老化玉米秸秆生物炭对碱性农田土壤氨氧化作用的影响

• 作者: 崔建国 张峰 李红艳 王朝旭 陈绍荣
• 来源期刊: 生态环境学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 生物炭 老化 氨氧化速率 氨氧化细菌
• 年，卷（期）: 2018,（1）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 31-39
• 页数: 9页
• 分类号: X71|X144
• 字数: 7388字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2018.01.05

摘要

为探明老化(自然老化、高温老化、冻融循环老化)玉米秸秆生物炭对黄土高原碱性农田土壤氨氧化作用的影响,以玉米秸秆粉末和新鲜玉米秸秆生物炭为对照,在分析不同材料基本特性的基础上,将其按2%(质量比)与土壤充分混匀,开展为期85 d的室内静态土壤培养实验,研究土壤氨氧化速率、氨氧化细菌数量、无机氮含量和pH的动态变化.结果表明,将玉米秸秆400 ℃热解制成生物炭后,其pH增大4;与新鲜玉米秸秆生物炭相比,老化作用(自然老化、高温老化和冻融循环老化)使生物炭的pH分别降低0.30、0.50和0.99,表面羧基数量分别增加0.031、0.236和0.376 mmol·g-1,比表面积分别增大3.43、2.19和0.99 m2·g-1.室内培养实验表明,碱性农田土壤的氨氧化作用主要源自微生物氧化.土壤培养1周以后(稳定期),同一采样时间点,与玉米秸秆粉末和新鲜玉米秸秆生物炭相比,自然老化、高温老化和冻融循环老化玉米秸秆生物炭均提高了土壤的氨氧化速率(分别介于95.4~138.1、112.6~152.0和137.8~167.8 nmol·g-1·h-1)和氨氧化细菌数量(分别介于3.16×105~6.65×105、3.55×105~7.06×105和3.35×105~8.01×105g-1),促进程度表现为冻融循环老化生物炭>高温老化生物炭>自然老化生物炭.在整个培养过程中,各处理土壤NH4+-N含量随培养时间延长呈降低趋势,NO3--N和NO2--N含量呈增加趋势.该研究有助于加深理解老化玉米秸秆生物炭还田对碱性农田土壤氨氧化作用的影响,对土壤氮肥生物有效性的提高有指导意义,可为生物炭在黄土高原地区的农业工程应用提供理论借鉴.