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不同水分条件下添加白云石对酸性水稻土有机碳(5)
3.2 土壤性质对有机碳矿化的影响
培养期间,棕红壤各处理的有机碳矿化量均高于红壤相应处理,这可能与2种土壤本身的理化性质差异有关。棕红壤有机碳含量显著高于红壤,且培养期间前者DOC含量也高于后者,表明棕红壤可以提供更多的碳底物供微生物利用,从而产生更高的有机碳矿化量。此外,相关分析结果表明,红壤中CO2通量与NH4+-N显著正相关,但在棕红壤中呈负相关且不显著。该结果也可能与2种土壤本身的性质差异有关。红壤TN含量显著低于棕红壤,导致其氮矿化产生的NH4+-N含量低于棕红壤;另外,红壤黏粒含量显著高于棕红壤,黏粒含量高的土壤对NH4+-N吸附能力更强,从而降低了土壤NH4+-N的生物有效性。常可等[37]对红壤吸附NH4+-N的研究表明,土壤粒度越小,其对NH4+-N的吸附作用越强。以上两个方面可能导致红壤NH4+-N含量相对缺乏,对SOC矿化产生限制作用。
相较于湿润条件,2种土壤有机碳矿化对淹水条件的响应各异,这可能与2种土壤质地差异有关。红壤黏粒含量显著高于棕红壤,黏粒含量高的土壤具有更大的表面积与电荷密度,对有机质的吸附能力更强,且可与土壤中大分子有机物质(如腐殖质)形成结构较稳固的无机-有机复合体[38],从而降低其微生物活性和底物含量,导致淹水条件下红壤有机碳矿化量低于湿润条件。
综上所述,淹水增加了土壤DOC含量,提高了土壤微生物可利用碳含量。然而淹水条件是否导致SOC矿化量高于湿润条件依赖于土壤质地。在田间条件下,影响SOC矿化的因素多而复杂。因此,有必要深入研究淹水条件下SOC矿化量高于湿润条件这一现象。中国南方稻田面积大,由于长期耕作和培肥,形成了大面积具有较高肥力的土壤[34]。如果淹水条件下SOC矿化量高于湿润条件的现象在实际中得到证实,这将从根本上转变人们对湿润和淹水条件下SOC矿化速率和矿化量的认识,并影响到人们对稻田土壤中元素循环和温室气体排放的正确评价。因此,对这种现象的研究具有十分重要的理论和现实意义。
3.3 酸性土壤添加白云石的适宜水分条件
本研究从土壤pH值提升效果和SOC矿化量(土壤碳损失量)两个方面综合评价白云石改良酸性土壤的效果。在土壤pH值6.5左右时植物必需的大多数养分具有最高的有效性[39],因此,本研究及以往的其它研究将pH值6.5作为石灰改良酸性土壤的目标值[29]。研究结果表明,在50%、90%和130% WHC条件下添加白云石,培养期间棕红壤的平均pH值分别为6.4、6.6和6.8,而红壤的平均pH值分别为6.6、6.9和7.0。可见,在较低水分条件下(50% WHC)添加白云石即可使土壤pH值达到或接近目标值。SOC的固持有利于保持土壤肥力,并对缓解全球变暖具有重要意义[40]。因此,酸性土壤改良过程中还应关注SOC损失问题,尽量减少土壤碳损失量。本研究结果表明,在较高土壤水分条件下(90%和130% WHC)添加白云石,2种土壤碳损失量比低水分条件下(50% WHC)高127%~167%,即在较低水分条件下(50% WHC)添加白云石所带来的土壤碳损失最低。根据上述综合评价可知,当酸性土壤的水分含量较低时(50% WHC)添加白云石较适宜。
4 结 论
文章来源:《煤矿现代化》 网址: http://www.mkxdh.cn/qikandaodu/2021/0717/1466.html