生物质炭对湿润铁铝土氮转化迁移的影响及机理研究

生物质炭(biochar)是由生物质在完全或部分缺氧的情况下经高温裂解、去除混合可燃气体和焦油后得到的一类高度芳香化难熔性固态物质，它孔隙结构发达、比表面积巨大，输入土壤中不仅可提高土壤稳定碳库，改善土壤物理、化学和生物性质，减少土壤温室气体排放和养分淋失，还对土壤氮转化迁移有一定的影响。.目前国际上的相关研究多是生物质炭对土壤中氮转化迁移过程中某一转化阶段的研究，且以不同性质和数量的生物质炭在不同土壤、气候等条件下进行的，难以系统的说明生物质炭对土壤氮迁移转化的影响及其机理。国内有关生物质炭在土壤中的应用研究刚刚起步，未见生物质炭输入条件下海南湿润铁铝土中氮的迁移转化机理研究的相关报道。本项目拟以甘蔗渣在不同条件制得的生物质炭为试验材料，全面系统地分析不同性质和数量的生物质炭对湿润铁铝土中氮的转化迁移的关系，揭示生物质炭对土壤氮转化迁移的影响及机理，为生物质炭的相关科研与应用提供依据。

研究结果表明：三种甘蔗渣炭的高炭土比处理土壤全N含量高于中、低炭土比处理和对照，不同温度炭同炭土比处理土壤全N含量之间差异不显著。在施肥后的前期阶段，三种炭的高炭土比处理土壤NH4+-N含量高于中、低炭土比处理及对照，随着时间的推移，同种炭的不同处理土壤NH4+-N含量之间差异逐渐缩小，直至差异不显著。生物质炭降低了土壤NO3--N含量。500℃炭处理的土壤NO2--N含量比300℃和700℃炭相应处理高。高炭土比处理的土壤对减少NO3--N淋溶量效果显著，不同生物炭之间差异不显著显著。各处理有机氮含量之间差异不显著。500℃和700℃炭处理对土壤微生物量氮含量有显著的提升作用；三种炭同炭土比处理的土壤微生物量氮含量随制炭温度的升高而显著升高。在不施肥的情况下, 三种生物质炭的施入均抑制了土壤氨气的挥发。在施肥的条件下,高量生物炭加大了氨气前期的挥发速率。施肥初期，生物质炭抑制了土壤N2O排放，而在中后期土壤水分含量较高的情况下，生物质炭加大了土壤N2O排放，且土壤N2O排放随着制炭温度的升高而增强。生物质炭提高了空心菜产量，且产量与空心菜中的含氮量呈正相关。所有处理中，相同炭土比土壤脲酶活性与制炭温度成负相关。土壤脲酶活性随500℃、700℃炭的加入量的增加而降低；300℃炭的所有炭土比处理土壤脲酶活性之间差异均不显著。相同炭化温度不同炭土比土壤蔗糖酶活性均随炭土比的增加而显著增加,其它处理土壤蔗糖酶活性与炭化温度呈正相关。高炭土比土壤过氧化氢酶活性显著高于对照。中、高炭土比处理的土壤过氧化氢酶活性随与碳化温度升高而增强。所有处理土壤硝酸还原酶活性均显著低于对照。土壤pH随着炭化温度和炭土比的升高而升高, 高炭土比处理均显著提高了土壤CEC含量。中、高炭土比处理显著降低了土壤容重，并显著增加了土壤孔度。.分析认为，由于高炭土比处理对N的吸附性和对土壤通气性、含水量、土壤酶活性、微生物等的影响，最终影响N的转换和迁移，从而显著提高了土壤全N、NH4+-N、微生物量氮含量、增加N向作物中的转移，降低土壤NO3--N含量、以及减少NO3--N淋失，显著影响土壤氨气的挥发、抑制了土壤N2O排放。