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近年来,随着温室效应的日益严重,全球碳循环受到更加广泛而深入的关注,土壤碳库是全球最大的陆地碳库,由于其巨大的贮量,发生较小的变化都会对全球碳循环产生巨大的影响。为了稳定土壤碳库,学者们提出了将生物质炭施入土壤。但是,目前关于生物质炭的土壤环境效应的研究仍较为匮乏,为此,本文选用生物质炭为主要研究对象,首先研究了生物质炭施入土壤后对土壤有机碳矿化和腐殖质组成的影响,其后探讨了生物质炭与土壤中易矿化的活性有机物质之间的相互作用,并在此基础上研究了生物质炭降解过程中形成的“降解层”对生物质炭环境效应的影响。本文的主要研究结果如下: (1)土壤中添加不同温度制备的生物质炭培养400d后,土壤有机碳的含量都有不同程度的增加。添加生物质炭土壤的CO2累积释放量随生物质炭热解温度升高而降低,且添加高温(=400℃)制备生物质炭的土壤CO2累积释放量低于对照土壤。添加低温(<400℃)制备生物质炭增加了土壤腐殖酸和胡敏酸含量,而添加高温(=400℃)制备生物质炭的土壤其腐殖酸和胡敏酸含量的变化不显著。另外,添加生物质炭后,土壤H/F皆未发生显著变化,而胡敏酸的E4/E6值则在添加200℃和250℃制备的生物质炭时显著高于其他处理,添加500℃和600℃制备的生物质炭时显著低于其他处理。 (2)生物质炭的制备过程中会混入醋液、焦油等复杂性物质,有必要对其进行清洗。将通过洗涤处理后的生物质炭与活性有机物质(葡萄糖、氨基酸)在室温条件下共同培养110天,结果发现经过不同洗涤处理的生物质炭累积矿化速率及矿化量皆存在差异,意味着洗涤方式能够影响生物质炭的表面性状,进而对其矿化行为产生影响。此外,生物质炭与浓度不同的葡萄糖、氨基酸共培养时,均存在培养初期CO2累积释放量高于活性有机物质单独培养处理,后期则反之的现象,表明生物质炭与活性有机物质之间的相互作用在培养初期表现为促进矿化,后期则为保护机制。而不同生物质炭对浓度相同的葡萄糖、氨基酸保护程度存在差异,且同一种生物质炭对不同浓度的葡萄糖、氨基酸的保护程度也各有差异,这意味着生物质炭表面性质、活性有机物质的浓度和种类均对两者的相互作用有一定影响。利用Zimmerman文献中的方程估算生物质炭的半衰期,所得结果进一步论证了上述观点。 (3)研究发现生物质炭在降解过程中,能够形成与环境相适应的“降解层”,“降解层”的形成可能对生物质炭的矿化有一定抑制作用,在有外源活性有机物质存在时,这种现象同样存在,但是无“降解层”的生物质炭与谷氨酸共培养一段时间后,两者之间表现为相互刺激矿化。