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紫色土是我国重要的耕地资源,其土壤有机质含量低,氮素缺乏,土壤颗粒粗,保水保肥性能差。生物炭在改善土壤理化性质、减少温室气体排放等方面具有较大潜力,其固碳减排效应因土壤性质和生物质炭特性差异而不同,且对土壤碳库稳定性的影响尚存争议。因此,本文选择2种类型紫色土(酸性紫色土,石灰性紫色土)、3种生物炭材料(玉米秸秆生物炭JB、紫茎泽兰生物炭ZB、鸡蛋壳生物炭EB),开展室内培养试验,重点探索生物炭对紫色土有机碳矿化特征、土壤腐殖质组分结构特征及其对稳定态黑碳组分结构特征的影响。主要研究结果如下:(1)生物质来源不同,生物炭材料理化特性差异较大。紫茎泽兰、玉米秸秆生物炭的比表面积分别是EB的1.6倍、5.16倍;总孔体积分别是EB的48.06倍、163.03倍。EB生物炭产率显著高于JB、ZB。JB和ZB的H、C含量分别是EB的3.56-5.4倍、4.49-5.2倍,但稳定态碳占比以EB较高,分别是JB、ZB的1.57倍、1.43倍。JB阳离子交换量最大,分别是ZB、EB的1.33倍、2.84倍。(2)生物炭施入对土壤总有机碳含量有提升效应,且随着培养时间延长,其增幅呈下降趋势。在培养0-90天内,JB、ZB相比CK可提高酸性紫色土总有机碳1.13-1.34倍、1.06-1.27倍,可提高石灰性紫色土总有机碳1.72-2.05倍、1.61-1.92倍,均达显著水平,而EB对紫色土有机碳提高效应不显著。从土壤有机碳矿化角度看,施入生物炭,紫色土有机碳矿化速率总体呈下降趋势,且在培养初期(1-3d)呈现急剧下降;在酸性紫色土中,生物炭处理加速土壤有机碳矿化,呼吸强度大,激发效应为正,不利于碳的固定,而在石灰性紫色土中,则表现为负激发效应,有利于碳的固持。在培养中期(5-15d)总体呈现矿化速率加快的趋势,土壤激发效应以正为主。在培养后期(30-90d),土壤有机碳矿化速率下降并趋于稳定,呼吸强度平缓,以正激发效应为主。(3)生物炭施入对土壤腐殖质碳含量有提升效应,且随着培养时间延长,其增幅呈先上升后下降趋势。在培养0-90天内,JB相比CK可分别提高酸性紫色土腐殖质碳、富里酸、胡敏酸、胡敏素组分碳含量1.10-1.38倍、0.77-1.19倍、0.94-1.79倍、1.34-1.59倍,ZB相比CK可分别提高酸性紫色土腐殖质碳、富里酸、胡敏酸、胡敏素组分碳含量0.85-1.09倍、0.57-0.86倍、0.53-0.57倍、1.07-1.36倍。JB、ZB处理对石灰性紫色土腐殖质组分碳含量的提高效应更大。EB相比CK对土壤腐殖质组分含量也有提高效应,但未达显著水平。(4)随着培养时间的延长,土壤HA/(FA+HA)比值(PQ)表现出先降低而后升高的趋势。培养结束相比培养初期PQ值均有提升。生物炭处理下HA色调系数均为Rp型。JB、ZB的施入能提高胡敏酸的色调系数,EB的施入降低胡敏酸的色调系数。这说明JB、ZB使胡敏酸组成变得简单化,更有利于胡敏酸的积累和土壤腐殖质品质的提高,而EB使土壤的胡敏酸分子结构复杂化。(5)采用0.45微米滤膜包裹生物炭材料,评价生物炭对土壤黑碳的稳定性的影响。3种生物炭用滤膜包裹埋入土壤,土壤黑碳含量呈随着培养时间延长,先下降后上升的趋势。黑碳增量随着培养天数延长呈缓慢上升趋势。培养90天后,JB、ZB、EB相比CK在酸性紫色土中黑碳含量分别提高了25.56%、21.30%、8.92%,在石灰性紫色土中分别提高了22.56%、21.38%、11.48%,均达显著水平。总体来看,生物炭施入能提高土壤总有机碳含量,但在酸性紫色土中以正激发效应显著,表现在呼吸强度变强,土壤矿化速率高于对照,激发效应PE值为正,不利于土壤碳库的固定。生物炭施入石灰性紫色土,在培养前期(1-5d)抑制了土壤呼吸强度、土壤矿化速率低于对照,产生负激发效应,有利于碳库的固定,但在培养中后期(7-90d)土壤呼吸加强,土壤矿化速率高于对照,以正激发效应为主,不利于土壤有机碳的固定。生物炭施入能提高土壤腐殖组分碳含量。腐殖质愈发稳定,表现在胡敏酸所占比例上升,提高了腐殖化程度,色调系数提高,腐殖质结构趋于简单化,更利于腐殖质的更新与活化。将生物炭用滤膜包裹埋入土壤,土壤黑碳含量随着培养时间的延长呈现先下降后上升的趋势,黑碳增量变大,有利于土壤中有机碳的积累,对提高紫色土肥力和固碳能力有促进作用,但不同类型生物炭,其增幅效应差异较大,且在不同类型紫色土中其黑碳增幅也存在一定差异。