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油茶饼粕生物炭和有机肥对土壤酶活性的影响

媒体:森林与环境学报  作者:森林与环境学报
专业号:森林食品资讯 2019/6/18 9:51:35

土壤酶活性表征土壤微生物活性水平、有机质积累和土壤水肥转化和迁移能力, 而土壤养分含量和孔隙结构是影响土壤酶活性的重要因素。通过室内培养试验发现:300 ℃生物炭比600 ℃生物炭对土壤酶活性的促进作用更强。和600 ℃生物炭相比,300 ℃生物炭拥有更丰富的碳氮含量和较大比表面积,施入土壤后可以快速提高土壤的肥力,且其疏松多孔的结构特点对土壤养分的吸附性较强,能够为土壤微生物提供栖息繁殖的微环境,增加土壤中微生物数量和活性,间接提高红壤和紫色土的酶活性。同时生物炭灰分含量随着热解温度升高而增加,钾、镁、钙等元素以氧化物或碳酸盐形式储存于灰分中, 使生物炭表面碱度随温度升高而升高,因此施加600 ℃生物炭的土壤pH值高于300 ℃生物炭,乔继杰等研究表明土壤蔗糖酶和磷酸酶与pH值呈显著负相关,所以pH值可能是导致300 ℃生物炭对土壤酶活性的促进作用高于600 ℃生物炭的一个主要因素。

研究结果表明:添加有机肥对土壤酶活性的提升幅度小于300 ℃生物炭处理,但高于600 ℃生物炭处理。在紫色土中,相比其他处理,添加有机肥对酸性磷酸酶的促进作用明显较强。添加有机肥可以提高土壤中碳和氮的含量,改变土壤微生物区系,刺激微生物活动,间接提高土壤酶活性。另外有机肥中丰富的胶体物质,以及有机质与土壤的交互作用有利于改善土壤生态环境,新的碳源和氮源促使土壤微生物区系组成发生变化,进而提高土壤酶活性。红壤和紫色土均为酸性土,土壤中的铁、铝活性较高,易与土壤中的磷结合形成铁磷和铝磷。试验中,添加生物炭和有机肥对红壤pH值和有机质的促进效果更强,有机质能够分解有机酸,从而活化土壤中的磷元素。土壤pH值的提高又可以降低土壤中铁、铝活性,提高磷的有效性,而土壤磷元素与土壤磷酸酶活性关系密切。另一方面可能是因为红壤本身养分含量较低,生物炭和有机肥本身含有的养分含量可以成为肥料从而提高红壤的肥力。

统计分析结果表明:红壤和紫色土中脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶的活性均与土壤有机质呈显著正相关。土壤有机质为土壤微生物提供碳源和氮源,且有机质可以促进土壤中大小孔隙的形成,为微生物提供充足的氧气和水分,大量研究已经证明了有机质对土壤中酶的活性具有促进作用。本研究中施用生物炭和有机肥均能有效提高土壤的有机质含量,且添加300 ℃生物炭对土壤有机质的贡献率高于添加600 ℃生物炭,这是因为高温热解条件下生物炭的碳损失较高,而300 ℃生物炭较高的碳氮含量为土壤微生物生长提供充足的营养物质,从而保持较高的微生物活性, 更有效地提高土壤中各类酶的含量。红壤中3种酶活性与紫色土中脲酶和酸性磷酸酶均与土壤可溶性有机碳呈显著正相关。

KALBITZ等认为外加碳源和土壤中的微生物均可以成为土壤中可溶性有机碳的来源,且土壤中的可溶性有机碳具有水溶性和分子量小的特点,可以为土壤微生物的新陈代谢提供能量、碳源和氮源,活跃微生物,提高土壤酶活性。试验结果表明添加300 ℃生物炭对土壤中可溶性有机碳含量的促进作用显著高于添加600 ℃生物炭的土壤,这可能是添加300 ℃生物炭对土壤酶活性的促进作用更强的一个主要因素。

与有机肥相比,添加生物炭更好地提高了土壤全碳、全氮、全磷含量和pH值,并且高温生物炭的促进作用更明显。培养结束后,各施肥处理对红壤酶活性的促进作用普遍高于紫色土。施加300 ℃生物炭和有机肥对酶活性的促进作用优于施加600 ℃生物炭。有机质和可溶性有机碳是影响红壤和紫色土酶活性的主要影响因子。

 

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