重金属污染水稻土中添加生物质炭对土壤有机碳矿化的影响
采集苏南地区不同程度重金属污染条件下的水稻土，利用室内矿化培养试验中土壤CO2排放的动态变化来研究添加外源有机物对重金属污染土壤有机碳矿化作用的影响。结果表明在为期60d的室内矿化培养实验中，前7d土壤呼吸速率较高，并且这一阶段重金属对土壤呼吸速率的影响最大。外源生物质炭由于含有部分可溶性有机碳，分解较快，在培养前期就能被微生物分解利用，因而提高了土壤CO2释放速率，促进了土壤有机碳的矿化。此外，污染土壤中重金属的大量积累可减弱有机物质的矿化速率，增加土壤有机质的积累。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言（或绪论）1
1材料与方法2
1.1研究区概况2
1.2试验材料2
1.3试验方法2
1.3.1供试土壤基本性质测定2
1.3.2供试土壤重金属含量测定2
1.3.3重金属污染水稻土室内有机碳矿化培养试验2
1.3.4人为添加不同程度重金属污染下有机碳矿化的培养试验2
1.4数据处理3
2结果与分析3
2.1不同浓度重金属污染条件下生物质炭的添加对土壤有机碳矿化的影响3
2.2生物质炭添加对不同浓度重金属污染土壤中有机碳矿化的影响5
3讨论6
4结论7
致谢7
参考文献7
重金属污染水稻土中添加生物质炭对土壤有机碳矿化的影响
引言
土壤有机碳作为全球碳循环中重要的碳库，对土壤物理、化学和生物特性的改善起着重要的作用[1]，同时可以通过多种途径影响土壤碳库向大气释放或大气中的碳素（CO2）的固持，从而影响土壤与大气之间的碳素平衡[2]。此外，土壤有机碳库的库容巨大，其贮量约占陆地生态系统碳贮量75%，约为植被碳贮量的3倍、大气碳贮量的2倍[3,4]，所以其微小的变化就可以导致大气CO2的浓度发生较大的波动，进而影响温室效应和全球气候变化[5]。近十几年来，在全球CO2浓度不断升高的情况下，土壤碳库以有机碳的形式固定大气中CO2的碳汇作用 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
尤受重视。土壤有机碳不仅是全球碳循环的重要环节，还为植被生长提供碳源，是表征土壤肥力、评价土壤质量的一个重要指标。土壤有机碳含量及其分布特征，将直接影响土壤在陆地生态系统碳循环、全球碳循环以及全球变化中发挥的作用。
随着我国工业和采矿业的迅速发展，化肥农药的大量使用，农田重金属污染面积日益扩大，其中水稻主产区的稻田污染较为严重。而重金属污染通过对土壤生物化学过程的影响，改变了有机碳的形态和生物活性，进而影响到稻田土壤碳氮的循环和温室气体排放的改变。近年来的研究表明，土壤重金属的积累可影响土壤微生物的活性和有机碳、氮的分解［6,7］，但影响方式较为复杂。土壤各种活跃的组分中，有机质对重金属具有巨大的吸附容量，重金属与有机质的相互作用对金属的溶解性、移动性、生物可利用性以及有机质周转都有复杂的影响。有研究认为重金属在土壤中积累会使土壤微生物的生物量下降[8,9]，重金属污染可能通过影响碳输入及微生物活性从而影响稻田土壤有机碳库积累，降低了土壤有机碳库的稳定性；但也有研究表明，土壤中重金属的积累可刺激土壤呼吸和土壤碳代谢作用［1011］，因此重金属污染程度不同，可能对土壤有机碳的利用和积累产生不同的影响。
有机碳在土壤中的含量取决于土壤有机物料输入和损失相对速率的变化。输入来自于凋落物分解和细根周转，进入土壤后的有机碳一部分以土壤呼吸的形式输出，而土壤呼吸作用是一个在微生物作用下的生物学过程，受微生物活性、土壤环境等因素影响。因此土壤中有机碳的含量受多种因素综合作用的影响，包括土壤理化特性、土地利用方式、农田管理措施等。为了深入了解添加外源有机物对重金属污染水稻土有机碳矿化的影响，通过室内模拟试验利用土壤CO2排放的动态变化研究了添加生物质炭对不同重金属污染程度土壤中有机物质的矿化速率的影响[12]。
1 材料与方法
1．1 研究区概况
供试土壤为采自苏南宜兴地区未污染水稻土，其土壤类型为为水稻土普通铁聚水耕人为土，当地年平均气温15.7℃，年平均降水量1177 mm。采样时各处理随机三点采集015cm土壤样品，田间混合后装袋，将土样盛于保鲜箱内带回实验室,分出部分鲜样置于80℃冰箱中保存；剩余土壤样品剔除植物残体和石块后，风干，研磨后分别过20目和100目筛，过20目筛土壤用于测定土壤pH、CEC，过100目筛土壤用于测定土壤有机质、全氮、全磷、全钾及土壤重金属含量。
1．2 试验材料
供试生物质炭来自河南商丘三利新能源有限公司生产，其原料是小麦秸秆。生物质炭生产设备采用连续竖式生物质炭化炉生产，炭化温度350500℃，生物质材料35%的转化为生物质炭[13]。
1．3 试验方法
1.3.1 供试土壤基本性质测定 供试土壤的基本理化性质参照《土壤农化分析》[14]相关方法测定。土壤pH 测定水土比为1︰2.5，采用电位法测定；土壤有机质测定采用重铬酸钾容量法——外加热法；土壤全氮测定采用半微量凯氏定氮法；土壤有效磷测定采用NH4FHCl 浸提，钼锑抗比色法；土壤速效钾采用NH4OAC 浸提，火焰光度计测定。
1.3.2 供试土壤重金属含量测定 土壤Pb、Cd、Cu、Zn全量用王水高氯酸消化[13]，土壤重金属有效态含量采用DTPA浸提，其中Cu和Zn采用火焰原子吸收分光光度法，Cd、Pb采用石墨炉原子吸收分光光度法。
1.3.3重金属污染水稻土室内有机碳矿化培养试验 每种不同程度重金属污染土壤各称取9份100g的重复样，加入适当的蒸馏水以保持土壤湿润，在25℃条件下预培养一周。之后，把土壤样品分为3组，其中3个加入4g生物质炭，混均；3个加入2g生物质炭，混匀；另3个不进行任何处理，作为对照。把土壤样品置于500ml的培养瓶中，培养瓶用硅胶塞密封，硅胶塞内插入直径5mm的Turflon小管，管上方再套一根带塞的小管作气样采集口将培养瓶加盖密封，在25℃下恒温连续培养2个月。抽取气体样品时，用针孔注射器通过硅胶塞上的采集口采气。所采集的气体样品采用气相色谱仪测定。培养前15d，每1d都测定CO2的释放量，之后每隔34d测定CO2的释放量。同时测定无土样的空白对照[15]。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言（或绪论）1
1材料与方法2
1.1研究区概况2
1.2试验材料2
1.3试验方法2
1.3.1供试土壤基本性质测定2
1.3.2供试土壤重金属含量测定2
1.3.3重金属污染水稻土室内有机碳矿化培养试验2
1.3.4人为添加不同程度重金属污染下有机碳矿化的培养试验2
1.4数据处理3
2结果与分析3
2.1不同浓度重金属污染条件下生物质炭的添加对土壤有机碳矿化的影响3
2.2生物质炭添加对不同浓度重金属污染土壤中有机碳矿化的影响5
3讨论6
4结论7
致谢7
参考文献7
重金属污染水稻土中添加生物质炭对土壤有机碳矿化的影响
引言
土壤有机碳作为全球碳循环中重要的碳库，对土壤物理、化学和生物特性的改善起着重要的作用[1]，同时可以通过多种途径影响土壤碳库向大气释放或大气中的碳素（CO2）的固持，从而影响土壤与大气之间的碳素平衡[2]。此外，土壤有机碳库的库容巨大，其贮量约占陆地生态系统碳贮量75%，约为植被碳贮量的3倍、大气碳贮量的2倍[3,4]，所以其微小的变化就可以导致大气CO2的浓度发生较大的波动，进而影响温室效应和全球气候变化[5]。近十几年来，在全球CO2浓度不断升高的情况下，土壤碳库以有机碳的形式固定大气中CO2的碳汇作用 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
尤受重视。土壤有机碳不仅是全球碳循环的重要环节，还为植被生长提供碳源，是表征土壤肥力、评价土壤质量的一个重要指标。土壤有机碳含量及其分布特征，将直接影响土壤在陆地生态系统碳循环、全球碳循环以及全球变化中发挥的作用。
随着我国工业和采矿业的迅速发展，化肥农药的大量使用，农田重金属污染面积日益扩大，其中水稻主产区的稻田污染较为严重。而重金属污染通过对土壤生物化学过程的影响，改变了有机碳的形态和生物活性，进而影响到稻田土壤碳氮的循环和温室气体排放的改变。近年来的研究表明，土壤重金属的积累可影响土壤微生物的活性和有机碳、氮的分解［6,7］，但影响方式较为复杂。土壤各种活跃的组分中，有机质对重金属具有巨大的吸附容量，重金属与有机质的相互作用对金属的溶解性、移动性、生物可利用性以及有机质周转都有复杂的影响。有研究认为重金属在土壤中积累会使土壤微生物的生物量下降[8,9]，重金属污染可能通过影响碳输入及微生物活性从而影响稻田土壤有机碳库积累，降低了土壤有机碳库的稳定性；但也有研究表明，土壤中重金属的积累可刺激土壤呼吸和土壤碳代谢作用［1011］，因此重金属污染程度不同，可能对土壤有机碳的利用和积累产生不同的影响。
有机碳在土壤中的含量取决于土壤有机物料输入和损失相对速率的变化。输入来自于凋落物分解和细根周转，进入土壤后的有机碳一部分以土壤呼吸的形式输出，而土壤呼吸作用是一个在微生物作用下的生物学过程，受微生物活性、土壤环境等因素影响。因此土壤中有机碳的含量受多种因素综合作用的影响，包括土壤理化特性、土地利用方式、农田管理措施等。为了深入了解添加外源有机物对重金属污染水稻土有机碳矿化的影响，通过室内模拟试验利用土壤CO2排放的动态变化研究了添加生物质炭对不同重金属污染程度土壤中有机物质的矿化速率的影响[12]。
1 材料与方法
1．1 研究区概况
供试土壤为采自苏南宜兴地区未污染水稻土，其土壤类型为为水稻土普通铁聚水耕人为土，当地年平均气温15.7℃，年平均降水量1177 mm。采样时各处理随机三点采集015cm土壤样品，田间混合后装袋，将土样盛于保鲜箱内带回实验室,分出部分鲜样置于80℃冰箱中保存；剩余土壤样品剔除植物残体和石块后，风干，研磨后分别过20目和100目筛，过20目筛土壤用于测定土壤pH、CEC，过100目筛土壤用于测定土壤有机质、全氮、全磷、全钾及土壤重金属含量。
1．2 试验材料
供试生物质炭来自河南商丘三利新能源有限公司生产，其原料是小麦秸秆。生物质炭生产设备采用连续竖式生物质炭化炉生产，炭化温度350500℃，生物质材料35%的转化为生物质炭[13]。
1．3 试验方法
1.3.1 供试土壤基本性质测定 供试土壤的基本理化性质参照《土壤农化分析》[14]相关方法测定。土壤pH 测定水土比为1︰2.5，采用电位法测定；土壤有机质测定采用重铬酸钾容量法——外加热法；土壤全氮测定采用半微量凯氏定氮法；土壤有效磷测定采用NH4FHCl 浸提，钼锑抗比色法；土壤速效钾采用NH4OAC 浸提，火焰光度计测定。
1.3.2 供试土壤重金属含量测定 土壤Pb、Cd、Cu、Zn全量用王水高氯酸消化[13]，土壤重金属有效态含量采用DTPA浸提，其中Cu和Zn采用火焰原子吸收分光光度法，Cd、Pb采用石墨炉原子吸收分光光度法。
1.3.3重金属污染水稻土室内有机碳矿化培养试验 每种不同程度重金属污染土壤各称取9份100g的重复样，加入适当的蒸馏水以保持土壤湿润，在25℃条件下预培养一周。之后，把土壤样品分为3组，其中3个加入4g生物质炭，混均；3个加入2g生物质炭，混匀；另3个不进行任何处理，作为对照。把土壤样品置于500ml的培养瓶中，培养瓶用硅胶塞密封，硅胶塞内插入直径5mm的Turflon小管，管上方再套一根带塞的小管作气样采集口将培养瓶加盖密封，在25℃下恒温连续培养2个月。抽取气体样品时，用针孔注射器通过硅胶塞上的采集口采气。所采集的气体样品采用气相色谱仪测定。培养前15d，每1d都测定CO2的释放量，之后每隔34d测定CO2的释放量。同时测定无土样的空白对照[15]。
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