不同施肥方式对红壤团聚体稳定性及层级结构的影响

发布时间：2019-09-24 06:09

【摘要】：土壤是人类赖以生存的重要资源,土壤质量退化的核心是土壤结构的退化。团聚体作为土壤结构的基础单元,犹如生物体的细胞,不仅提高土壤肥力、调节养分的生物有效性,而且增强土壤抗侵蚀能力。团聚体稳定性是维持土壤结构及其功能的重要属性,在耕地质量、水土保持以及生物多样性等方面具有重要生态意义。施肥方式影响土壤有机质、铁铝氧化物的含量及其形态分布,从而影响团聚体稳定性。不同施肥方式下土壤团聚体稳定性的量化表征及团聚体层级结构的研究尚少见报道,同时胶结物质在红壤团聚体中的作用粒级与胶结机制有待明确。因此,本文采用能量超声分散与激光衍射粒度分析等技术,研究了湖南祁阳红壤长期定位试验站不同施肥方式下的大团聚体与微团聚体的稳定性特征,从分散能量的角度分析团聚体层级结构的差异。同时利用化学选择性溶提等手段,结合粒径分析及有机碳、氧化铁含量测定,明确腐殖质与氧化铁在团聚体中的作用粒级,探讨各粒级团聚体主要的胶结机制。研究内容以及结论如下:(1)不同施肥方式间大团聚体(250~2000mm)的超声分散能量差异较大,由高至低排序依次为NPKM(380.74 J/g)㧐M(353.95 J/g)㧐NPK(259.87 J/g)㧐CK(208.05 J/g);而CK及NPK方式下微团聚体(53~250mm)的超声分散能量低于M及NPKM方式,分别为155.94 J/g、153.13 J/g、171.52 J/g、171.48 J/g;表明不同施肥方式对大团聚体稳定性的影响较大,而微团聚体的稳定性受有机肥影响。(2)大团聚体具有层级性结构,在超声激励下释放出53~250mm微团聚体,但不同施肥方式下团聚体层级结构的表现形式存在差异。M与NPKM方式下大团聚体破碎后微团聚的释放速率大于其分散速率,导致微团聚体质量百分比逐渐升高,在超声能量分别达到21.45 J/g、23.08 J/g时微团聚体释放速率等于分散速率,继而被逐渐分散为粉、粘粒;而CK与NPK方式下超声能量分别为2.10 J/g、2.62 J/g时大团聚体破碎释放微团聚体的速率小于微团聚体分散速率,微团聚体在超声激励下很快被释放后逐渐分散。同时,团聚体释放与破碎特征曲线(ALDC)中微团聚体最大累积值(Bm)表明,M与NPKM方式下大团聚体内微团聚体间粘聚力较大,而CK与NPK方式下大团聚体内微团聚体间粘聚力较微弱。各施肥方式下微团聚体均不具有层级结构,在超声激励下直接释放出粉、粘粒。(3)对于水稳性大团聚体(250~2000mm),草酸铵溶提非晶形铁导致CK及NPK方式下颗粒中值粒径(D50)相比焦磷酸钠、氢氧化钠溶提处理较低;而氢氧化钠溶提腐殖质使M及NPKM方式下D50值相对较低;表明CK及NPK方式下非晶形铁对大团聚体稳定性具有较大贡献,而M及NPKM方式下腐殖质对大团聚体稳定性贡献较大。对于水稳性微团聚体(53~250mm),氢氧化钠溶提腐殖质导致D50值均低于其它溶提处理,表明腐殖质对微团聚体结构的稳定性起主导作用。草酸铵溶提非晶形铁对CK与NPK方式团聚体中250~2000mm粒径影响较大,氢氧化钠溶提腐殖质使M及NPKM方式团聚体中53~250mm粒级百分比大幅度降低;表明非晶形铁主要作用于CK与NPK方式团聚体中250~2000mm粒级,而腐殖质主要作用于M与NPKM方式团聚体中53~250mm粒级。溶提腐殖质对NPK及CK方式2~53mm粒级的分散程度最大,表明NPK与CK方式下腐殖质是53mm粒级的主要胶结物质。(4)有机质含量与水稳性大团聚体百分含量呈极显著正相关,说明土壤有机质促进大团聚体的形成,且对250~2000mm团聚体形成的贡献较大;施肥提高了团聚体中有机络合态及非晶形氧化铁的含量,其中施有机肥促进了土壤腐殖质与粘粒矿物的复合反应,有机无机肥配施促进土壤团聚体中有机物质腐殖化。矿物结合态腐殖质及有机络合态氧化铁与超声分散能量呈极显著正相关,表明腐殖质与粘土矿物、铁氧化物间的复合反应是红壤团聚体主要的胶结机制。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S152;S147

【相似文献】