| 施用生物炭对塿土土壤微生物代谢养分限制和碳利用效率的影响 |
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| 引用本文： | 王强,耿增超,许晨阳,郭靖宇,李倩倩,刘莉丽,赵汉红,杜旭光.施用生物炭对塿土土壤微生物代谢养分限制和碳利用效率的影响[J].环境科学,2020,41(5):2425-2433. |
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| 作者姓名： | 王强 耿增超 许晨阳 郭靖宇 李倩倩 刘莉丽 赵汉红 杜旭光 |
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| 作者单位： | 西北农林科技大学资源环境学院, 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室, 杨凌 712100,西北农林科技大学资源环境学院, 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室, 杨凌 712100;农业部农业环境重点实验室, 北京 100081,西北农林科技大学资源环境学院, 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室, 杨凌 712100;农业部农业环境重点实验室, 北京 100081,西北农林科技大学资源环境学院, 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室, 杨凌 712100,西北农林科技大学资源环境学院, 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室, 杨凌 712100,西北农林科技大学林学院, 杨凌 712100,汉中市勉县农村能源工作站, 汉中 724200,汉中市勉县农业技术推广站, 汉中 724200 |
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| 基金项目： | 陕西省重点研发计划项目;农业部农业环境重点实验室开放基金;科技成果推广项目 |
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| 摘 要： | 土壤微生物代谢对土壤养分循环和生态系统的稳定至关重要.为明确施加生物炭对土壤微生物代谢养分限制和碳利用效率(carbon use efficiency, CUE)的长效影响机制,于2012年将果树树干、枝条生物炭(450℃、限氧条件下裂解)以不同用量(0、 20、 40、 60和80 t·hm~(-2))施入塿土,与耕层土壤(0～20cm)混匀,小麦玉米轮作7 a后,通过生态酶化学计量学对土壤微生物代谢养分限制特征进行了定量分析和比较.结果表明:①随生物炭施用量的增加,土壤含水量、有机碳、全氮、碳氮比、碳磷比和氮磷比显著提高,碳氮磷活性组分、微生物生物量碳氮磷和总磷未表现出明显的规律性,而5种胞外酶活性(β-1,4-葡萄糖苷酶、纤维素酶、亮氨酸氨基多肽酶、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和磷酸酶)显著降低.②所有处理土壤微生物均受磷限制;在施加生物炭各处理中,随施用量的增加微生物代谢碳和磷限制显著提高,微生物CUE显著降低;当生物炭施用量为20 t·hm~(-2)时,碳限制(0.625±0.022)和磷限制(62.153°±0.892°)最低,微生物CUE(0.511±0.007)最高.③偏最小二乘路径建模分析表明,土壤碳氮磷及其元素化学计量比对磷限制产生了直接的极显著正效应(P0.01),碳限制与磷限制呈正相关关系(R~2=0.242,P0.001),而碳磷限制又对CUE产生了极显著的负效应(P0.001).综上,过量施用生物炭使土壤元素化学计量失衡是导致土壤微生物代谢磷限制加剧的重要因素,继而诱导了微生物碳限制的增强和CUE的降低.当生物炭施加量为20 t·hm~(-2)时,微生物代谢所受碳磷限制最低,且具有最高的微生物CUE,对于调节土壤微生物代谢、维持生态功能和减少微生物二氧化碳排放最优.
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| 关 键 词： | 生物炭(BC) 生态化学计量学 矢量分析 微生物养分限制 微生物碳利用效率 |
| 收稿时间： | 2019/11/7 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2019/12/13 0:00:00 |
Effects of Biochar Application on Soil Microbial Nutrient Limitations and Carbon Use Efficiency in Lou Soil |
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| WANG Qiang,GENG Zeng-chao,XU Chen-yang,GUO Jing-yu,LI Qian-qian,LIU Li-li,ZHAO Han-hong and DU Xu-guang.Effects of Biochar Application on Soil Microbial Nutrient Limitations and Carbon Use Efficiency in Lou Soil[J].Chinese Journal of Environmental Science,2020,41(5):2425-2433. |
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| Authors: | WANG Qiang GENG Zeng-chao XU Chen-yang GUO Jing-yu LI Qian-qian LIU Li-li ZHAO Han-hong and DU Xu-guang |
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| Institution: | Key Laboratory of Plant Nutrition and Agri-environment in Northwest China, Ministry of Agriculture, College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling 712100, China,Key Laboratory of Plant Nutrition and Agri-environment in Northwest China, Ministry of Agriculture, College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling 712100, China;Key Laboratory for Agricultural Environment, Ministry of Agriculture, Beijing 100081, China,Key Laboratory of Plant Nutrition and Agri-environment in Northwest China, Ministry of Agriculture, College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling 712100, China;Key Laboratory for Agricultural Environment, Ministry of Agriculture, Beijing 100081, China,Key Laboratory of Plant Nutrition and Agri-environment in Northwest China, Ministry of Agriculture, College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling 712100, China,Key Laboratory of Plant Nutrition and Agri-environment in Northwest China, Ministry of Agriculture, College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling 712100, China,College of Forestry, Northwest A&F University Yangling 712100, China,Rural Energy Workstation in Mianxian County, Hanzhong 724200, China and Agrotechnical Promotion Station in Mianxian Country, Hanzhong 724200, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | biochar (BC) ecological stoichiometry vector analysis microbial nutrient limitation carbon use efficiency |
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