1. Introduction
Soil aggregates play an important role in organic matter (OM) dynamics and are a major factor in stabilizing the soil structure, which is important, for example, for the aeration of soils or their resistance against erosive forces (Balesdent et al., 2000; Chris- tensen, 2001; Six et al., 2000). According to Six et al. (2004), plant debris and roots, microorganisms, inorganic binding agents, and environmental variables such as climate and soil mineral characteristics are major drivers behind aggregation processes.
Macro-aggregates (>250mm) can be formed around organic particles such as plant residues whose reactivity (i.e., amount of reactive functional groups on the residue surface) is increased by bacterial and fungal decomposition processes. Such processing by microorganisms leads to the emission of CO2 and at the same time
to the production of microbially derived binding agents rendering the residues into more reactive aggregation cores (Six et al., 2004). Macro-aggregates can further be an accumulation of micro- aggregates (53–250mm), which in turn are formed within macro-aggregates and are released upon their disruption (Six et al., 1999). Micro-aggregates are supposed to be more stable against disruptive forces resulting from, for example, rain drops or tillage than macro-aggregates (Christensen, 2001; Six et al., 2000). Consequently, the OM stored in micro-aggregates was found to have a higher turnover time (100–300 years) than that stored in macro-aggregates (15–50 years; von Lützow et al., 2007). Thus, macro-aggregates offer immediate, but rather weak protection from ongoing decomposition processes, while micro-aggregates contribute to the long-term storage of OM in soil.
The productivity especially of poorly structured agricultural soils could be improved by soil additives that promote the formation of aggregates. Several studies showed an increase in soil macro-aggregate formation due to the addition of crop residues (Andruschkewitsch et al., 2014; De Gryze et al., 2005; Helfrichet al., 2008; Wagner et al., 2007). However, Helfrich et al. (2008) reported for roots and leaves from maize that differences in the decomposability between different types of residues can lead to variations in the magnitude of positive effects on macro-aggregate formation. Beside these uncertainties, respective data for the effects of other widely used organic soil additives such as slurry or manure on macro-aggregate dynamics are scarce.
Biochar addition to agricultural soils gained much recognition in the last decade because of the positive effects on crop yield and soil nutrient stocks among other parameters (e.g. Biederman and Harpole, 2013). Biochar is a C-rich solid material produced by combusting biomass in an oxygen-limited environment. Compa- rable to crop residues, biochar can be expected to promote aggregation processes because it contains reactive functional groups, which may engage in bonding interactions with suitable reaction partners (Joseph et al., 2010; Kaiser et al., 2014). However, only few studies with contrasting results analyzed the effect of biochar on macro-aggregate dynamics. Sun and Lu (2014) and Lu et al. (2014) detected an increase in macro-aggregate formation and conservation after biochar addition to clayey soils due to physical soil improvements including an increased water holding capacity and reduced tensile strength. In contrast, Pronk et al. (2012) found negative effects of charcoal application on the amount of macro-aggregates >2 mm in an artificial soil within a one year incubation study. The contrasting effects might be a result of differences in the biochar reactivity (i.e., amount of reactive functional groups) that strongly depends on production conditions and feedstock (Keiluweit et al., 2010). The combined application of biochar and slurry might be a way to increase the biochar reactivity and, consequently, the ability to form macro-aggregates because slurry contains reactive compounds such as organic acids (Kirchmann and Lundvall, 1993; Provenzano et al., 2014). To the best of our knowledge, the effects of biochar applied individually vs. applied in combination with slurry on the dynamics of soil macro-aggregates and associated OM have not been analyzed.
Aggregation processes in soil are tightly linked to the activity of the decomposer community (Le Guillou et al., 2012). The addition of manure, slurry, or charcoal to soil might exert different effects on the activity of microorganisms because of differences in their composition (e.g., C/N ratio, amount of low molecular compounds) (Helfrich et al., 2008; Le Guillou et al., 2012). An increase in microbial activity can lead to less aggregation due to the intensified decomposition of organic binding agents. On the other hand, enhanced microbial activity might also promote the formation of aggregates due to the production of microbially derived binding agents. The occurrence of such contrasting effects are s
1. บทนำ
มวลดินมีบทบาทสำคัญในอินทรียวัตถุ (OM) Dynamics และเป็นปัจจัยสำคัญในการรักษาเสถียรภาพของโครงสร้างของดินซึ่งเป็นสิ่งที่สำคัญเช่นสำหรับการเติมอากาศของดินหรือความต้านทานของพวกเขากับกองกำลังกัดกร่อน (ที่ Balesdent et al, 2000; Chris- Tensen 2001. หก, et al, 2000) ตามที่หก, et al (2004) เศษพืชและรากจุลินทรีย์ตัวแทนที่มีผลผูกพันนินทรีย์และตัวแปรสิ่งแวดล้อมเช่นสภาพภูมิอากาศและแร่ธาตุดินลักษณะเป็นไดรเวอร์ที่สำคัญที่อยู่เบื้องหลังกระบวนการรวม.
แมโครมวลรวม (> 250 มม) สามารถเกิดขึ้นรอบ ๆ อนุภาคอินทรีย์เช่นพืชตกค้างที่มี การเกิดปฏิกิริยา (เช่นปริมาณของการทำงานเป็นกลุ่มปฏิกิริยาบนพื้นผิวที่เหลือ) จะเพิ่มขึ้นตามกระบวนการสลายตัวแบคทีเรียและเชื้อรา การประมวลผลดังกล่าวโดยจุลินทรีย์ที่นำไปสู่การปล่อย CO2 และในเวลาเดียวกัน
กับการผลิต microbially ตัวแทนที่มีผลผูกพันมาแสดงผลตกค้างเข้าไปในแกนรวมปฏิกิริยามากขึ้น (หก et al., 2004) แมโครมวลรวมต่อไปอาจจะเป็นที่สะสมของมวลรวมไมโคร (53-250mm) ซึ่งในทางกลับกันจะเกิดขึ้นภายในมหภาคมวลรวมและมีการเปิดตัวเมื่อเกิดการหยุดชะงักของพวกเขา (หก et al., 1999) Micro-มวลรวมที่ควรจะเป็นมีเสถียรภาพมากขึ้นกับกองกำลังก่อกวนที่เกิดจากการยกตัวอย่างเช่นหยดน้ำฝนหรือเตรียมดินกว่ามหภาคมวลรวม (คริส, 2001. หก, et al, 2000) ดังนั้น OM เก็บไว้ในไมโครมวลรวมพบว่ามีช่วงเวลาที่สูงกว่ามูลค่าการซื้อขาย (100-300 ปี) กว่าที่เก็บไว้ในมหภาคมวลรวม (15-50 ปี. ฟอนLützow et al, 2007) ดังนั้นมหภาคมวลรวมให้ความคุ้มครองทันที แต่ค่อนข้างอ่อนแอจากกระบวนการสลายตัวต่อเนื่องในขณะที่ไมโครมวลรวมมีส่วนร่วมในการจัดเก็บข้อมูลระยะยาวของ OM ในดิน.
ผลผลิตดินเกษตรโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่มีโครงสร้างไม่ดีอาจจะดีขึ้นโดยการเติมแต่งดินที่ส่งเสริม การก่อตัวของมวลรวม งานวิจัยหลายชิ้นพบว่าเพิ่มขึ้นในดินก่อมหภาครวมเนื่องจากการเพิ่มของสารตกค้างพืช (Andruschkewitsch et al, 2014;. De Gryze et al, 2005;.. Helfrichet อัล 2008. แว็กเนอร์, et al, 2007) อย่างไรก็ตาม Helfrich et al, (2008) รายงานรากและใบจากข้าวโพดที่แตกต่างในการย่อยสลายระหว่างชนิดที่แตกต่างกันของสารตกค้างสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในขนาดของผลในเชิงบวกเกี่ยวกับการก่อมหภาครวม ข้างไม่แน่นอนเหล่านี้ข้อมูลที่เกี่ยวข้องสำหรับผลกระทบของการใช้กันอย่างแพร่หลายเจือปนดินอินทรีย์เช่นสารละลายหรือปุ๋ยคอกในการเปลี่ยนแปลงมหภาครวมจะหายาก.
นอกจาก Biochar ดินทางการเกษตรได้รับการยอมรับมากในทศวรรษที่ผ่านมาเนื่องจากผลกระทบในเชิงบวกต่อผลผลิตพืชและ หุ้นธาตุอาหารในดินในหมู่พารามิเตอร์อื่น ๆ (เช่นเดอร์และ Harpole, 2013) biochar เป็นวัสดุที่เป็นของแข็งที่อุดมไปด้วย C-ผลิตโดย combusting ชีวมวลในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจน จำกัด rable Compa- เพื่อเศษซากพืช, biochar สามารถคาดหวังที่จะส่งเสริมกระบวนการรวมตัวเพราะมันมีการทำงานเป็นกลุ่มปฏิกิริยาซึ่งอาจมีส่วนร่วมในการโต้ตอบกับคู่ค้าพันธะปฏิกิริยาที่เหมาะสม (โจเซฟ et al, 2010;.. ไกเซอร์ et al, 2014) แต่เพียงไม่กี่ศึกษาที่มีผลตัดกันวิเคราะห์ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลง biochar มหภาครวม ดวงอาทิตย์และลู (2014) และลู et al, (2014) ตรวจพบการเพิ่มขึ้นในการก่อมหภาครวมและการอนุรักษ์หลังจากนอกจาก biochar ดินเหนียวเนื่องจากการปรับปรุงทางกายภาพของดินรวมทั้งกำลังการผลิตน้ำโฮลดิ้งที่เพิ่มขึ้นและลดความต้านทานแรงดึง ในทางตรงกันข้าม Pronk et al, (2012) พบว่าผลกระทบเชิงลบของการประยุกต์ใช้ถ่านกับปริมาณของมหภาคมวล> 2 มิลลิเมตรในดินเทียมภายในการศึกษาบ่มเป็นเวลาหนึ่งปี ผลกระทบที่แตกต่างอาจจะเป็นผลมาจากความแตกต่างในการเกิดปฏิกิริยา biochar (เช่นปริมาณของการทำงานเป็นกลุ่มปฏิกิริยา) ที่ขอขึ้นอยู่กับสภาพการผลิตและวัตถุดิบ (Keiluweit et al., 2010) แอพลิเคชันรวมของ biochar และสารละลายอาจจะมีวิธีในการเพิ่มความไวต่อปฏิกิริยา biochar และดังนั้นความสามารถในการรูปแบบมหภาคมวลเพราะสารละลายมีสารปฏิกิริยาเช่นกรดอินทรีย์ (Kirchmann และ Lundvall 1993. โปร et al, 2014) . ที่ดีที่สุดของความรู้ของเราผลกระทบของ biochar ที่ใช้เป็นรายบุคคลกับนำไปใช้ร่วมกับสารละลายในการเปลี่ยนแปลงของดินมหภาคมวลและ OM ที่เกี่ยวข้องยังไม่ได้รับการวิเคราะห์. กระบวนการรวมในดินที่มีการเชื่อมโยงกับกิจกรรมของชุมชนย่อยสลายได้ (Le Guillou et al., 2012) นอกเหนือจากปุ๋ยคอกผสมหรือถ่านดินอาจออกแรงผลที่แตกต่างกันเกี่ยวกับกิจกรรมของจุลินทรีย์เพราะความแตกต่างในองค์ประกอบของพวกเขา (เช่นอัตราส่วน C / N, ปริมาณของสารโมเลกุลต่ำ) (คน Helfrich et al, 2008;. Le Guillou et al., 2012) การเพิ่มขึ้นในกิจกรรมของจุลินทรีย์สามารถนำไปสู่การรวมตัวน้อยเกิดจากการสลายตัวรุนแรงของตัวแทนที่มีผลผูกพันอินทรีย์ บนมืออื่น ๆ , กิจกรรมของจุลินทรีย์ที่เพิ่มขึ้นนอกจากนี้ยังอาจส่งเสริมการก่อตัวของมวลเนื่องจากการผลิตของ microbially มาตัวแทนมีผลผูกพัน การเกิดขึ้นของผลกระทบที่แตกต่างดังกล่าวเป็นของ
การแปล กรุณารอสักครู่..

1 . แนะนำมวลดินมีบทบาทสำคัญในอินทรีย์วัตถุ ( OM ) พลวัตและเป็นปัจจัยหลักในการรักษาเสถียรภาพของโครงสร้างของดิน ซึ่งเป็นสิ่งสําคัญ เช่น ในอากาศหรือความต้านทานต่อการกัดกร่อนของดิน บังคับ ( balesdent et al . , 2000 ; คริส - tensen , 2001 ; หก et al . , 2000 ) ตามหก et al . ( 2004 ) , เศษรากพืชและ จุลินทรีย์ และสารยึดเกาะ และตัวแปรด้านสิ่งแวดล้อม เช่น ดินและภูมิอากาศลักษณะแร่ไดรเวอร์หลักเบื้องหลังกระบวนการการรวมกันแมโครตัวอย่าง ( 250 มล. ) สามารถเกิดขึ้นรอบ ๆอนุภาคอินทรีย์ เช่น เศษซากพืชที่มีประสิทธิภาพ ( เช่นปริมาณหมู่ฟังก์ชันปฏิกิริยาบนพื้นผิวกาก ) เพิ่มขึ้น โดยแบคทีเรียและเชื้อรากระบวนการการสลายตัว การประมวลผล เช่น เชื้อจุลินทรีย์ นำไปสู่การปล่อย CO2 และในเวลาเดียวกันเพื่อผลิต microbially ได้มาผูกตัวแทนการแสดงผลตกค้างเป็นมากขึ้นปฏิกิริยารวมแกน ( หก et al . , 2004 ) แมโครตัวอย่างสามารถเพิ่มเติมเป็นสะสมของไมโคร - มวลรวม ( 53 ) 250mm ) ซึ่งจะเกิดขึ้นภายในแมโครมวลรวมและออกเมื่อหยุดชะงัก ( หก et al . , 1999 ) ไมโครมวลรวมควรจะมีเสถียรภาพมากขึ้นกับก่อกวนกองกำลังที่เกิดจาก ตัวอย่างเช่น หยดฝน หรือไถพรวน มากกว่ามาโครมวลรวม ( Christensen , 2001 ; หก et al . , 2000 ) ดังนั้น โอม เก็บไว้ในไมโครมวลรวมพบว่ามีเวลา การหมุนเวียนสูง ( 100 - 300 ปี ) กว่าที่จัดเก็บไว้ในแมโครมวลรวม ( 15 - 50 ปี จาก L ü tzow et al . , 2007 ) ดังนั้น , แมโครตัวอย่างข้อเสนอทันที แต่ค่อนข้างอ่อนแอจากกระบวนการการคุ้มครองอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่ไมโครมวลรวมไปสู่การจัดเก็บระยะยาวของโอมในดินผลผลิตของการเกษตร โดยเฉพาะอย่างยิ่งโครงสร้างไม่ดี สามารถปรับปรุงดินโดยดินเจือปนที่ส่งเสริมการก่อตัวของมวลรวม . หลายการศึกษาพบเพิ่มขึ้นในดินขนาดใหญ่รวมการเกิดเนื่องจากการเพิ่มของเศษพืช ( andruschkewitsch et al . , 2014 ; เดอ gryze et al . , 2005 ; helfrichet al . , 2008 ; วากเนอร์ et al . , 2007 ) อย่างไรก็ตาม เ ฟริช และคณะ ( 2008 ) รายงานใบและรากจากข้าวโพดที่แตกต่างกันใน decomposability ระหว่างประเภทที่แตกต่างกันของที่ตกค้างสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในขนาดของผลในเชิงบวกในการสร้างแมโครรวม . นอกจากความไม่แน่นอนเหล่านี้ ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับผลของดินอินทรีย์วัตถุเจือปนอื่น ๆที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย เช่น สารละลาย หรือปุ๋ยคอกในแมโครที่มีการเปลี่ยนแปลงจะขาดแคลนไบโอชาร์ นอกจากนี้ พื้นที่เกษตรกรรมได้รับการยอมรับมากในทศวรรษที่ผ่านมาเนื่องจากผลกระทบในเชิงบวกต่อผลผลิตพืชและดินธาตุอาหารหุ้นของพารามิเตอร์อื่น ๆ ( เช่น biederman และ harpole 2013 ) ไบโอชาร์เป็น rich วัสดุของแข็งที่ผลิตโดย combusting ชีวมวลในออกซิเจนจำกัดสิ่งแวดล้อม compa - rable ตกค้างพืชไบโอชาร์สามารถคาดหวังที่จะส่งเสริมกระบวนการการรวมเพราะมันมีปฏิกิริยาการทำงานกลุ่ม ซึ่งอาจมีส่วนร่วมในการปฏิสัมพันธ์กับคู่ปฏิกิริยาที่เหมาะสม ( โจเซฟ et al . , 2010 ; ไกเซอร์ et al . , 2010 ) อย่างไรก็ตาม การศึกษาเพียงไม่กี่กับตัดกันผลวิเคราะห์ผลของไบโอชาร์ในแมโครแบบพลศาสตร์ ดวงอาทิตย์และลู่ ( 2014 ) และ Lu et al . ( 2014 ) ตรวจพบการเพิ่มแมโครรวมการพัฒนาและการอนุรักษ์ดินและน้ำหลังไบโอชาร์เนื่องจากการปรับปรุงดินทางกายภาพ ได้แก่ การเพิ่มน้ำความจุถือและลดความต้านทานแรงดึง ในทางตรงกันข้าม pronk et al . ( 2012 ) พบผลเชิงลบของการถ่านบนยอดของแมโคร > 2 มิลลิเมตรมวลรวมประดิษฐ์ดินภายในหนึ่งปีระยะเวลาการศึกษา การเปรียบเทียบผลอาจเป็นผลของความแตกต่างในไบโอชาร์ 2 ( เช่น จำนวนของปฏิกิริยาหมู่ฟังก์ชัน ) ที่ขอขึ้นอยู่กับสภาพการผลิตและวัตถุดิบ ( keiluweit et al . , 2010 ) การรวมกันของไบโอชาร์ น้ำอาจเป็นวิธีที่จะเพิ่มไบโอชาร์ความว่องไวและดังนั้นความสามารถในการสร้างแมโครตัวอย่างสารละลายปฏิกิริยาเพราะมีสารประกอบ เช่น กรดอินทรีย์ ( kirchmann และ lundvall , 1993 ; Provenzano et al . , 2010 ) เพื่อที่ดีที่สุดของความรู้ของเรา ลักษณะพิเศษของไบโอชาร์ใช้เป็นรายบุคคลและใช้ร่วมกับสารละลายในพลวัตของมวลดินที่แมโครและโอม ไม่ได้วิเคราะห์กระบวนการการรวมในดินจะถูกเชื่อมโยงกับกิจกรรมของชุมชนผู้ย่อยสลาย ( Le Guillou et al . , 2012 ) นอกจากนี้ ปุ๋ยคอก กาก หรือ ถ่านดินอาจออกแรงแตกต่างกันมีผลต่อกิจกรรมของจุลินทรีย์เนื่องจากความแตกต่างในองค์ประกอบของพวกเขา ( เช่น อัตราส่วน ปริมาณของสารประกอบโมเลกุลต่ำ ) ( เฮลฟริก et al . , 2008 ; Le Guillou et al . , 2012 ) มีการเพิ่มกิจกรรมของจุลินทรีย์ที่สามารถนำไปสู่การเน้นน้อยเนื่องจากการสลายตัวของหลอดเลือดแดงอินทรีย์ บนมืออื่น ๆ , เพิ่มกิจกรรมของจุลินทรีย์อาจส่งเสริมการก่อตัวของมวลรวมเนื่องจากการผลิตของ microbially ได้มาผูกแทน การเปรียบเทียบผลเป็นเช่น
การแปล กรุณารอสักครู่..
