[目的]生物炭还田已经成为培肥土壤的重要农艺措施之一,研究生物炭还田对黑土各粒径水稳性团聚体中有机碳的分配,以及对不同密度组分有机质化学结构的影响,以深化认识施用生物炭增加农田土壤固碳潜力的机理.[方法]选取中国科学院海伦农业生态实验站内长期定位试验中施用化肥(−BC)和化肥配施生物炭(+BC) 的两个处理,采集土壤样品以常规方法分析了有机质总量,并将土壤样品分离为>2 mm、2～0.25 mm、0.25～0.053 mm和 <0.053 mm 4个粒级水稳性团聚体,测定其中的有机碳含量.将土壤样品中的有机质分为游离态轻组(free light fraction, LF)、闭蓄态轻组(occluded light fraction, OF)和矿物结合态组(mineral-associated fraction, MF) 3个密度组分,利用元素分析仪和傅里叶红外光谱技术分析了有机碳含量和化学结构.[结果]与−BC处理相比,+BC处理的土壤有机质含量增加19.72％,密度组分中LF和OF有机质含量分别增加了73.50％和192.66％,团聚体>2 mm和2～0.25 mm两个粒级的有机质含量分别显著增加了12.54％和21.35％.土壤中除芳香族C=C和羰基C=O相对丰度分别减少了18.18％ 和21.95％ 以外,其他官能团均增加,−CH/C=C和−CH/C=O值分别增加66.67％和62.11％;在>2 mm团聚体中,脂肪族−CH的相对丰度增加了55.11％,芳香族C=C减少17.06％,致使>2 mm团聚体中的−CH/C=C和−CH/C=O值增加;在<0.25 mm粒级中,芳香族C=C相对丰度增加27.63％～49.83％,脂肪族−CH减少了16.58％～20.80％,致使−CH/C=C和−CH/C=O值下降.在>2 mm的团聚体中—CH/C=C和CH/C=O值的增幅最大.此外,与−BC相比,+BC处理各密度组分中脂肪族−CH和芳香族C=C相对丰度均增加,其中OF组分中增幅分别达125.74％和29.06％,−CH/C=C值增加了74.19％.[结论]施用生物炭增加了黑土有机质含量,促使土壤特别是大团聚体中的有机质结构趋于脂肪化,促进了微团聚体中有机质的稳定性.闭蓄态轻组中脂肪族−CH的相对丰度增幅最大,有利于促进有机质活性的增强,加快土壤有机质的周转更新.
国家科技期刊平台
NSTL
万方数据
维普
