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杨树采伐剩余物施用对土壤养分和CO2释放的影响

兰梓瑜 丁思惠 方升佐

兰梓瑜, 丁思惠, 方升佐. 杨树采伐剩余物施用对土壤养分和CO2释放的影响[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210186
引用本文: 兰梓瑜, 丁思惠, 方升佐. 杨树采伐剩余物施用对土壤养分和CO2释放的影响[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210186
LAN Ziyu, DING Sihui, FANG Shengzuo. Impacts of poplar harvesting residue additions on soil nutrients and CO2 emission[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210186
Citation: LAN Ziyu, DING Sihui, FANG Shengzuo. Impacts of poplar harvesting residue additions on soil nutrients and CO2 emission[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210186

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杨树采伐剩余物施用对土壤养分和CO2释放的影响

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210186
基金项目: “十三五”国家重点研发计划项目(2016YFD0600402)
详细信息
    作者简介: 兰梓瑜(ORCID: 0000-0002-8558-429X),从事森林培育研究。E-mail: 1152205192@qq.com
    通信作者: 方升佐(ORCID: 0000-0003-4370-4510),教授,从事森林培育研究。E-mail: fangsz@njfu.edu.cn
  • 中图分类号: S154.1

Impacts of poplar harvesting residue additions on soil nutrients and CO2 emission

  • 摘要:   目的  探索施用杨树Populus采伐剩余物对土壤养分和二氧化碳(CO2)释放的影响,为其潜在利用提供参考。  方法  以杨树树枝、树皮、树叶和水稻Oryza sativa秸秆等4种农林废弃物为生物质原料,根据杨树人工林单位面积凋落物量,以2%质量分数(以烘干土质量计)均匀混入新鲜土壤,25 ℃恒温培养箱中暗培养180 d。控制培养期间土壤含水量为田间持水量的60%。测定不同处理下土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、无机氮[铵态氮(NH4 +-N)和硝态氮(NO3 -N)]、有效磷(AP)、速效钾(AK)等质量分数以及CO2日释放速率和累积释放量。  结果  ① 4种生物质原料施用显著影响土壤微生物生物量及土壤氮磷钾的有效性(P<0.05)。相比对照,杨树树枝、树皮、树叶和水稻秸秆处理的土壤MBC质量分数分别增加了50%、31%、80%和109%,土壤MBN质量分数分别增加了54%、40%、72%和203%。施用杨树树皮和树枝土壤的NH4 +-N质量分数从大到小依次为对照、秸秆处理、树叶处理、树皮处理、树枝处理。土壤AP质量分数以树枝处理最高,AK质量分数以秸秆处理最高。②不同处理的土壤CO2日释放速率均表现为初期较快,中期逐渐减缓,后期趋于稳定。培养期间,秸秆处理的土壤CO2累积释放量最高,显著高于其他处理(P<0.05),其次为杨树树叶,不同处理间差异显著(P<0.05)。③相关性分析表明:生物质原料的性质与土壤微生物生物量、土壤养分和CO2释放量存在显著相关性。其中土壤微生物生物量与生物质原料的全氮、全磷、全钾显著正相关(P<0.05),与全碳和碳氮比显著负相关(P<0.05);土壤CO2日释放速率与土壤MBC、MBN、NH4 +-N、AP和AK均显著正相关(P<0.05),但与NO3 -N呈极显著负相关(P<0.01)。  结论  从土壤养分和环境效应综合考量,杨树采伐剩余物的施用能提高土壤有效态的氮磷钾等养分,相对减少碳排放。图3表3参47
  • 图  1  生物质原料施用对土壤微生物生物量的影响

    Figure  1  Effects of biomass material additions on soil microbial biomass in the soil

    图  2  生物质原料施用对土壤速效养分的影响

    Figure  2  Effects of biomass material additions on available nutrients in the soil

    图  3  不同处理下土壤CO2日释放速率(A)和累积释放量(B)

    Figure  3  Effects of biomass material additions on CO2 daily emission rate (A) and cumulative emission (B) in the soil during the incubation period

    表  1  供试生物质原料基本性质

    Table  1.   Basic properties of biomass materials used in this study

    生物质原料pH全碳/(g·kg−1)全氮/(g·kg−1)碳/氮
    全磷/(g·kg−1)全钾/(g·kg−1)
    树枝  6.16±0.08 b481.87±2.72 a5.53±0.21 c87.45±3.37 b0.87±0.01 b4.65±0.06 c
    树皮  5.60±0.08 c465.50±9.15 b3.70±0.14 d126.26±7.51 a0.30±0.02 d3.10±0.04 d
    树叶  5.49±0.12 c415.17±4.50 c14.07±0.26 a29.46±0.29 c0.69±0.01 c6.31±0.45 b
    水稻秸秆6.41±0.07 a417.77±4.30 c11.90±0.36 b35.16±0.83 c0.97±0.01 a19.83±0.44 a
      说明:同列不同小写字母表示不同生物质原料性质间差异显著(P<0.05)
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    表  2  生物质原料性质与土壤各指标间的相关性

    Table  2.   Correlations between properties of biomass materials and properties of soil

    土壤指标生物质原料性质
    TC1TN1C1/N1TP1TK1
    MBC −0.822** 0.846** −0.903** 0.732** 0.889**
    MBN −0.629* 0.556 −0.637* 0.655* 0.998**
    NH4 +-N 0.777** −0.904** 0.825** −0.273 −0.181
    NO3 -N −0.826** 0.733** −0.752** 0.541 0.938**
    AP −0.225 0.564 −0.692* 0.812** 0.194
    AK −0.584* 0.532 −0.632* 0.709** 0.990**
    CO2日释放速率 0.851** −0.914** 0.927** −0.610* −0.658*
      说明:*表示显著相关(P<0.05),**表示极显著相关(P<0.01)
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    表  3  施用生物质原料土壤各指标的相关性

    Table  3.   Correlations between properties of soil with biomass material additions

    土壤指标MBCMBNNH4 +-NNO3 -NAPAK
    MBN 0.630**
    NH4 +-N 0.364** 0.203
    NO3 -N −0.243* −0.152 0.265*
    AP 0.400** 0.377** 0.577** −0.120
    AK 0.737** 0.867** 0.412** −0.204 0.419**
    CO2日释放速率 0.504** 0.284* 0.267* −0.256* 0.680** 0.318**
      说明:*表示显著相关(P<0.05),**表示极显著相关(P<0.01)
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-02-24
  • 修回日期:  2021-06-30

杨树采伐剩余物施用对土壤养分和CO2释放的影响

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210186
    基金项目:  “十三五”国家重点研发计划项目(2016YFD0600402)
    作者简介:

    兰梓瑜(ORCID: 0000-0002-8558-429X),从事森林培育研究。E-mail: 1152205192@qq.com

    通信作者: 方升佐(ORCID: 0000-0003-4370-4510),教授,从事森林培育研究。E-mail: fangsz@njfu.edu.cn
  • 中图分类号: S154.1

摘要:   目的  探索施用杨树Populus采伐剩余物对土壤养分和二氧化碳(CO2)释放的影响,为其潜在利用提供参考。  方法  以杨树树枝、树皮、树叶和水稻Oryza sativa秸秆等4种农林废弃物为生物质原料,根据杨树人工林单位面积凋落物量,以2%质量分数(以烘干土质量计)均匀混入新鲜土壤,25 ℃恒温培养箱中暗培养180 d。控制培养期间土壤含水量为田间持水量的60%。测定不同处理下土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、无机氮[铵态氮(NH4 +-N)和硝态氮(NO3 -N)]、有效磷(AP)、速效钾(AK)等质量分数以及CO2日释放速率和累积释放量。  结果  ① 4种生物质原料施用显著影响土壤微生物生物量及土壤氮磷钾的有效性(P<0.05)。相比对照,杨树树枝、树皮、树叶和水稻秸秆处理的土壤MBC质量分数分别增加了50%、31%、80%和109%,土壤MBN质量分数分别增加了54%、40%、72%和203%。施用杨树树皮和树枝土壤的NH4 +-N质量分数从大到小依次为对照、秸秆处理、树叶处理、树皮处理、树枝处理。土壤AP质量分数以树枝处理最高,AK质量分数以秸秆处理最高。②不同处理的土壤CO2日释放速率均表现为初期较快,中期逐渐减缓,后期趋于稳定。培养期间,秸秆处理的土壤CO2累积释放量最高,显著高于其他处理(P<0.05),其次为杨树树叶,不同处理间差异显著(P<0.05)。③相关性分析表明:生物质原料的性质与土壤微生物生物量、土壤养分和CO2释放量存在显著相关性。其中土壤微生物生物量与生物质原料的全氮、全磷、全钾显著正相关(P<0.05),与全碳和碳氮比显著负相关(P<0.05);土壤CO2日释放速率与土壤MBC、MBN、NH4 +-N、AP和AK均显著正相关(P<0.05),但与NO3 -N呈极显著负相关(P<0.01)。  结论  从土壤养分和环境效应综合考量,杨树采伐剩余物的施用能提高土壤有效态的氮磷钾等养分,相对减少碳排放。图3表3参47

English Abstract

兰梓瑜, 丁思惠, 方升佐. 杨树采伐剩余物施用对土壤养分和CO2释放的影响[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210186
引用本文: 兰梓瑜, 丁思惠, 方升佐. 杨树采伐剩余物施用对土壤养分和CO2释放的影响[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210186
LAN Ziyu, DING Sihui, FANG Shengzuo. Impacts of poplar harvesting residue additions on soil nutrients and CO2 emission[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210186
Citation: LAN Ziyu, DING Sihui, FANG Shengzuo. Impacts of poplar harvesting residue additions on soil nutrients and CO2 emission[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210186

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