几种养分管理措施下土壤有机碳特征的研究

发布时间：2018-10-05 15:24

【摘要】：随全球人口数量的持续增加,人们对粮食的安全问题也越来越重视,结合日益恶化的环境问题,提高作物产量和养分利用效率的同时,促进土壤碳吸存,对食品安全和环境保护都具有重要意义。为此,本论文将通过盆栽试验和田间定位试验,对吉林省主要类型农田土壤不同氮水平和高产高效养分综合管理措施下的玉米产量、养分利用效率和土壤有机碳特征进行研究。主要研究结果如下:1.盆栽试验中,对吉林省6种主要类型农田土壤设置5个氮水平(0、0.10、0.14、0.16和0.18 g N/kg土,相当于田间施用量0、168、240、270和312 kg N/ha),研究了不同氮水平下的玉米产量、养分利用效率和土壤有机碳特征。结果表明:随施氮量的增加,玉米籽粒产量也趋于增加,而氮肥偏生产力(PFPN)趋于降低;不同类型土壤相比,平均玉米籽粒产量为白浆土暗棕壤草甸土冲积土黑土风沙土,平均PFPN为暗棕壤白浆土草甸土冲积土黑土风沙土。相关分析指出,玉米籽粒产量和PFPN与土壤粉粒(0.02-0.002 mm)含量、总孔隙度、毛管孔隙度和田间持水量之间呈线性正相关,与土壤细砂粒(0.2 0.02 mm)含量、0.25 0.05 mm微团聚体含量、容重、pH值、脲酶和酸性磷酸酶活性之间呈线性负相关。与不施氮相比,施用氮肥后,不同类型土壤的碱解氮含量都趋于增加,速效磷含量都趋于减少,但有机碳含量、易氧化有机碳含量,速效钾含量和pH值没有一致的变化规律,其中风沙土有机碳含量趋于增加,白浆土、暗棕壤和黑土有机碳含量趋于减少,草甸土和冲积土有机碳含量没有规律性变化;冲积土和风沙土易氧化有机碳含量趋于增加,白浆土、暗棕壤、草甸土和黑土易氧化有机碳含量没有规律性变化;黑土速效钾含量趋于增加,白浆土、暗棕壤和草甸土速效钾含量趋于减少,冲积土和风沙土速效钾含量没有规律性变化;白浆土、草甸土和冲积土pH值趋于减小,暗棕壤、黑土和风沙土pH值没有规律性变化。不同施氮水平相比,不同类型土壤的有机碳含量、易氧化有机碳含量、碱解氮含量、速效磷含量、速效钾含量和pH值都没有一致的变化规律。其中,草甸土312 kg N/ha处理的有机碳含量显著低于其它氮水平;白浆土和暗棕壤312 kg N/ha处理的易氧化有机碳含量显著高于270 kg N/ha处理,而草甸土312 kg N/ha处理的易氧化有机碳含量显著低于168 kg N/ha处理;草甸土和风沙土312 kg N/ha处理的碱解氮含量显著高于168 kg N/ha处理,冲积土270 kg N/ha处理的碱解氮含量显著高于240和312 kg N/ha处理;草甸土168 kg N/ha处理的速效磷含量显著高于其它施氮处理;黑土168 kg N/ha处理的速效钾含量显著低于270 kg N/ha处理,风沙土168 kg N/ha处理的速效钾含量显著低于其它氮水平;暗棕壤168 kg N/ha处理的pH值显著低于240和270 kg N/ha处理,风沙土240 kg N/ha处理的ph值显著高于270和312kgn/ha处理,同时168kgn/ha处理的ph值显著高于312kgn/ha处理。2.田间试验中,对吉林省3种主要类型农田土壤设置了5个氮水平,施用量分别为0、168、240、270和312kgn/ha,研究了不同施氮水平下的玉米产量、养分利用效率和土壤有机碳特征。研究结果表明:与不施氮相比,施用氮肥后,不同类型土壤的碱解氮含量和脲酶活性都趋于增加,ph值都趋于减小,但有机碳含量、易氧化有机碳含量、速效磷含量、速效钾含量和过氧化氢酶活性没有一致的变化规律,其中风沙土和冲积土的有机碳含量和易氧化有机碳含量趋于增加,黑土的有机碳含量和易氧化有机碳含量没有一致的变化规律;黑土的速效磷含量趋于增加,风沙土和冲积土的速效磷含量没有一致的变化规律;风沙土和冲积土的速效钾含量趋于减少,黑土的速效钾含量没有一致的变化规律;风沙土和黑土的过氧化氢酶活性趋于增加,冲积土的过氧化氢酶活性没有一致的变化规律。不同施氮水平相比,不同类型土壤有机碳含量、易氧化有机碳含量、碱解氮含量、速效磷含量、速效钾含量、ph值、过氧化氢酶活性和脲酶活性都没有一致的变化规律,其中,冲积土312kgn/ha处理的碱解氮含量显著高于其它氮水平;风沙土168kgn/ha处理的ph值显著高于240和312kgn/ha处理,且270kgn/ha处理的ph值显著高于312kgn/ha处理,冲积土240kgn/ha处理的ph值显著高于312kgn/ha处理,黑土168kgn/ha处理的ph值显著高于270kgn/ha处理;风沙土168kgn/ha处理的过氧化氢酶活性显著低于240和312kgn/ha处理,冲积土168kgn/ha处理的过氧化氢酶活性显著低于240kgn/ha处理。与不施氮相比,施用氮肥后,不同类型土壤的10 7和0.5 0.25mm干团聚体含量都趋于减少,但其它粒级干团聚体量没有一致的变化规律,其中风沙土7 5、3 2和2 1mm干团聚体含量趋于减少,而其它粒级干团聚体没有规律性变化;冲积土7 5、5 3、3 2mm干团聚体量趋于减少,而0.25 0.053mm和0.053mm干团聚体量趋于增加,而其它粒级干团聚体没有规律性变化;黑土5 3、3 2、2 1、1 0.5、0.25 0.053和0.053mm干团聚体含量趋于增加,其它粒级干团聚体含量没有规律性变化。不同施氮水平相比,不同类型土壤的各粒级干团聚体含量都没有一致的变化规律,其中,冲积土168和240kgn/ha的2 1mm干团聚体含量显著高于270kgn/ha处理;风沙土168kgn/ha处理的0.5 0.25mm干团聚体含量显著低于240和312kgn/ha处理;黑土240kgn/ha处理的0.25 0.053mm干团聚体含量显著高于168和312kgn/ha处理;冲积土270kgn/ha处理的0.053mm干团聚体含量显著低于312kgn/ha处理。与不施氮相比,施用氮肥后,不同类型土壤2mm水稳性团聚体含量和2mm团聚体碳含量都趋于减少,0.25 0.053mm水稳性团聚体含量都趋于增加,但其它粒级水稳性团聚体含量和水稳性团聚体碳含量没有一致的变化规律,其中冲积土2 0.25mm水稳性团聚体含量和2 0.25mm团聚体碳含量趋于减少,而黑土则趋于增加,风沙土没有规律性变化;冲积土和黑土0.053 mm水稳性团聚体含量和0.25 0.053 mm团聚体碳含量趋于增加,而风沙土没有规律性变化;风沙土0.053 mm团聚体碳含量趋于减少,而黑土趋于增加,冲积土没有规律性变化。不同施氮水平相比,不同类型土壤各粒级水稳性团聚体含量和水稳性团聚体碳含量都没有一致的变化规律,其中,黑土270 kg N/ha处理的2 0.25 mm团聚体碳含量显著高于其它氮水平。与不施氮相比,施用氮肥后,不同类型土壤的平均重量直径和几何平均直径都趋于减少,但0.25 mm团聚体含量、水稳性团聚体比例、不稳定团粒指数和结构破坏率没有一致的变化规律,其中冲积土和黑土0.25 mm团聚体含量和水稳性团聚体比例趋于减少,不稳定团粒指数和结构破坏率趋于增加,风沙土这4个团聚体稳定性指标都没有规律性变化。不同施氮水平相比,不同类型土壤团聚体稳定性指标都没有一致的变化规律。3.与农民习惯和高产处理(不考虑成本,优化条件以获得最高产量)相比,高产高效处理(以作物模型和先进的养分管理方式为基础的综合管理措施)的土壤有机碳含量、水溶性有机碳含量、易氧化有机碳含量、颗粒有机碳含量和胡敏酸碳含量较高。土壤各粒级水稳性团聚体碳含量与土壤有机碳含量的变化趋势一致;与农民习惯相比,高产处理的平均重量直径、几何平均直径、0.25 mm水稳性团聚体含量和水稳性团聚体的稳定性减小,而结构破坏率和不稳定团粒指数增加,高产高效处理与高产处理比较时,则呈相反的变化规律。固体13C核磁共振结果表明,与农民习惯和高产处理相比,高产高效处理的烷氧C含量和脂族C/芳香C比值较高,而芳香C含量、羰基C含量及烷基C/烷氧C、疏水C/亲水C比值较低。上述结果说明,高产高效处理在提高土壤有机碳数量和质量的同时,也促进了土壤团聚体和团聚体稳定性。
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【学位授予单位】：吉林农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S153.6

【参考文献】