牛粪有机肥培肥土壤的机理及不同作物的激发效应

发布时间：2017-03-22 17:03

  本文关键词：牛粪有机肥培肥土壤的机理及不同作物的激发效应，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,由于我国农业生产政策、土地利用方式、种植制度和施肥制度的不断变化,特别是农业生产中过分依赖化肥,忽视有机肥料的施用,导致土壤质量下降、土壤肥力退化、土壤板结、土壤环境污染、农产品质量和产量下降等问题,直接威胁到了农业的可持续发展、食品安全和生态环境。国内外研究表明,有机肥和化肥合理配合施用可以改善土壤环境,提高化肥的利用率,实现有机肥的资源化,并降低投入成本,提高作物的产量和品质。而不同种植模式下土壤固碳的特性和潜力不一样,具体表现在土壤有机碳和腐殖质特性存在差异。因此,本文通过盆栽与室内分析试验,采用元素组成分析法、红外光谱分析(IR)、核磁共振光谱分析(NMR)等分析方法,系统研究了土壤中施用不同牛粪有机肥培肥的土壤效应差异性规律,探讨了不同牛粪有机肥培肥土壤对植菜土壤和大豆重茬土壤效应的差异性规律,为实现牛粪资源化,改善植菜土壤和大豆重茬土壤质量,提高蔬菜和作物产量方式提供理论依据和技术支持。对比研究了蛴螬处理过程与生物堆腐和自然腐解处理,揭示了不同牛粪处理过程中温度因素、酸碱度、C\N转化及腐殖质的变化特征。对不同处理牛粪施入土壤后对土壤的培肥作用进行了系统分析,探明了不同处理牛粪对土壤理化性质及腐殖质特征影响的差异性。研究了在不同作物栽培制度下,对不同牛粪施入相同土壤后,土壤的吸附-解吸特性、腐殖质的元素组成和结构特征,证明了不同处理牛粪对上述土壤理化性质的影响,因栽植作物的不同而存在差异,即不同作物土壤培肥具有激发作用。主要研究结果与结论如下:1、腐解牛粪和蛴螬牛粪在处理过程中,NH4+-N含量均先增加后降低,NO3--N含量均增加,类胡敏酸的缩合度和芳构化程度显著增加。腐解牛粪处理的NO3--N含量增幅显著高于新鲜牛粪处理和接种蛴螬处理。蛴螬牛粪和腐解牛粪能够明显提升土壤团聚作用,促进0.25-10mm粒径范围土壤大团聚体含量及土壤有机碳含量提高,团聚体平均重量直径均显著降低。对土壤有机质和养分除全磷外均有提升作用。腐解处理和蛴螬处理牛粪施入土壤CO2累积释放量显著降低,NH3释放量均表现为先升后减的变化趋势。2、施用牛粪处理对土壤不同结合态腐殖质的含量存在着不同影响。不同处理牛粪施入土壤后,土壤松结态腐殖质和稳结态腐殖质含量均显著升高;而联结态腐殖质含量显著下降。施用蛴螬牛粪和腐解牛粪处理在一定程度上促进了土壤腐殖质中胡敏酸成分的增加。均能显著提高土壤酶活性和细菌、真菌、放线菌的数量。不同种植方式对土壤微生物区系影响不显著。3、牛粪培肥的植菜土与大豆重茬土对腐解牛粪中水溶性有机物吸附特征均以Freundlich方程拟合最优,解吸等温线均以Langmuir方程拟合程度最好。植菜土对胡敏酸的吸附强度略高于大豆重茬土,而大豆重茬土对胡敏酸的吸附能力高于植菜土。植菜土与大豆重茬土对胡敏酸的吸附过程和解吸过程均以Temkin方程拟合最优。吸附动力学过程符合Elovich方程。大豆重茬土对水溶性有机物的吸附强度高于植菜土,而对其水溶性有机物的吸附能力也高于植菜土。4、植菜土壤中,胡敏酸(HA)的芳香碳和芳构化程度增加,富里酸(FA)的芳构化程度降低。新鲜牛粪处理胡敏酸的烷基成分、羧酸化合物和芳香环类化合物增加显著,富里酸的羧酸化合物和酰胺类化合物显著增加;蛴螬牛粪处理显著增加了胡敏酸碳水化合物或多糖类成分;腐解牛粪处理显著增加了富里酸烷基成分和碳水化合物成分。大豆重茬土壤中,新鲜牛粪处理显著增加了土壤胡敏酸和富里酸的羧酸化合物,腐解牛粪处理显著增加了土壤富里酸烷基成分和碳水化合物成分,蛴螬牛粪处理显著增加了土壤胡敏酸的碳水化合物或多糖类成分。
【关键词】：牛粪 培肥土壤 激发效应
【学位授予单位】：吉林农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S141
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-24
• 1.1 研究目的及意义13-16
• 1.1.1 研究目的13-14
• 1.1.2 研究意义14-16
• 1.2 国内外研究现状16-21
• 1.2.1 施用畜禽粪便有机肥对团聚体组成的影响16-17
• 1.2.2 施用畜禽粪便有机肥对土壤有机质和养分含量的影响17-19
• 1.2.3 施用畜禽粪便有机肥后腐殖质组成及结合形态的变化19-21
• 1.2.4 施用畜禽粪便有机肥后土壤微生物和酶活性变化21
• 1.3 研究内容、技术路线和创新点21-24
• 1.3.1 主要研究内容21-22
• 1.3.2 技术路线22
• 1.3.3 创新点22-24
• 第二章 材料与方法24-29
• 2.1 供试材料24-25
• 2.2 试验设计25
• 2.3 测定项目及方法25-28
• 2.3.1 牛粪不同处理过程中碳氮养分与腐殖质25-26
• 2.3.2 土壤团聚体组成和稳定性26
• 2.3.3 土壤化学性质26
• 2.3.4 CO2和NH3释放的培养及测定26
• 2.3.5 土壤结合态腐殖质26
• 2.3.6 土壤酶活性26
• 2.3.7 土壤微生物区系26-27
• 2.3.8 土壤腐殖质元素含量及结构组成27
• 2.3.9 水溶性有机物、胡敏酸的提取27
• 2.3.10 土壤对水溶性有机物、胡敏酸的吸附解吸27-28
• 2.4 数据统计及分析28-29
• 第三章 牛粪不同处理过程中碳氮转化与腐殖质变化29-36
• 3.1 结果与分析29-34
• 3.1.1 牛粪不同处理过程温度变化29-30
• 3.1.2 牛粪不同处理过程p H值变化30
• 3.1.3 牛粪不同处理过程氮素变化30-31
• 3.1.4 牛粪不同处理过程有机碳含量变化31-32
• 3.1.5 牛粪不同处理过程胡敏酸和富里酸含量变化32-33
• 3.1.6 牛粪不同处理过程HA/FA和E4/E6变化33-34
• 3.2 讨论34-35
• 3.3 小结35-36
• 第四章 不同牛粪有机肥对土壤物理性质的影响36-49
• 4.1 结果与分析36-46
• 4.1.1 不同牛粪有机肥对土壤机械稳定性团聚体的影响36-39
• 4.1.2 不同牛粪有机肥对土壤水稳性团聚体的影响39-41
• 4.1.3 不同牛粪有机肥对土壤团聚体中有机碳的影响41-42
• 4.1.4 不同牛粪有机肥土壤团聚体稳定性比较42-44
• 4.1.5 团聚体稳定性指标间的相关性44-46
• 4.2 讨论46-47
• 4.3 小结47-49
• 第五章 不同牛粪有机肥对土壤化学性质的影响49-64
• 5.1 结果与分析49-59
• 5.1.1 不同牛粪有机肥对土壤p H值的影响49
• 5.1.2 不同牛粪有机肥对土壤有机质及C/N的影响49-52
• 5.1.3 不同牛粪有机肥CO2释放动态变化52-53
• 5.1.4 不同牛粪有机肥对土壤氮的影响53
• 5.1.5 不同牛粪有机肥NH3释放动态变化53-55
• 5.1.6 不同牛粪有机肥对土壤磷素的影响55
• 5.1.7 不同牛粪有机肥对土壤钾素的影响55-56
• 5.1.8 土壤理化性质间相关性分析56-57
• 5.1.9 不同牛粪有机肥对土壤重金属的影响57-59
• 5.2 讨论59-62
• 5.3 小结62-64
• 第六章 不同牛粪有机肥对土壤结合态腐殖质的影响64-74
• 6.1 结果与分析64-72
• 6.1.1 不同牛粪有机肥对土壤松结态腐殖质的影响64-66
• 6.1.2 不同牛粪有机肥对土壤联结态腐殖质的影响66-67
• 6.1.3 不同牛粪有机肥对土壤稳结态腐殖质的影响67-69
• 6.1.4 种植系统中土壤腐殖质松/联、松/稳和联/稳的变化情况69-70
• 6.1.5 种植系统中土壤松、联、稳结合态腐殖质占有机碳的百分比70-72
• 6.2 讨论72-73
• 6.3 小结73-74
• 第七章 不同牛粪有机肥对土壤生物学活性的影响74-82
• 7.1 结果与分析74-80
• 7.1.1 不同牛粪有机肥对土壤过氧化氢酶活性的影响74
• 7.1.2 不同牛粪有机肥对土壤脲酶活性的影响74-75
• 7.1.3 不同牛粪有机肥对土壤蔗糖酶活性的影响75-76
• 7.1.4 不同牛粪有机肥对土壤磷酸酶活性的影响76
• 7.1.5 土壤酶活性与土壤养分间的相关性分析76
• 7.1.6 不同牛粪有机肥对土壤中细菌数量的影响76-77
• 7.1.7 不同牛粪有机肥对土壤中真菌数量的影响77-78
• 7.1.8 不同牛粪有机肥对土壤中放线菌数量的影响78-80
• 7.2 讨论80-81
• 7.3 小结81-82
• 第八章 牛粪培肥土壤对有机物的吸附-解吸研究82-93
• 8.1 结果与分析82-91
• 8.1.1 植菜土与大豆重茬土对水溶性有机物的吸附及解吸82-83
• 8.1.2 植菜土与大豆重茬土对水溶性有机物的吸附等温线83-84
• 8.1.3 植菜土与大豆重茬土对所吸附水溶性有机物的解吸等温线84
• 8.1.4 离子强度对植菜土和大豆重茬土吸附水溶性有机物的影响84-85
• 8.1.5 初始pH值对植菜土和大豆重茬土吸附水溶性有机物的影响85
• 8.1.6 植菜土与大豆重茬土对水溶性有机物的吸附量随反应时间变化规律85-86
• 8.1.7 植菜土与大豆重茬土对胡敏酸的吸附及解吸86-88
• 8.1.8 植菜土与大豆重茬土对胡敏酸的吸附等温线88
• 8.1.9 植菜土与大豆重茬土对所吸附胡敏酸的解吸等温线88
• 8.1.10 离子强度对植菜土和大豆重茬土吸附胡敏酸的影响88-89
• 8.1.11 初始pH值对植菜土和大豆重茬土吸附胡敏酸的影响89-90
• 8.1.12 植菜土与大豆重茬土对胡敏酸的吸附量随反应时间变化规律90-91
• 8.2 讨论91-92
• 8.3 小结92-93
• 第九章 不同种植方式下牛粪培肥土壤腐殖质元素和结构组成研究93-108
• 9.1 结果与分析93-105
• 9.1.1 不同种植方式下牛粪培肥土壤腐殖质元素组成分析93-97
• 9.1.2 不同种植方式下牛粪培肥土壤腐殖质红外光谱分析97-100
• 9.1.3 不同种植方式下牛粪培肥土壤腐殖质核磁共振分析100-105
• 9.2 讨论105-107
• 9.3 小结107-108
• 第十章 结论108-109
• 参考文献109-123
• 作者简介123-124
• 致谢124

【参考文献】

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