沼液中对土壤释放的影响

辜 旭，汤逸帆,2，申建华，朱咏莉,2*

(1.南京林业大学生物与环境学院，江苏 南京 210037；2.南京林业大学，南方现代林业协同创新中心，江苏 南京 210037；3.中粮肉食(江苏)有限公司，江苏 东台 224200)

1 材料与方法

1.1 土壤样品采集及培养液配置

供试土壤采自江苏省东台市黄海原种场(120°53′59′′E，32°38′23′′N)。该区域处于暖温带和亚热带过渡区，年均降水量1 061 mm，年均气温15.0 ℃。土壤为粉砂质壤土，pH8.14, 可溶性盐浓度(EC值)为1.28 mS/cm，总有机碳含量(TOC)7.68 g/kg,全氮含量(TN)0.76 g/kg，全磷含量(TP)0.80 g/kg，土壤组成中含0.8%黏粒(粒径<0.002 mm)、85.5%粉粒(0.002 mm≤粒径<0.02 mm)、13.7%砂粒(0.02 mm≤粒径<2 mm)。以四分法多点采集0～20 cm土层土壤，风干后过2 mm筛，备用。

1.2 土壤培养及样品CO2释放的测定

1.3 CO2释放速率与积累量计算

采用安捷伦7890A型气相色谱仪测定气样中CO2的含量，标准气(595669#)由中国计量科学研究院提供，平衡气体为N2，CO2含量为7.12×10-7mg/m3[16]。土壤CO2释放速率[v，mg/(kg·h)]与累计释放量(Ra，g/kg)计算如式(1)—(4)。

(1)

式中：C为气体的质量浓度，mL/m3；C′为气体体积浓度，mg/m3；M为气体的分子质量；P为大气压，Pa；22.4为标准状况下空气平均摩尔体积；t为环境温度，℃。

(2)

式中：v为CO2释放速率，mg/(kg·h)；C2为富集2 h后CO2含量，mg/m3；C1为富集前CO2含量，mg/m3；V为培养瓶体积，mL；m为培养瓶中土壤质量，g。

R=v×24×10-3;

(3)

(4)

式中：R为CO2日排放量，g/kg；Ra为培养期CO2累计释放量，g/kg；Ri和Ri+1分别为第i次和第i+1次测定时CO2日排放量，g/kg；N为相邻两次检测间隔时间，d；Rfrist为第1次测定时CO2的日排放量，g/kg；ilast、ifirst分别指最后一次和第1次测定。。

1.4 数据处理

2 结果与分析

2.1 沼液处理下土壤CO2释放速率与累计释放量

沼液处理对土壤CO2释放的影响见图2。由图2A可见，BS处理下，土壤CO2释放速率在2 h～30 d迅速下降，从36.6降到2.7 mg/(kg·h)。比较而言，BS-B处理下土壤CO2释放速率在2 h～1 d有小幅的上升，从4.8增加到9.3 mg/(kg·h),3 d后降至5.5 mg/(kg·h)，5 d后逐渐稳定，30 d时为1.9 mg/(kg·h)。W+B处理下土壤CO2释放速率在2 h后达到最高[12.0 mg/(kg·h)]，此后迅速下降，5 d后降至1.7 mg/(kg·h)，此后下降缓慢，15～30 d稳定在0.6 mg/(kg·h)左右。W处理下土壤CO2释放速率在培养期内的变化为0.2～1.6 mg/(kg·h),CO2累计释放量9.2 g/kg。培养期间，土壤CO2累计释放量表现为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)(图2B)，且BS处理下CO2释放量是BS-B与W+B两处理之和的1.6倍。

2.2 沼液处理下土壤及上覆水和浓度的变化

2.3 沼液处理下土壤和上覆水与对CO2释放的影响

表3 不同处理下CO2释放速率与上覆水及土壤性质之间的相关性

3 讨 论

另外，土壤-上覆水系统中微生物的呼吸作用也是CO2释放的途径之一。Nielsen等[18]研究结果表明了施用沼液在几周内可促进微生物的活性，这预示着土壤微生物活性得到改善。然而，Thomsen等[28]研究发现，沼液会降低土壤微生物活性；但Risberg等[29]研究认为沼液施加到土壤后并不对微生物活性产生显著影响。可见，目前有关沼液施用对微生物活性的影响并无一致性的结论，可能与沼液的施用量、土壤性状、作物的影响以及采样时间等的差异有关。因此，沼液施用通过影响微生物呼吸作用进而对CO2释放的作用和贡献还需要进一步探讨。