沼液中對(duì)土壤釋放的影響

辜 旭，湯逸帆,2，申建華，朱詠莉,2*

(1.南京林業(yè)大學(xué)生物與環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210037；2.南京林業(yè)大學(xué)，南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210037；3.中糧肉食(江蘇)有限公司，江蘇 東臺(tái) 224200)

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集及培養(yǎng)液配置

供試土壤采自江蘇省東臺(tái)市黃海原種場(chǎng)(120°53′59′′E，32°38′23′′N(xiāo))。該區(qū)域處于暖溫帶和亞熱帶過(guò)渡區(qū)，年均降水量1 061 mm，年均氣溫15.0 ℃。土壤為粉砂質(zhì)壤土，pH8.14, 可溶性鹽濃度(EC值)為1.28 mS/cm，總有機(jī)碳含量(TOC)7.68 g/kg,全氮含量(TN)0.76 g/kg，全磷含量(TP)0.80 g/kg，土壤組成中含0.8%黏粒(粒徑<0.002 mm)、85.5%粉粒(0.002 mm≤粒徑<0.02 mm)、13.7%砂粒(0.02 mm≤粒徑<2 mm)。以四分法多點(diǎn)采集0～20 cm土層土壤，風(fēng)干后過(guò)2 mm篩，備用。

1.2 土壤培養(yǎng)及樣品CO2釋放的測(cè)定

1.3 CO2釋放速率與積累量計(jì)算

采用安捷倫7890A型氣相色譜儀測(cè)定氣樣中CO2的含量，標(biāo)準(zhǔn)氣(595669#)由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院提供，平衡氣體為N2，CO2含量為7.12×10-7mg/m3[16]。土壤CO2釋放速率[v，mg/(kg·h)]與累計(jì)釋放量(Ra，g/kg)計(jì)算如式(1)—(4)。

(1)

式中：C為氣體的質(zhì)量濃度，mL/m3；C′為氣體體積濃度，mg/m3；M為氣體的分子質(zhì)量；P為大氣壓，Pa；22.4為標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣平均摩爾體積；t為環(huán)境溫度，℃。

(2)

式中：v為CO2釋放速率，mg/(kg·h)；C2為富集2 h后CO2含量，mg/m3；C1為富集前CO2含量，mg/m3；V為培養(yǎng)瓶體積，mL；m為培養(yǎng)瓶中土壤質(zhì)量，g。

R=v×24×10-3;

(3)

(4)

式中：R為CO2日排放量，g/kg；Ra為培養(yǎng)期CO2累計(jì)釋放量，g/kg；Ri和Ri+1分別為第i次和第i+1次測(cè)定時(shí)CO2日排放量，g/kg；N為相鄰兩次檢測(cè)間隔時(shí)間，d；Rfrist為第1次測(cè)定時(shí)CO2的日排放量，g/kg；ilast、ifirst分別指最后一次和第1次測(cè)定。。

1.4 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 沼液處理下土壤CO2釋放速率與累計(jì)釋放量

沼液處理對(duì)土壤CO2釋放的影響見(jiàn)圖2。由圖2A可見(jiàn)，BS處理下，土壤CO2釋放速率在2 h～30 d迅速下降，從36.6降到2.7 mg/(kg·h)。比較而言，BS-B處理下土壤CO2釋放速率在2 h～1 d有小幅的上升，從4.8增加到9.3 mg/(kg·h),3 d后降至5.5 mg/(kg·h)，5 d后逐漸穩(wěn)定，30 d時(shí)為1.9 mg/(kg·h)。W+B處理下土壤CO2釋放速率在2 h后達(dá)到最高[12.0 mg/(kg·h)]，此后迅速下降，5 d后降至1.7 mg/(kg·h)，此后下降緩慢，15～30 d穩(wěn)定在0.6 mg/(kg·h)左右。W處理下土壤CO2釋放速率在培養(yǎng)期內(nèi)的變化為0.2～1.6 mg/(kg·h),CO2累計(jì)釋放量9.2 g/kg。培養(yǎng)期間，土壤CO2累計(jì)釋放量表現(xiàn)為BS(193.0 g/kg)> BS-B(197.8 g/kg)>W+B(54.5 g/kg)> W(34.4 g/kg)(P<0.05)(圖2B)，且BS處理下CO2釋放量是BS-B與W+B兩處理之和的1.6倍。

2.2 沼液處理下土壤及上覆水和濃度的變化

2.3 沼液處理下土壤和上覆水與對(duì)CO2釋放的影響

表3 不同處理下CO2釋放速率與上覆水及土壤性質(zhì)之間的相關(guān)性

3 討 論

另外，土壤-上覆水系統(tǒng)中微生物的呼吸作用也是CO2釋放的途徑之一。Nielsen等[18]研究結(jié)果表明了施用沼液在幾周內(nèi)可促進(jìn)微生物的活性，這預(yù)示著土壤微生物活性得到改善。然而，Thomsen等[28]研究發(fā)現(xiàn)，沼液會(huì)降低土壤微生物活性；但Risberg等[29]研究認(rèn)為沼液施加到土壤后并不對(duì)微生物活性產(chǎn)生顯著影響?？梢?jiàn)，目前有關(guān)沼液施用對(duì)微生物活性的影響并無(wú)一致性的結(jié)論，可能與沼液的施用量、土壤性狀、作物的影響以及采樣時(shí)間等的差異有關(guān)。因此，沼液施用通過(guò)影響微生物呼吸作用進(jìn)而對(duì)CO2釋放的作用和貢獻(xiàn)還需要進(jìn)一步探討。