我国主要绿肥种植体系中土壤可溶性有机物特性研究

摘要

可溶性有机物(DOM)是土壤有机质中的活性成分，是土壤的活性碳库和养分库，可以作为指示有机质响应施肥的灵敏指标。绿肥在我国南方稻区、华北及西北旱地有较大发展空间，有关绿肥种植体系已经确立，关于绿肥对种植体系中土壤DOM影响的研究尚不多见。本文利用定位试验、盆栽及培养试验，应用紫外-可见光谱、红外光谱、元素分析等技术，研究了西北灌漠土绿肥-玉米/小麦复种体系中长期不同施肥（绿肥、有机肥、纯肥）、华北潮土绿肥-玉米轮作条件下翻压不同绿肥(毛叶苕子Hciavillosa Roth、二月兰Orychophragmus Violaceus、黑麦Secale cerealeL)以及南方红壤绿肥-水稻体系中翻压不同绿肥(紫云英Astragalus sinicusL、肥田萝卜RaphanussativusL、黑麦草Lolium L)后土壤DOM变化特征。主要结果如下:
　　1.西北灌漠土绿肥-玉米/小麦复种体系中，相比不施肥对照处理，各施肥处理均显著提高土壤DOM含量。其中，绿肥、有机肥、化肥处理土壤可溶性有机碳(DOC)分别增加29％、37％、16％，可溶性有机氮(DON)分别增加257％、334％、182％，总碳水化合物碳(TCs)分别增加25％、90％、2％，总有机酸碳(TOAs)分别增加116％、195％、58％。不同施肥均增加DOM稳定性，SUVA254、SUVA260、SUVA272、SUVA280提高，A250/A365、A240A420降低，有机肥效果最明显，其次是绿肥、化肥。绿肥处理增加土壤DOM中糖、醇及羧酸类物质，有机肥处理土壤DOM芳香性更高，化肥增加土壤DOM中酰胺类物质，绿肥、有机肥、化肥分别增加O、C、N相对含量。
　　2.华北潮土绿肥-玉米轮作体系中，盆栽试验表明，绿肥盛花和翻压后两个取样时期，毛叶苕子处理土壤DOC、DON、TCs显著高于二月兰、黑麦和对照（无绿肥）处理，二月兰和黑麦处理土壤TOAs显著高于毛叶苕子和对照处理;毛叶苕子增加土壤DOM中酰胺、氨基酸类物质和O、N相对含量，黑麦增加糖类、酵类、羧酸类物质和C相对含量。玉米收获期，绿肥处理土壤DOC、DON、TCs（土壤TOAs除外）均低于对照处理;毛叶苕子增加土壤DOM酰胺、氨基酸类物质，并显著增加H、O、N相对含量。培养试验动态监测表明，毛叶苕子和二月兰在翻压后第1d、黑麦在第3d增加土壤DOC的效果最好，分别比对照增加114.01％、62.68％、45.63％;三种绿肥增加土壤DON的效果在翻压后第42d最好，分别比对照增加305.83％、143.63％、117.05％。黑麦增加TCs效果最好，最高比对照增加321.44％（翻压后第7d）;毛叶苕子增加TOAs效果最好，最高比对照增加109.10％(翻压后第14d)。毛叶苕子、二月兰、黑麦在腐解过程中均增加SUVA54、SUVA260、 SUVA272、 SUVA280，降低A250/A365、 A240/A420，说明绿肥增加潮土土壤DOM稳定性。
　　3.南方红壤绿肥-水稻体系中，盆栽试验显示，绿肥盛花和翻压后两个时期，紫云英处理土壤DON高于肥田萝卜、黑麦草和对照（无绿肥）处理，肥田萝卜和黑麦草提高土壤DOC、TOAs、TCs效果较好;紫云英增加土壤DOM中酰胺、氨基酸类物质和O、N相对含量，肥田萝卜和黑麦草增加土壤DOM中糖类、醇类、羧酸类物质和C相对含量。水稻收获期，除了紫云英处理DON以及肥田萝卜和黑麦草处理TOAs显著高于对照处理外，绿肥处理DOC、DON、TOAs、TCs基本都低于对照处理;黑麦草增加土壤DOM中糖类、醇类、羧酸类物质，显著增加C、O、N相对含量。培养试验动态监测表明，紫云英、肥田萝卜、黑麦草对土壤DOC影响较小，但三个处理土壤DON在绿肥翻压后快速增加，紫云英、肥田萝卜在翻压后第14d（黑麦草在翻压后第21d)增加DON的效果最好，分别比对照增加127.43％、114.83％、82.70％。黑麦草增加TOAs效果最好，最高比对照增加133.33％(翻压后第14d);肥田萝卜增加TCs效果最好，最高比对照增加107.30％(翻压后第3d)。与华北潮土相反，紫云英、肥田萝卜、黑麦草降低SUVA254、SUVA260、SUVA272、SUVA280，增加A250/A365、A240/A420，表明绿肥增加红壤土壤DOM活跃性。

目录

声明

摘要

英文缩略表

第一章 绪论

1．1 土壤可溶性有机物的研究进展

1．1．1 土壤DOM的来源和含量

1．1．2 施肥对土壤DOM的影响

1．1．3 土壤DOM的其健影响因素

1．1．4 土壤DOM的肥力意义及环境效应

1．1．5 土壤DOM的研究方法

1．2 绿肥培肥土壤的效果

1．3 绿肥影响土壤DOM的可能机制

1．4 研究内容、技术路线及目的

第二章 西北灌漠土长期施用绿肥后的土壤DOM特性

2．1 材料与方法

2．1．1 试验点概况

2．1．2 试验设计与样品采集

2．1．3 测定方法

2．1．4 数据分析

2．2 结果与分析

2．2．1 长期不同施肥对作物产量和土壤肥力的影响

2．2．2 长期不同施肥对土壤DOM生化指标的影响

2．2．3 长期不同施肥对土壤DOM组成的影响

2．3 讨论

2．3．1 长期不同施肥对住物产量和土壤肥力的影响不同

2．3．2 施肥提高土壤DOM活性成分的含量

2．3．3 土壤DOM光谱特征及元素组成与施肥的关系

2．4 本章小结

第三章 华北潮土不同冬绿肥对土壤DOM性质的影响

3．1 材料与方法

3．1．1 供试土壤和绿肥

3．1．2 试验设计及实施

3．1．3 测定项目及方法

3．1．4 数据分析

3．2 结果与分析

3．2．1 绿肥对作物产量、养分吸收及土壤肥力的影响

3．2．2 绿肥对土壤DOM的影响

3．2．3 控制条件下绿肥翻压后土壤DOM的动态变化

3．3 讨论

3．3．1 绿肥对作物产量及养分吸收、土壤肥力的影响

3．3．2 绿肥对土壤DOM生化指标的影响

3．3．3 绿肥对土壤DOM紫外-可见光谱的影响

3．3．4 绿肥对土壤DOM红外光谱特征及元素组成的影响

3．4 本章小结

第四章 南方红壤不同冬绿肥对土壤DOM性质的影响

4．1 材料与方法

4．1．1 供试土壤和绿肥

4．1．2 试验设计及实施

4．1．3 测定项目及方法

4．1．4 数据分析

4．2 结果与分析

4．2．1 绿肥对作物产量、养分吸收及土壤肥力的影响

4．2．2 绿肥对土壤DOM的影响

4．2．3 控制条件下绿肥翻压后土壤DOM的动态变化

4．3 讨论

4．3．1 绿肥对作物产量及养分吸收、土壤肥力的影响

4．3．2 绿肥对土壤DOM生化指标的影响

4．3．3 绿肥对土壤DOM紫外-可见光谱的影响

4．3．4 绿肥对土壤DOM物质及元素组成比例的影响

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 全文结论

5．2 问题与展望

参考文献

致谢

作者简历