2019, Vol. 40
2. 中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室, 长沙 410125;
3. 凯里学院环境与生命科学学院, 凯里 556011
2. Key Laboratory of Agro-ecological Processes in Subtropical Region, Institute of Subtropical Agriculture, Chinese Academy of Sciences, Changsha 410125, China;
3. College of Environment and Life Science, Kaili University, Kaili 556011, China
微生物是土壤生态系统的重要组成部分, 是物质转化和养分循环的驱动力, 参与土壤有机质的分解和腐殖质的形成、土壤养分转化和循环等过程, 是重要的植物养分储备库[1].土壤微生物生物量碳(MBC)虽然在土壤中的绝对数量不大, 仅占土壤总碳量的2.00%~4.00%, 但它是土壤有机碳中最活跃的部分[2].土壤微生物生物量氮(MBN)一般占土壤全氮含量的1.00%~5.00%[2], 是重要的土壤活性氮的“源”和“库”, 直接调节土壤氮素的供给[3].土壤微生物生物量碳、氮可反映土壤有效养分状况和生物活性, 能在很大程度上反映土壤微生物数量, 是评价土壤微生物数量和活性及土壤肥力的重要指标[4].可溶性有机碳(DOC)是土壤活性有机质, 容易被土壤微生物分解, 在提供土壤养分方面起着重要作用.可溶性有机氮(DON)在土壤氮素循环中发挥着重要作用, 是土壤氮素最具活性的组分, 是土壤养分的重要来源之一, 可直接或经过转化后被微生物利用.土壤微生物生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮是土壤碳、氮库中最活跃的组分[5], 是植物可利用养分的重要来源, 其大小可反映土壤的同化和矿化能力, 是土壤活性大小的标志[6], 也是反映土壤被干扰程度的重要灵敏指标[7].在农田生态系统中, 其变化主要受施肥、灌溉和耕作等措施的影响[8].
生物质炭是生物质在部分或完全缺氧条件下热解炭化产生的一类具有高度芳香化结构的稳定性物质[9].生物质炭具有碱性、多孔性、丰富的营养元素、高比表面积和含有大量表面负电荷及高电荷密度等特点[10], 添加到土壤中, 可改善土壤微生物的生存环境, 为微生物的生长和繁殖提供有利条件[11].有研究表明, 生物质炭添加可增加土壤微生物量[12].芮绍云等[13]在红壤性旱地土壤上的培养试验结果表明, 生物质炭与过氧化钙配施可有效提高土壤微生物生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮含量, 有助于土壤改良.在红壤性旱地大田中的研究表明, 生物质炭与氮肥配施可有效提高土壤MBC和MBN含量, 提高幅度分别为18.22%~122.74%和20.86%~312.91%[14].同样, 陈安强等[15]在油菜-水稻轮作的稻田中添加生物质炭, 结果表明, 生物质炭与化肥配施较不施肥或单施化肥处理可显著增加土壤微生物生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮含量.综上所述, 生物质炭施用可明显增加旱地土壤或水旱轮作土壤微生物生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮含量, 但在双季稻田土壤中是否也具有同样的效果, 目前此方面的研究还较少.双季稻田土壤有机碳含量、水分状况等都与旱地土壤及水旱轮作土壤具有较大差异, 而土壤有机碳含量及水分状况又是影响土壤微生物生物量、可溶性有机碳、氮的重要因子[8], 同时又受到生物质炭施用的影响.因此, 有必要对生物质炭添加对双季稻田土壤微生物生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮含量的影响进行研究.另外, 前人的研究多是针对生物质炭与化肥、有机肥、土壤改良剂等配施对土壤微生物生物量碳氮及可溶性有机碳氮的影响, 很少关注单施生物质炭的效果.基于此, 本研究选取2种亚热带典型的双季稻田土壤为研究对象, 通过培养试验, 分析不施化肥条件下生物质炭添加对双季稻水稻土微生物生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮的影响, 以期为生物质炭在亚热带双季稻田土壤的应用提供理论基础和依据.
1 材料与方法 1.1 供试土壤与生物质炭供试土壤为2种, 一种为花岗岩母质发育的麻沙泥水稻土(S1), 取自湖南省长沙县金井镇中国科学院亚热带农业生态研究所长沙农业环境观测研究站长期定位试验小区(112°80′E, 28°37′N), 另一种为第四纪红壤发育的红黄泥水稻土(S2), 取自湖南省长沙县春华镇(113°18′E, 28°20′N), 主要种植模式为双季稻.取耕层0~20 cm土壤, 将土壤风干, 拣出可见石头、动植物残体等, 过2 mm筛, 充分混合均匀.培养前, 将土壤湿度调至45%的田间持水量(45%WHC, 此土壤湿度为生物最适宜生长水分条件), 25℃条件下预培养一周.
供试生物质炭选用产自河南三利新能源有限公司的小麦秸秆生物质炭, 其热解温度约为500℃.供试土壤和生物质炭的基本理化性质见表 1.
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表 1 供试土壤和生物质炭的基本理化性质1) Table 1 Properties of the study soils and biochar |
1.2 试验设计与方法
根据生物质炭不同添加量, 每种土壤设置3个处理：①无生物质炭添加(CK); ②添加土重1%(质量分数, 下同)生物质炭(LB); ③添加2%生物质炭(HB).每个处理15个重复, 用于培养后第5、10、20、40和70 d破坏性采集土壤样品(每次3个重复).
取400 g(干土重), 根据不同生物质炭添加量, 分别加入生物质炭, 充分混匀后, 加入到1.0 L的培养瓶中, 再向培养瓶中加入适量去离子水, 使土壤处于淹水状态, 且土面以上保持2 cm水层.在25℃恒温和黑暗条件下培养70 d.
1.3 样品采集与分析方法在培养的第5、10、20、40和70 d分别进行破坏性采集土壤样品.采集样品放入4℃冰箱内, 并在1周之内完成分析测试.土壤样品测定指标为土壤微生物生物量碳、氮(MBC、MBN)、可溶性有机碳、氮(DOC、DON).取80 mL 0.5 mol·L-1 K2SO4加到30 g土中, 振荡1 h后过滤.滤液用连续流动分析仪(Tecator FIA Star 5000 Analyzer, Foss Tecator, 瑞典)测定土壤中的铵态氮(NH4+-N); 取滤液用TOC仪(TOC-VWP, Shimadzu Corporation, 日本)测定土壤中的可溶性有机碳(DOC)的含量.土壤MBC和MBN采用“氯仿熏蒸-0.5 mol·L-1 K2SO4提取法”测定[16, 17]：称取相当于烘干重20.0 g新鲜土样, 在真空干燥器中用氯仿蒸气在25℃下避光熏蒸培养24 h, 熏蒸后反复抽真空以除去残留氯仿, 再加入80 mL 0.5 mol·L-1 K2SO4溶液振荡1 h后过滤; 提取液中的可溶性有机碳用TOC仪测定.另取10 mL提取液, 加CuSO4溶液和浓硫酸消化后采用连续流动分析仪分析测定其中的N[16].以熏蒸与不熏蒸土样的有机碳和氮的差值分别除以转换系数(0.45)来计算土壤MBC和MBN.用不熏蒸土样提取的氮减去无机氮中的铵态氮即得到可溶性有机氮(DON); 土壤含水量采用烘干称重法测定.
基础土样及生物质炭基本理化性质测定方法：总碳采用重铬酸钾氧化法(外加热法)测定; 总氮采用硒粉-硫酸铜-硫酸消化法测定; 总磷采用NaOH熔融-钼锑抗比色法测定; 总钾采用NaOH熔融-原子吸收光谱法测定; 土壤pH值(土水比1:2.5)用pH计测定; 生物质炭灰分测定：马弗炉中600℃烧3 h后测定; 土壤机械组成采用比重计法测定.
1.4 数据处理与统计分析数据统计分析采用SPSS 20(SPSS Inc. Chicago, IL)进行单因素方差分析和双因素方差分析, 单因素方差分析多重比较采用最小显著差数法(LSD), 显著水平为P < 0.05;双因素方差分析的显著水平为P < 0.05、P < 0.01或P < 0.001.
2 结果与分析 2.1 生物质炭对土壤微生物生物量碳、氮的影响由双因素方差分析的结果可知(表 2), 从整个培养期的平均值来看, 土壤类型及生物质炭添加量均显著影响土壤MBC含量(P < 0.001), 但土壤类型和生物质炭的共同作用对土壤MBC含量影响不显著(P > 0.05).土壤类型和生物质炭添加量均显著影响土壤MBN含量(P < 0.001), 且二者的共同作用也对MBN含量产生显著影响(P < 0.05).
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表 2 土壤和生物质炭对土壤MBC、MBN、DOC、DON、MBC/MBN和DOC/DON影响的双因素方差分析1) Table 2 Two-way ANOVA analysis for the effects of soil type and biochar on soil MBC, MBN, DOC, DON, MBC/MBN, and DOC/DON |
各处理的土壤MBC动态变化如图 1所示, 2种水稻土的MBC含量表现出相同的动态变化趋势, 即培养前20 d, 各处理土壤MBC含量均逐渐降低, 但在培养40 d, 各处理均出现峰值, 之后降低, 在培养结束时降至最低.培养初期(5 d), 生物质炭对2种水稻土MBC含量均未产生显著影响.培养10 d以后, 生物质炭对2种水稻土MBC含量的影响出现差异.培养第10 d, 生物质炭对S2土壤MBC量仍没有显著影响(P > 0.05), 但在S1中, HB显著增加了MBC含量(P < 0.05).培养第20 d, 生物质炭均降低了2种水稻土的MBC含量, 且各处理之间均表现出显著的差异性(P < 0.05), 在S1中LB < HB, 但S2中, LB>HB.培养第40 d, S1中HB较CK和LB显著降低了MBC含量(P < 0.05), 而在S2中, 各处理之间差异不显著(P > 0.05).培养结束时, 生物质炭降低了土壤MBC含量, 但S1中降幅不显著(P > 0.05), S2中LB显著降低了MBC含量(P < 0.05).整个培养期内, CK、LB和HB的MBC均值：S1为877.03、832.11和849.30 mg·kg-1, S2为902.94、874.19和883.22 mg·kg-1.在S1中, 生物质炭显著降低了土壤MBC含量, 且生物质炭处理之间也表现出显著差异性(P < 0.05), 但在S2中, 仅LB显著降低了土壤MBC含量(P < 0.05).
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不同字母表示同一采样时间在P < 0.05水平下处理间差异显著, 下同 图 1 2种水稻土MBC含量的动态变化 Fig. 1 Dynamics of soil MBC content in two paddy soils |
各处理土壤MBN含量的动态变化见图 2.培养开始前, 2种水稻土的MBN初始值分别为106.43 mg·kg-1和116.09 mg·kg-1.在培养的第5 d, 2种水稻土CK的MBN含量远高于生物质炭处理, 出现培养期内的峰值, 分别高达150.34 mg·kg-1和159.91 mg·kg-1, 之后迅速降至与生物质炭同等水平.培养10~20 d内, MBN含量逐渐升高, 到20 d时增至高点, 之后降低并趋于稳定.在培养10~20 d期间, S1中HB的MBN含量高于CK, 且在第20 d时达到显著水平(P < 0.05), 而LB在第10 d时显著低于CK(P < 0.05), 但S2中生物质炭均显著增加了土壤MBN含量(P < 0.05).培养40 d时, 2种土壤中各处理之间差异均不显著(P > 0.05).而培养第70 d, LB显著增加了MBN含量(P < 0.05).从整个培养期来看, 各处理的MBN均值在S1中分别为72.57、65.71和72.33 mg·kg-1, S2中分别为68.05、75.27和71.59 mg·kg-1.仅S1中LB显著降低了MBN含量(P < 0.05), 降幅为9.45%, 其他处理与相应的CK均未表现出显著差异(P > 0.05).
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图 2 两种水稻土MBN含量的动态变化 Fig. 2 Dynamics of soil MBN content in two paddy soils |
由双因素方差分析的结果(表 2)可知, 土壤类型及生物质炭添加量均显著影响土壤DOC和DON均值(P < 0.001), 土壤类型和生物质炭的共同作用对土壤DOC含量影响不显著(P > 0.05), 但显著影响了DON含量(P < 0.05).
图 3为2种水稻土DOC含量的动态变化. S1中培养前20 d, 各处理的DOC基本保持稳定, 之后逐渐降低, 至培养结束时降至最低.而S2中, 各处理在整个培养期均保持相对稳定.整个培养期内HB的DOC含量均显著高于CK(P < 0.05), 而对于LB, S1中仅在培养第10 d显著增加了DOC含量(P < 0.05), 其他时间均未与CK表现出显著差异性(P > 0.05); S2中在培养第10 d和40 d时LB较CK显著增加了DOC含量(P < 0.05), 其他时间均未与CK表现出显著差异性(P > 0.05).在整个培养期内, 各处理DOC均值在S1中分别为60.56、63.24和74.00 mg·kg-1, S2中分别为70.66、78.13和95.72 mg·kg-1. HB显著增加了土壤DOC含量(P < 0.05), 增幅分别为22.20%和35.47%, LB显著增加了S2土壤DOC含量(P < 0.05), 增幅为10.57%.
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图 3 2种水稻土DOC含量的动态变化 Fig. 3 Dynamics of soil DOC content in two paddy soils |
生物质炭添加后DON的动态变化如图 4所示.培养期间2种土中生物质炭处理的DON含量变化不大, 但CK表现出不同的变化趋势, S1中前40 d内DON含量逐渐增加, 至40 d出现峰值, 之后保持稳定; 而S2中前20 d逐渐增加, 20 d时达到峰值, 之后又缓慢降低.培养初期(5 d), 生物质炭显著增加了2种水稻土的DON含量(P < 0.05), 但在培养第10~20 d期间, S2中生物质炭却显著降低了DON含量(P < 0.05), 而S1中各处理之间差异不显著(P > 0.05).培养40 d时, 生物质炭显著降低了S1土壤DON含量(P < 0.05), 而S2中仅LB显著降低(P < 0.05).培养结束时, S1+HB和S2+LB均较CK显著降低了DON含量(P < 0.05).从培养期内均值来看, LB和HB显著降低了S1土壤DON含量, 降幅达4.50%和9.22%(P < 0.05).生物质炭虽然也降低了S2土壤DON含量, 但仅有LB显著降低, 降幅为6.46%(P < 0.05).
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图 4 2种水稻土DON含量的动态变化 Fig. 4 Dynamics of soil DON content in two paddy soils |
从培养期内双因素方差分析结果来看(表 2), 虽然生物质炭和土壤均没有显著影响MBC/MBN均值, 但二者的互作显著影响MBC/MBN均值(P < 0.05).培养期间, 2种水稻土中各处理MBC/MBN变化范围分别为6.88~18.40和6.72~18.68(表 3).由于CK的MBN含量在培养初期远高于生物质炭处理, 故CK的MBC/MBN最小值出现在培养初期(第5 d), 而LB的最小值分别出现在S1培养第20 d和S2培养第70 d, HB的MBC/MBN最小值均出现在培养第20 d. 2种水稻土CK的MBC/MBN最大值均出现在培养第40 d. S1中LB和HB的最大值也出现在培养第40 d. S2中LB和HB的最大值出现在培养第5 d.整个培养期内, S1中MBC/MBN均值分别为12.10、12.68和11.75, 生物质炭对MBC/MBN均值没有显著影响(P > 0.05). S2中MBC/MBN均值分别为13.31、11.65和12.35, LB显著降低了MBC/MBN均值(P < 0.05).
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表 3 培养期间2种水稻土各处理MBC/MBN的变化1) Table 3 Dynamics of soil MBC/MBN in two paddy soils during the incubation period |
2.4 生物质炭对土壤可溶性有机碳、氮比的影响
双因素方差分析表明(表 2), 培养期内, 土壤类型和生物质炭添加量及二者的互作均对DOC/DON均值产生显著影响.培养期间, 各处理DOC/DON变化范围分别为0.40~1.25和0.44~0.97(表 4). S1中各处理的最大值均出现在培养初期(第5 d), 之后逐渐降低, 至培养结束时降至最低. S2中CK的最大值出现在培养的第5 d, 第10 d时降至最低, 之后逐渐增加, 而生物质炭处理在整个培养期DOC/DON变化不大.除了培养第5 d时生物质炭均显著降低了2种水稻土DOC/DON(P < 0.05), 培养第10~70 d内生物质炭均增加了DOC/DON, 尤其是HB显著增加了DOC/DON(P < 0.05).培养期内, 生物质炭显著增加了2种水稻土DOC/DON均值, 增幅达9.44%~34.59%和18.16%~40.87%, 且随着添加量的增加而显著增加(P < 0.05).
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表 4 培养期间2种水稻土各处理DOC/DON的变化 Table 4 Dynamics of soil DOC/DON in two paddy soils during the incubation period |
3 讨论 3.1 生物质炭对土壤微生物生物量碳、氮的影响
微生物在驱动土壤C、N、P等营养元素的生物地球化学循环, 维持生态系统过程和功能等方面具有十分重要的作用, 而且其对土壤环境条件变化具有强烈的敏感性, 能较快地反映出土壤质量的变化[18].已有研究表明, 生物质炭添加到土壤中可引起微生物群落结构的变化[19].而且, 生物质炭具有巨大的比表面积、发达的孔隙结构及较高的阳离子交换量, 添加到土壤后, 可为土壤微生物的生长与繁殖提供良好的栖息环境[20, 21].此外, 生物质炭含有大量营养元素, 可为微生物生长提供养分[22], 从而提高土壤微生物量.有研究表明, 生物质炭添加, 尤其是生物质炭与化肥配施, 可明显增加土壤微生物生物量碳、氮含量[13, 14, 23].而在本研究中, 生物质炭添加(尤其是1%添加量)降低了2种水稻土MBC含量, 且降低了S1的MBN含量, 这与Durenkamp等[24]及罗梅等[25]的研究结果一致.
本研究中两种水稻土的MBC及MBN变化趋势都较为一致, 且生物质炭降低了2种水稻土(尤其是S1)的微生物量.但培养初期, 生物质炭并未降低MBC.生物质炭本身含有部分可溶性的碳和氮[26, 27](增加了培养初期土壤DOC和DON含量), 可为微生物的生长提供能量和营养, 进而提高土壤微生物量, 这可能是培养初期生物质炭添加后S1土壤MBC含量增加的主要原因.但随着培养的持续, 2种水稻土中各处理MBC含量均呈持续下降趋势(除培养40 d外), 这可能是由于没有施用氮肥, 土壤供氮不足引起的.已有研究表明, 当氮素成为土壤中养分供应的限制因子时, 微生物的代谢活动会相应减弱, 从而使土壤微生物量降低[28].本研究培养后期, 生物质炭中可溶性有机物逐渐减少, 多为难降解有机物, 要分解这些难降解性有机物, 需要更多的N, 而土壤未施用氮肥, 则出现氮源供应不足, 抑制了微生物的生长, 导致土壤MBC呈现逐渐降低的趋势.生物质炭具有发达的孔隙结构, 可将土壤中有机碳吸附到其孔隙结构中, 减少了与微生物的接触面, 阻碍了微生物的生长, 这可能是培养后期生物质炭降低土壤MBC含量的重要原因.有研究表明, 高温(＞400℃)制备的生物质炭较低温(≤400℃)制备的生物质炭具有更大的比表面积[29], 而生物质炭的比表面积是决定其吸附能力的关键因素[30].本研究中所用生物质炭制备温度约为500℃, 吸附性较强.生物质炭可吸附土壤中的小分子有机物(如含N化合物)到其孔隙内或外表面, 强烈抑制被吸附有机物的可利用性[31], 进一步加重了土壤供氮不足的状况(培养后期, 生物质炭添加降低了土壤DON含量), 影响了微生物的生长, 而且生物质炭对这些小分子有机物的吸附是缓慢的扩散运动, 因此, 导致培养后期土壤微生物量降低.此外, 有研究表明, 与革兰氏阳性细菌相比, 革兰氏阴性细菌对环境胁迫的适应能力差, 不能很好地利用具有高度芳香化结构的生物质炭[32, 33], 本研究中生物质炭添加导致土壤微生物生物量降低可能与革兰氏阴性细菌的数量降低有关, 但相关原因还有待于进一步验证.生物质炭对偏砂性的S1土壤微生物量的影响较偏黏性的S2土壤更为明显, 这可能是由于生物质炭添加到砂性土壤, 更有利团聚体的形成, 增加对土壤有机碳的吸附, 隔绝与微生物的接触, 使得微生物生物量受影响较黏性土壤大, 具体的影响机制还有待进一步研究.
土壤MBC/MBN常用来反映微生物群落结构特征[34].有研究表明, 细菌的C/N为3.00~5.00, 真菌的C/N为5.40~15.00[35].本研究中两种水稻土的MBC/MBN在6.72~18.68范围内, 因此本研究2种水稻土微生物群落以真菌为主.不同处理及不同培养时间土壤MBC/MBN差异较大, 表明土壤微生物受外界环境影响处于不断变化之中.一方面土壤中微生物群落时刻处于变化之中, 不同的微生物区系其C、N含量有较大差异, 另一方面, 生物质炭本身含有的C、N会对土壤MBC和MBN产生影响, 且生物质炭的特殊性质(如吸附性、碱性等)也可能会影响土壤微生物生物量碳、氮的变化.从整个培养期的均值来看, 生物质炭添加没有显著影响S1的MBC/MBN, 但降低了S2的MBC/MBN.有研究认为, 土壤MBC/MBN反映了土壤氮素供应能力, MBC/MBN较小时土壤氮素有较高的生物有效性, 可提高氮素利用率[36].生物质炭降低了S2土壤MBC/MBN, 可提高土壤氮素的生物有效性, 缓解了S2土壤供氮不足的状况, 这可能也是S2土壤微生物量降幅较S1小的原因.
3.2 生物质炭对土壤可溶性有机碳、氮的影响本研究结果表明, 生物质炭添加可增加2种水稻土DOC含量, 这与多数研究结果一致[37, 38].生物质炭在制备的过程中可形成一定量的可溶性有机碳[39], 添加到土壤中, 可作为土壤有机碳的一部分增加土壤DOC含量.生物质炭本身呈碱性[40], 本研究中所用生物质炭pH为9.30, 施入土壤可增加土壤pH[40], pH的增加可能导致水溶性有机碳中弱酸性官能团的去质子化, 增加了活性有机碳的亲水性和电荷密度[41], 有利于固相有机碳的溶解, 增加土壤DOC含量.此外, 生物质炭本身含有部分脂肪族和氧化态碳, 可被土壤微生物分解[29], 转化为小分子的可溶性有机物.培养期内两种水稻土DOC含量的时间变化趋势有较大差异, 这可能与土壤质地有关. S1土壤偏砂性, 不利于土壤团聚体的形成, 土壤有机碳易被微生物消耗, 从而使得DOC含量随着培养时间的持续逐渐降低.而S2土壤粉粒含量高达50.24%(表 1), 可形成结构良好的土壤团聚体, 有利于土壤肥力的保持, 较好的保护了土壤中有机碳, 故其土壤DOC在整个培养期内差异不大.
在本研究中, 生物质炭降低了2种水稻土DON含量, 这与芮绍云等[13]的结果一致.但培养初期, 生物质炭显著增加了土壤DON含量, 这可能是由生物质炭本身含有的部分可溶性有机氮引起的.培养后期, 随着生物质炭本身可溶性有机氮的消耗, 而生物质炭又将DON吸附到生物质炭内或土壤胶体中[42], 从而导致生物质炭降低了2种水稻土的DON含量.另外, 土壤微生物在分解生物质炭中容易降解的有机碳时, 需要消耗土壤中的N, 这个过程也可降低土壤DON含量.培养期内, S2土壤DON含量在培养后期降低, 培养结束时降至最低, 可能是培养过程中氮素消耗的结果, 而S1土壤DON含量基本保持稳定, 这可能是S1土壤总氮含量高于S2, 随着土壤氮素的消耗, 土壤中难溶性有机氮逐渐向DON转化, 保持了DON的基本稳定, 但具体的内在机制还有待于进一步地研究.
DOC/DON的变化可表征土壤中DOC及DON的来源及转化, 对于调节农田中DOC和DON等有机养分含量具有重要意义.本研究中, 2种水稻土的DOC/DON分别为0.40~1.25和0.44~0.97, 这与汤宏等[43]的研究结果一致, 但与芮绍云等[13]及陈安强等[15]的结果相差较大, 这可能与土壤类型、质地等有关, 需要进一步研究.培养期间, S1各处理的DOC含量逐渐降低, 而DON的时间变异较小, 导致DOC/DON变化与DOC变化趋势一致; 而S2培养期间DOC和DON随时间变化不大, 故DOC/DON的变化也较小.生物质炭显著增加了2种水稻土的DOC含量, 而DON有一定的降低, 因此, 生物质炭较对照增加了DOC/DON, 即增加了土壤可溶性有机C/N, 这也在一定程度上说明, 单施生物质炭条件下, 加重了土壤氮亏缺的状况.
4 结论(1) 生物质炭添加降低了2种水稻土的MBC含量, 尤其是S1土壤MBC降低较为明显; S1+LB的MBN含量较对照显著降低, 其他处理对土壤MBN含量影响较小.
(2) 生物质炭增加了S1和S2的DOC含量, 增幅分别为4.42%~22.20%和10.57%~35.47, 且DOC含量随着生物质炭添加量的增加而增加; 但生物质炭(除S2+HB处理)显著降低了土壤DON含量.
(3) 培养期内, 在S1土壤中生物质炭对MBC/MBN均值影响不大, 但S2中添加低量生物质炭显著降低了土壤MBC/MBN; 生物质炭增加了土壤DOC/DON, 且随着添加量的增加而增加.
(4) 在单施生物质炭条件下, 虽然增加了土壤DOC含量, 但降低了2种水稻土微生物量, 且加重了土壤氮亏缺状况.因此, 在亚热带红壤性水稻土中, 单施生物质炭不利于土壤微生物的生长, 需要与化肥、有机肥等配合施用.此外, 在大田中有水稻种植条件下, 由于水稻根系分泌物会改变土壤微环境, 以及水稻生长对土壤养分等产生影响, 且大田环境下土壤受多种复杂环境因子的影响, 可能会与培养条件下的结果有一定的差异, 因此, 还需要开展田间试验进行验证.
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