (W)65.0< < < < < 0.0018.3< 0.001 时间 (T)932.3< < < < < < 0.001 D×< W×T47.8< < 0.0016.5< 0.018.3< < 0.001 D×T21.3< < < < 0.001 D×W×< < 0.001
文章来源:《煤矿现代化》 网址: http://www.mkxdh.cn/qikandaodu/2021/0717/1466.html