全 文 ：中国生态农业学报 2012年 8月 第 20卷 第 8期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Aug. 2012, 20(8): 976−981

* 国家自然科学基金项目(31160415)资助
** 通讯作者: 侯振安(1972—), 男, 博士, 教授, 研究方向为绿洲农业资源高效利用。E-mail: hzatyl@163.com
马莉(1985—), 女, 硕士研究生, 研究方向为绿洲农业资源高效利用。E-mail: malidejia2008@126.com
收稿日期: 2011-12-21 接受日期: 2012-04-10
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2012.00976
生物碳对灰漠土有机碳及其组分的影响*
马 莉 吕 宁 冶 军 茹思博 李国峰 侯振安**
(石河子大学农学院资源与环境科学系 石河子 832003)
摘 要 土壤有机碳是影响土壤肥力和作物产量高低的决定性因子。以棉花秸秆为原料, 在高温厌氧条件下
热解制备生物碳, 通过盆栽试验探讨了生物碳对新疆灰漠土有机碳及其组分的影响。试验设置 3种生物碳: 棉
花秸秆分别在 450 ℃、600 ℃和 750 ℃下热解制备(以 BC450、BC600和 BC750表示); 每种生物碳的施用量分
别为 5 g·kg−1、10 g·kg−1和 20 g·kg−1 (占土壤重量的比例); 同时, 以空白土壤为对照(CK)。结果表明: 施用生
物碳可促进小麦生长, 两茬小麦的地上部干物质重均显著高于对照。施用生物碳可显著提高土壤总有机碳, 且
生物碳热解温度越高, 施用量越大, 提高作用越明显。各生物碳处理土壤易氧化碳含量均显著高于对照; 生物
碳低、中施用量处理(5 g·kg−1、10 g·kg−1)土壤水溶性有机碳含量显著高于对照, 但高施用量处理(20 g·kg−1)与
对照无显著差异; 除 BC750 低施用量处理(5 g·kg−1)外, 其余各生物碳处理土壤微生物量碳含量也均显著高于
对照。生物碳不同热解温度对土壤易氧化碳和微生物量碳含量的影响表现为 BC450>BC600>BC750; 但对土壤
水溶性有机碳含量无显著影响。生物碳不同施用量对土壤易氧化碳的影响表现为 10 g·kg−1≈20 g·kg−1>5 g·kg−1,
水溶性有机碳含量为 5 g·kg−1≈10 g·kg−1>20 g·kg−1。生物碳对土壤微生物商的影响总体表现为: 生物碳的热解
温度越高, 施用量越大, 土壤微生物商越低。因此, 合理的施用棉花秸秆生物碳可显著增加灰漠土有机碳储量,
改变土壤有机碳组分, 提高土壤生产力。
关键词 棉花秸秆 热解温度 生物碳 土壤有机碳 易氧化碳 水溶性有机碳 微生物量碳 微生物商
中图分类号: S158.3 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2012)08-0976-06
Effects of biochar on organic carbon content and fractions of gray desert soil
MA Li, LV Ning, YE Jun, RU Si-Bo, LI Guo-Feng, HOU Zhen-An
(Department of Resources and Environmental Science, Agricultural College of Shihezi University, Shihezi 832003, China)
Abstract Soil organic carbon is critical for soil fertility and crop yield. Biochar (BC) is a carbon-rich organic material derived from
incomplete pyrolysis of biomass and can constitute a significant fraction of soil carbon due to its prolonged lifespan in soils. The
study investigated the influence of biochar on wheat growth and soil organic carbon in grey desert soils under greenhouse experiment.
The objective was to learn how this soil amendment improved crop growth and increased soil carbon storage. Biochar was produced
from dried cotton stalks via pyrolysis in oxygen-limited conditions. Three qualities of biochar produced at 450 ℃, 600 ℃ and 750 ℃
(referred as BC450, BC600 and BC750) were used as the soil organic amendment in the study. The experiment was that of 3×3
factorial design with three qualities of biochar (BC450, BC600 and BC750) and three application rates (5 g·kg−1, 10 g·kg−1 and 20
g·kg−1 of soil weight) plus an un-amended soil set as the control (CK). Wheat was planted for two consecutive growth seasons in
2009. The first-season of wheat was May 8 to July 15 and the second was August 8 to October 15. The results showed that dry matter
weight of wheat under added BC treatments were significantly higher than that under CK. There were no significant differences
among the three types and three application rates of biochar in terms of the first-season wheat dry matter weight. However, the
second-season wheat dry matter weight was significantly affected by biochar qualities, application rates and the interaction of them.
The highest wheat dry matter weight was under BC750 with an application rate of 20 g·kg−1. Soil total organic carbon increased with
increasing biochar pyrolysis temperature and application rate. Soil total organic carbon under BC450, BC600 and BC750 was 2.11,
3.32 and 4.19 times of CK, respectively. Soil readily oxidizable carbon content was significantly higher under biochar treatments than
第 8期 马 莉等: 生物碳对灰漠土有机碳及其组分的影响 977


the control. Water-soluble organic carbon was significantly higher under biochar treatments at 5 g·kg−1 and 10 g·kg−1 application rates
than the control. However, there was no significant difference between 20 g·kg−1 biochar treatment and the control. Microbial
biomass carbon increased significantly under biochar treatment, except for BC750 biochar at 5 g·kg−1 application rate. Readily
oxidizable carbon and microbial biomass carbon contents of soil changed in the following order of BC450 > BC600 > BC750.
However, soil water-soluble organic carbon content was not affected by biochar pyrolysis temperature. The order of influence of
different biochar application rates on readily oxidizable soil carbon was 10 g·kg−1≈20 g·kg−1 > 5 g·kg−1, and that of water-soluble
organic carbon was 5 g·kg−1≈10 g·kg−1 > 20g·kg−1. For soil microbial quotient, BC450 and BC600 at 5 g·kg−1 application rate were
higher than CK. Also BC450 at 10 g·kg−1 and 20 g·kg−1 application rates were not significantly different from CK. Other biochar
treatments were as well lower than CK. These results suggested that application of biochar as soil organic amendment was an
efficient way of increasing soil carbon reserve, changing soil organic carbon fraction and promoting soil productivity.
Key words Cotton straw, Pyrolysis temperature, Biochar, Soil organic carbon, Readily oxidizable carbon, Water-soluble
organic carbon, Microbial biomass carbon, Microbial quotient
(Received Dec. 21, 2011; accepted Apr. 10, 2012)
土壤有机碳数量及其生物活性的变化, 不仅影
响土壤肥力, 还可以通过多种途径影响土壤向大气
释放或固持大气中的 CO2, 从而影响土壤与大气之
间的碳素平衡[1]。土壤有机碳是土壤的重要组成部
分, 也是土壤中较为活跃的土壤组分, 并在土壤生
产力和全球碳循环中起着十分重要的作用, 被认为
是土壤质量和功能的核心, 是影响土壤肥力和作物
产量高低的决定性因子 [2−3]。土壤有机碳在养分循
环、保水性、根系生长、作物产量和环境质量等物
理、化学、生物学过程中起到关键作用, 并可保持
农业生态系统的长期可持续性发展[4]。土壤活性有
机碳是土壤中移动快、不稳定、易矿化, 且植物和
土壤微生物利用较高的那部分有机态碳 [5], 虽然只
占土壤有机碳总量的较小部分, 但因其可在土壤全
碳变化之前反映土壤微小的变化, 又可以直接参与
土壤生物化学转化过程 , 同时也是养分的驱动力 ,
因此对土壤肥力保持具有重要意义。
生物碳是生物体高温热解得到的产物, 木屑、
农作物秸秆、动物粪便和城市一些生活垃圾都可以
作为生产生物碳的原料[6]。生物碳和其他有机质相比
是一种含碳量高且更为稳定的有机碳, 不仅可以增
加土壤中碳储量, 有效减少 CO2 的释放, 还可以作
为土壤改良剂, 提高土壤肥力和生产力[7]。大量研究
表明施用生物碳能够显著影响土壤物理、化学及生
物学特性及提高养分的可利用性和增加作物产量[8]。
Fowles[9]认为生物碳是快速获取稳定性碳库的一个选
择, 能有效提高土壤肥力。Matovic[10]研究表明, 1 hm2
土地施用 13.5 t生物碳(3%)可以成为持续 2个世纪的
碳库, 它能增加土壤肥力和保持上千年的化学稳定
性。不同原料生物碳补充土壤总碳排放损失的能力不
同, 不同土壤类型对接受储存碳的能力也不同。
新疆灰漠土面积 178.95×104 hm2, 土壤有机质
含量低、易板结、有效肥力低, 这些都是限制农业
生产进一步发展的主要因子。然而新疆是我国最大
的棉花种植基地, 棉花种植面积约占全国的 1/3, 总
产量占到全国的 40%, 棉花秸秆资源丰富。因此, 以
棉花秸秆为原料制备生物碳, 对加速灰漠土改良和
培肥有很好的应用潜力和发展前景, 对促进新疆农
业生产发展具有重要意义。本研究探讨了棉花秸秆
生物碳对新疆灰漠土有机碳积累及其组分的影响 ,
旨在为生物碳在新疆干旱区的合理利用奠定基础。
1 材料和方法
1.1 供试材料
试验于 2009 年在新疆石河子大学农学院试验
站温室进行。供试土壤取自新疆生产建设兵团农八
师 147团, 土壤类型为灰漠土, 质地为砂土, 有机质
10.6 g·kg−1, pH 8.15, 全氮 0.266 g·kg−1, 碱解氮 34.3
mg·kg−1, 速效磷 33.5 mg·kg−1, 速效钾 295.8 mg·kg−1,
CEC 3.19 cmol(+)·kg−1。供试 3种生物碳为棉花秸秆
分别在 450 ℃、600 ℃和 750 ℃条件下厌氧热解制备
得到(分别以 BC450、BC600 和 BC750 来表示), 其
主要性质见表 1。供试作物为春小麦, 品种为“新春
19号”。

表 1 不同热解温度制备的棉花秸秆生物碳原料元素含量
Table 1 Elements contents of biochars of cotton straws prepared
under different temperatures in the experiment
生物碳
Biochar
制备温度
Preparation
temperature (℃)
有机碳
Organic C
(g·kg−1)
全氮
Total N
(g·kg−1)
全钾
Total K
(g·kg−1)
BC450 450 625 0.89 8.6
BC600 600 646 0.69 8.7
BC750 750 654 0.45 11.4

1.2 试验设计
试验采用生物碳种类和施用量两因素三水平完
全随机设计, 生物碳种类为 3种, BC450、BC600和
BC750; 每种生物碳的施用量设 3 个水平, 分别为 5
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g·kg−1、10 g·kg−1和 20 g·kg−1(占干土量的比例); 同
时以空白土壤为对照(CK)。试验共 10个处理, 每个
处理重复 4次。
研究采用盆栽试验, 供试土壤自然风干后, 碾
碎, 过 2 mm筛。生物碳粉碎过 2 mm筛后, 按照设
计用量与供试土壤混合均匀, 每盆装风干土 3.0 kg。
小麦连续种植两茬, 第 1茬 5月 8日播种, 7月 15日
收获; 第 2茬 8月 8日播种, 10月 15日试验结束。
毎盆播种小麦 20株, 出苗 15 d后定苗, 每盆保留生
长较均匀一致的小麦幼苗 10 株。每盆施用氮肥
(N)1.5 g, 磷肥(P2O5)0.5 g, 在播种前一次性施入作
基肥。试验期间每天称重补水, 使土壤含水量保持
在 60%~80%田间持水量。
1.3 测定指标及方法
7 月 15 日和 10 月 15 日分别采集两茬小麦植株
的地上部分, 烘干, 测定小麦干物质重。10 月 15 日
试验结束(第 2 茬小麦收获后), 采用三点取样法, 用
小土钻取土样, 将样品带回实验室测定其土壤总有
机碳、易氧化碳、水溶性有机碳以及微生物量碳含量。
土壤总有机碳采用 TOC 仪(multi N/C 2100S,
Analytic jena)测定。土壤水溶性有机碳采用浸提水
土比为 5 1, 25 ∶ ℃恒温振荡 30 min后, 高速离心 10
min (7 000 r·min−1), 0.45μm滤膜抽滤, 提取液中的
有机碳采用 TOC仪测定[11]。土壤微生物量碳采用氯
仿熏蒸 K2SO4 提取法, 根据熏蒸和未熏蒸处理土壤
提取液中有机碳之差除以转换系数 KC(0.45)为微生
物量碳含量[12]。土壤易氧化碳采用 333 mmol·L−1高
锰酸钾氧化, 565 nm波长比色测定[13]。
1.4 数据计算与统计分析
使用 SPSS v.11.0(SPSS Inc., 1996)程序对各处理
平均数进行单因素方差分析; 同时, 对数据进行两
因素(生物碳种类和施用量)方差分析; 当差异显著
时, 采用 Duncan 法对处理间(或因素水平间)进行多
重比较(P<0.05)。
2 结果与分析
2.1 生物碳对小麦生长的影响
不同处理对两茬小麦干物质重的影响见表 2。
总体上, 施用生物碳处理小麦干物质重均显著高于
对照(CK); 但不同生物碳处理对两茬小麦干物质重
的影响有所不同。生物碳种类及施用量的两因素分
析结果表明, 第 1 茬小麦干物质重在不同生物碳处
理间差异不大(P>0.05); 第 2茬小麦干物质重受生物
碳种类(P<0.05)和施用量(P<0.05)及二者交互作用影
响显著(P<0.05); 小麦干物质重以 BC750 处理最高,
其次是 BC600和 BC450处理, 后二者之间差异不显
著(P>0.05)。BC450中施用量(10 g·kg−1)处理第 2茬
小麦干物质重显著高于高施用量处理(20 g·kg−1); 但
BC600和 BC750低施用量处理(5 g·kg−1)则显著低于
中、高施用量(10 g·kg−1和 20 g·kg−1)处理。本研究中
BC750用量 20 g·kg−1处理第 2茬小麦干物质重最高,
BC600用量 5 g·kg−1和 BC450用量 5 g·kg−1处理最低。

表 2 不同施用量各生物碳对两茬小麦植株干物质重的
影响
Table 2 Effects of different biochars with different application
rates on dry matter weight of two quarter wheat
小麦干物质积累量
Dry matter weight (g·pot−1)生物碳
Biochar
施用量
Application rate (g·kg−1) 第 1茬
First-season
第 2茬
Second-season
CK 0 7.83b 7.97e
5 10.11a 10.67cd
10 10.87a 11.09bc
BC450
20 10.98a 10.18cd
5 11.30a 9.73d
10 10.54a 11.55ab
BC600
20 11.09a 11.29ab
5 10.43a 10.85bc
10 11.20a 11.42ab
BC750
20 10.87a 12.19a
两因素方差分析(F值) Two factors analysis of variance (F values)
生物碳 Biochar 0.449ns 4.946*
施用量 Application rate 0.579ns 6.644**
生物碳×施用量 Biochar×application rate 1.184ns 3.692*
表格中同列不同字母表示处理间差异达显著水平, P<0.05; *、
**分别表示在 5%、1%水平下差异显著, ns表示不显著。下同。The
value labeled with different letters in the same column are significantly
different among treatments at 0.05 level; * P < 0.05; ** P < 0.01; ns:
non-significant, the same below.

2.2 生物碳对土壤有机碳积累及组分的影响
2.2.1 总有机碳
土壤有机碳含量是衡量土壤肥力水平的一个重
要指标, 不同处理种植两茬小麦后土壤总有机碳含
量见表 3。总体上, 除 BC450用量 5 g·kg−1处理土壤
总有机碳含量与对照(CK)差异不显著外, 其余施用
生物碳处理土壤总有机碳含量均显著高于 CK。土壤
总有机碳含量受生物碳种类、施用量及其交互作用
影响显著(表 3), 3 种生物碳对土壤总有机碳含量的
影响表现为 BC750>BC600>BC450, 其土壤总有机
碳含量平均值分别为对照(CK)的 4.19倍、3.32倍和
2.11 倍。3 种生物碳施用量对土壤总有机碳含量的影
响趋势相同, 均表现为随着施用量(5 g·kg−1、10 g·kg−1
和 20 g·kg−1)的增加土壤总有机碳含量显著提高。
第 8期 马 莉等: 生物碳对灰漠土有机碳及其组分的影响 979


表 3 不同施用量生物碳对土壤有机碳积累及组分的影响
Table 3 Effects of different biochars with different application rates on soil organic carbon content and fractions
生物碳
Biochar
施用量
Application rate
(g·kg−1)
有机碳
Soil organic carbon
(g·kg−1)
易氧化碳
Readily oxidizable carbon
(g·kg−1)
水溶性有机碳
Water-soluble carbon
(mg·kg−1)
微生物量碳
Microbial biomass carbon
(mg·kg−1)
对照(CK) 0 5.92g 1.858d 156d 128f
BC450 5 7.70fg 1.912bc 219ab 253c
10 11.44d 1.938ab 216ab 299b
20 18.71b 1.945a 182cd 373a
BC600 5 9.17ef 1.893bc 230a 268bc
10 16.38c 1.911b 232a 218de
20 19.22b 1.911b 175cd 214de
BC750 5 10.49de 1.885c 224ab 157f
10 18.75b 1.896bc 201abc 242cd
20 22.44a 1.902bc 163d 197e
两因素方差分析(F值) Two factors analysis of variance (F values)
生物碳 Biochar 32.94** 7.91** 2.61ns 71.07**
施用量 Application rate 189.57** 5.94** 28.71** 7.83**
生物碳×施用量 Biochar × application rate 4.15** 0.53ns 1.08ns 20.22**

2.2.2 易氧化碳
易氧化碳是易被土壤微生物分解矿化的有机碳,
对植物养分供应有直接作用。施用生物碳可以提高
土壤易氧化碳含量, 不同生物碳处理土壤易氧化碳
含量均显著高于 CK(表 3)。土壤易氧化碳受生物碳
种类和施用量影响显著, 但不受二者交互作用影响
(表 3)。3 种生物碳对土壤易氧化碳的影响表现为:
BC450 处理土壤易氧化碳平均含量最高, 显著高于
BC600和 BC750处理, 后二者差异不显著(P>0.05)。
从生物碳施用量对土壤易氧化碳的影响来看 ,
BC450施用量 20 g·kg−1处理土壤易氧化碳含量显著
高于 5 g·kg−1处理, 但与施用量 10·g kg−1差异不显著
(P>0.05)。BC600 和 BC750 不同施用量处理土壤易
氧化碳含量差异不大(P>0.05)。
2.2.3 水溶性有机碳
水溶性有机碳是土壤活性有机碳的重要组分 ,
也是土壤微生物的重要能源。3 种生物碳(BC450、
BC600和 BC750)中、低施用量(10 g·kg−1、5 g·kg−1)
处理土壤水溶性有机碳含量显著高于 CK, 但高施
用量处理(20 g·kg−1)与 CK差异不大(表 3)。生物碳种
类和施用量的两因素方差分析结果表明, 土壤水溶
性有机碳含量主要受生物碳施用量的影响(P<0.05),
不同生物碳种类之间差异不显著(P>0.05, 表 3)。3
种生物碳施用量 5 g·kg−1和 10 g·kg−1处理土壤水溶
性有机碳含量差异不大(P>0.05), 均显著高于施用
量 20 g·kg−1处理(P<0.05)。
2.2.4 微生物量碳
土壤微生物量碳是土壤活性有机碳的一部分 ,
通常占土壤总有机碳的 1%~3%, 可作为土壤活性有
机碳变化的指标。总体上, 除 BC750 用量 5 g·kg−1
处理土壤微生物量碳含量与 CK 差异不显著外, 其
余施用生物碳处理土壤微生物量碳含量均显著高于
CK(表 3)。土壤微生物量碳含量受生物碳种类、施
用量及其交互作用影响显著(见表 3)。3种生物碳处理
土壤微生物量碳平均含量顺序为 : BC450>BC600>
BC750。BC450随着施用量增加(5 g·kg−1、10 g·kg−1
和 20 g·kg−1)土壤微生物量碳含量显著增加(P<0.05);
BC600 则随着用量增加有所降低; BC750 施用量 10
g·kg−1 处理土壤微生物量碳含量最高, 其次是施用
量 20 g·kg−1, 5 g·kg−1施用量处理最低。
2.3 生物碳对土壤微生物商的影响
微生物商是土壤微生物量碳与土壤总有机碳的
比值, 可以解释为底物碳的可利用度或被微生物固
定的总有机碳的比例[14]。不同处理土壤的微生物商
见图 1, BC450、BC600施用量 5 g·kg−1处理土壤微
生物商最高, 显著高于对照(CK); 其次是 BC450 施
用量 10 g·kg−1和 20 g·kg−1处理, 与 CK差异不显著;
其余施用生物碳处理均显著低于 CK。不同生物碳种
类和施用量对土壤微生物商的影响总体表现为: 生
物碳的热解温度越高, 施用量越大, 土壤微生物商
越低。
3 讨论
生物碳具有大量的孔洞结构以及巨大的表面
积 [15], 有很强的离子吸附交换能力, 可以改善土壤
的阳离子或阴离子交换量, 吸附养分并将养分滞留
在土壤里供植物吸收利用 , 降低肥料养分的淋失 ,
提高肥料养分利用率[16−17]。大量研究表明生物碳可
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图 1 不同生物碳种类及施用量处理的土壤微生物商
Fig. 1 Soil microbial quotient in treatments with different types and application rates of biochar

以提高作物生物量和产量[18−19]。本研究连续两茬的
小麦盆栽试验结果表明, 施用生物碳可显著提高小
麦的生物量, 但生物碳的热解温度及其施用量对两
茬小麦生长的影响存在差异; 不同生物碳种类和施
用量处理第 1 茬小麦生物量差异不大, 但第 2 茬小
麦生物量却表现出高温热解生物碳(BC600、BC750)
及中、高施用量(10 g·kg−1、20 g·kg−1)处理显著高于
低温热解生物碳(BC450)及低施用量(5 g·kg−1)处理。
这可能是由于生物碳炭化温度不同, 其表面与结构
特征有所差异, 吸附能力也有所差异[15] , 高温条件
下制备的生物碳比低温下制备的生物碳有更高的孔
隙度, 吸附能力也更强[20]。生物碳对作物生长和产
量的影响与施用年限、施用量、土壤类型以及作物
种类等诸多因素有关。Major 等[21]连续 4 年玉米施
用生物碳的试验结果表明, 第 1 年玉米产量与对照
差异不显著 , 而随后几年玉米产量均显著高于对
照。也有研究表明, 低量生物碳施用在海南花岗岩
砖红壤上对王草和柱花草生长无正面影响[22]。通常
生物碳对低有机质含量土壤的增产效果显著, 但对
于有机质含量高的土壤作用不明显[23]。此外, 生物
碳施用量过高也会导致作物生长受抑制[24], 甚至减
产[25]。
近年来, 生物碳在增加土壤有机碳储量方面的
特殊作用备受关注。本研究表明施用生物碳可以显
著提高灰漠土有机碳含量, 促进有机碳积累, 且生
物碳热解温度越高, 施用量越大, 有机碳含量增加
越明显。本研究中 750 ℃生物碳施用量 20 g·kg−1的
土壤有机碳最高 , 土壤总有机碳含量较对照增加
2.79 倍。这与其他学者的研究结果基本一致[23,26]。
生物碳提高土壤有机碳的作用大小取决于生物碳的
用量和稳定性[27]。Bruun 等[26]采用 14C 同位素标记
生物碳和秸秆, 两年土壤培养试验结果表明生物碳
的碳损失率为 3.1%(300 ℃生物碳)和 9.3%(225 ℃生
物碳), 远远低于秸秆的碳损失率(56%)。黄超等 [23]
对两种土壤(有机碳含量分别为 3.26 g·kg−1和 16.66
g·kg−1)施用生物碳的研究表明随着生物碳用量的增
加, 土壤有机碳含量显著提高。
此外, 本研究表明施用生物碳也显著影响了土
壤有机碳组分。总体上看, 低温热解生物碳(450 )℃
对土壤易氧化碳和微生物量碳的提高作用显著高于
高温热解生物碳(600 ℃和 750 ), ℃ 且随着施用量(5
g·kg−1、10 g·kg−1和 20 g·kg−1)的增加微生物量碳含量
显著增加; 而土壤水溶性有机碳含量主要受生物碳
施用量影响, 生物碳种类(450 ℃、600 ℃和 750 )℃
的影响不大。其原因可能是一方面生物碳热解温度
越高对土壤水溶性有机碳的吸附能力越强, 水溶性
有机碳的淋洗越少[28]; 另一方面随着生物碳热解温
度的增加其自身水溶性有机碳含量急剧减少[29], 结
果导致不同热解温度生物碳对土壤水溶性有机碳含
量无明显影响。施用生物碳增加土壤微生物量碳含
量可能是由于生物碳影响了土壤微生物的生物量、
数量和活性等。刘燕萍等[30]发现添加生物碳促进了
土壤有机碳的矿化, 土壤 CO2 的释放速率和累积释
放量均显著增加; 不同温度制备的生物碳的影响表
现为 350 >600 >℃ ℃ 800 ℃。Pietikäinen等[28]探讨了
生物碳、活性炭以及非吸附性浮石对微生物的影响,
结果表明生物碳处理的微生物数量和基础呼吸最高,
浮石最低 ; 同时 , 微生物种群结构也明显不同。
Steiner 等[31]研究表明, 土壤基础呼吸、微生物生物
量、数量以及代谢墒均随着生物碳施用量的增加(50
g·kg−1、100 g·kg−1和 150 g·kg−1)而呈线性增加, 且差
异显著。
第 8期 马 莉等: 生物碳对灰漠土有机碳及其组分的影响 979


土壤有机碳的变化及其效应是一个长期的过程,
本研究通过连续种植两茬小麦的盆栽试验研究了生
物碳对灰漠土有机碳及其组分的影响, 但生物碳对
土壤有机碳的长期影响效应还有待探讨。此外, 生
物碳对土壤易氧化碳尤其是水溶性有机碳和微生物
量碳的影响机理及其效应也需要进一步深入研究。
4 结论
施用生物碳可提高灰漠土有机碳含量, 促进有
机碳积累。生物碳的热解温度越高、施用量越大, 土
壤总有机碳含量增加越显著。此外, 生物碳也可显
著提高灰漠土易氧化碳、水溶性有机碳和微生物量
碳含量。低温热解生物碳(450 )℃ 对土壤易氧化碳和
微生物量碳的提高作用优于高温热解生物碳 (600
℃、750 ), ℃ 且随着施用量(5 g·kg−1、10 g·kg−1和 20
g·kg−1)的增加 , 微生物量碳含量显著增加; 不同热
解温度生物碳(450 ℃、600 ℃和 750 )℃ 对土壤水溶
性有机碳含量影响较小, 低、中施用量(5 g·kg−1 和
10 g·kg−1)土壤水溶性有机碳含量显著高于高施用量
(20 g·kg−1)。
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