采煤塌陷区复垦土壤肥力特性及有机碳氮库对施肥的响应

发布时间：2020-04-08 22:36

【摘要】：矿区土地复垦是我国维持耕地总量平衡、缓解人地矛盾的重要途径。培肥土壤是矿区土壤复垦的最终目标,土壤有机碳氮库容量是衡量复垦培肥效果的重要指标。本文依托山西省襄垣县采煤塌陷区复垦土壤长期定位试验基地,研究了不施肥对照(CK)、单施化肥(CF)、单施有机肥(M)、有机无机肥配施(MCF)4种培肥措施下不同复垦年限(1,3,7年)土壤有机质、碱解氮,有效磷,速效钾、pH、CEC、EC和微团聚体的时空变化特征,以及有机碳氮库的演变规律。揭示复垦土壤肥力特征及有机碳氮库对不同培肥措施的响应机制,以期为矿区土壤肥力有效快速提升提供科学依据。主要研究结果与结论如下:(1)不同复垦年限、不同培肥措施以及1m 土体剖面之间的土壤pH值和电导率均无显著性差异,分别在8.03～8.43和0.11～0.25 dS/m之间。复垦土壤肥力水平总体随复垦年限增加逐渐提升。单施有机肥对0-20 cm 土层(表层土)中碱解氮,有效磷,速效钾,有机质和阳离子交换量的提升效果优于单施化肥或有机无机肥配施,但各处理下20-100cm 土壤性状无明显变化。同时单施有机肥较其它处理显著增加了复垦土壤0-60cm 土壤的持水能力。此外,在复垦7年土壤下单施化肥和有机无机肥配施处理20-60cm 土层中有大量的硝态氮残留。复垦年限和培肥措施没有改变土壤微团聚体的分布特征,各处理土壤均以0.01～0.05mm粒级微团聚体所占比例最高,达40%左右。不同复垦年限和培肥处理对同一粒级微团聚体含量总体无显著影响。(2)土壤有机碳组分总体上表现为随着复垦年限的增加而提高,施肥可以提高采煤塌陷区复垦土壤有机碳组分含量。5种活性有机碳量之间的关系表现为可溶性有机碳(DSOC)轻组有机碳(LSOC)易氧化态有机碳(ROOC)微生物量碳(MBC)水溶性有机碳(WSOC),其中,WSOC和MBC占总有机碳的1%～5%,而DSOC、ROOC和LSOC占总有机碳的14%～40%。经过7年复垦,WSOC、DSOC、ROOC、LSOC和MBC较复垦1年土壤分别提高20%～100%、10.31%～68.29%、60%～186.83%、15.29%～141.28%和27.45%～76.23%,各组分活性有机碳含量均以单施有机肥处理最高;惰性碳组分中,重组组分和稳定性有机碳随复垦年限增加无显著变化,且各施肥处理间亦无显著差异;颗粒态有机碳(POC)作为一种缓效态碳亦表现出随复垦年限增加而增加的趋势,其中复垦7年土壤POC较3年和1年土壤分别提高17.91%～39.93%和47.47%～106.25%,各培肥处理中仍以单施有机肥处理POC最高。不施肥对照处理对各有机碳组分均无显著影响;单施化肥处理对WSOC含量提高效果显著,其它有机碳组分无明显变化;单施有机肥及有机无机肥配施处理下活性有机碳以及缓效(POC)有机碳组分含量显著提高,但惰性有机碳组分无明显变化。(3)土壤有机氮组分总体表现为随着复垦年限的增加而提高,施肥可以提高采煤塌陷区复垦土壤有机氮组分含量。复垦土壤中,酸解性铵态氮、氨基糖态氮、氨基酸态氮和酸解性未知态氮分别占酸解性总氮的6.31%～22.79%、3.69%～27.82%、34.09%～48.08%和24.09%～41.92%。与复垦1年土壤相比,经过7年复垦,土壤酸解性总氮、酸解性铵态氮、氨基酸态氮和酸解未知态氮含量分别提高46.15%～88.57%、178.97%～817.21%、12%～30.3%和20.51%～36.04%,且各处理间均以单施有机肥处理最高,土壤氨基糖态氮和微生物量氮含量提高1.87%～133.5%和62.8%～396.07%,各处理间有机无机肥配施高于其它处理。不施肥对照处理对各有机氮组分均无显著影响;单施化肥处理下酸解性总氮、酸解性铵态氮及微生物量氮含量明显提高,对其它有机氮组分影响不大;单施有机肥处理下,除酸解未知态氮和微生物量氮含量无明显变化外,其它有机氮组分含量显著提高;有机无机肥配施处理则显著增加了除氨基酸态氮和酸解未知态氮外其它有机氮组分的含量。综上所述,长期培肥可以改善复垦土壤肥力特性并显著性增加土壤活性有机碳库和有机氮库容量,等养分供应量条件下,以单施有机肥培肥效果最佳。
【图文】：

碱解氮,土壤碱解氮,单因素方差分析,表层土

３．邋１．３复垦土壤碱解氮，Ｎ０３邋－Ｎ和ＮＨ４＋－Ｎ的变化逡逑各处理碱解氮含量随０－１００ｃｍ邋土壤剖面深度增加而降低，其含量主要集中在各复逡逑垦年限土壤的表层（0－２0ｃｍ）（图２）。各处理间２（Ｍ００ｃｍ邋土层土壤碱解氮含量差逡逑异并不显著，变化范围在２０ｍｇ／ｋｇ？３０ｍｇ／ｋｇ之间。与不施肥对照处理相比，施肥处逡逑理随复垦年限的增加显著增加了表层土壤的碱解氮含量。结果表明，施用有机肥有利逡逑于增加土壤碱解氮的含量，在Ｍ处理下，复垦７ａ表层土壤的碱解氮含量分别比复垦逡逑３ａ和ｌａ邋土壤高出２６％和８４％；此外，单因素方差分析结果表明，复垦７ａ的表层土逡逑壤下

土壤硝态氮,有机质含量,有机质,土层

图４不同培肥措施和复垦年限对土壤铵态氮含量的影响逡逑Ｆｉｇ．邋２ｃ邋Ｅｆｆｅｃｔｓ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ邋ｍｅａｓｕｒｅｓ邋ａｎｄ邋Ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ邋ｙｅａｒｓ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋ｃｏｎｔｅｎｔ邋ｏｆ邋ａｍｍｏｎｉｕｍ逡逑ｎｉｔｒｏｇｅｎ邋ｉｎ邋ｓｏｉｌ逡逑３．邋１．邋４复垦土壤有机质和ＣＥＣ的变化逡逑除ＣＫ处理外，，表层土壤有机质（0Ｍ）含量随着复垦年限的增加而显著增加，但逡逑２０－１００邋ｃｍ邋土层有机质含量无明显差异（表５）。复垦１年土壤中０－１００邋ｃｍ深度土层逡逑的ＯＭ值为６？ｌｌｇ／ｋｇ，各处理间均无显著差异。这种变化可能是由复垦初期黄土性逡逑质的不均匀造成的。培肥对增加复垦土壤表层有机质含量效果显著。此外，复垦７年逡逑土壤中Ｍ处理下土壤有机质含量达到１６．５ｇ／ｋｇ，分别较ＭＣＦ，ＣＦ和ＣＫ处理高１７％，逡逑－１９－逡逑
【学位授予单位】：山西农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S158;S153.6

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