长期施肥下不同碳饱和程度土壤碳组分变化特征

摘要

土壤有机碳(SOC)是土壤肥力的主要指标，是作物稳产高产的基础。外源碳投入是增加SOC含量的主要途径，但SOC含量并不是无限增加的，存在最大的碳容量即碳饱和。本研究以长期不同施肥模式下不同碳饱和程度的红壤水稻土和潮土为研究对象，通过田间取样和室内分析，对土样基础理化性质、土壤有机碳物理-化学联合分组组分、傅里叶红外光谱及土壤活性有机质等进行测定和分析，探索长期不同施肥下不同土壤碳饱和机制规律。主要结果如下:
　　(1)与原始土壤相比，水稻土在长期定位施肥下的pH有所下降，施猪粪能抑制土壤酸化;旱地潮土经过长期施肥后pH基本不变。水稻土和潮土有机无机配施显著提高土壤全氮含量，分别增加103％-179％、105.9％-113.2％。水稻土速效钾的含量都下降，但潮土速效钾含量增加。水稻土的碱解氮含量基本不变，而潮土的碱解氮增加25.9％-51.8％。水稻土猪粪处理的速效磷增加376％-474％，潮土有机肥处理和高氮化肥处理的速效磷增加277.9％、188.3％。
　　(2)长期施肥能在不同程度上增加土壤总有机碳储量以及各组分储量，且配施有机肥和秸秆还田显著增加土壤总有机碳含量。有机无机配施下水稻土和潮土分别提高了10.2％-23.8％、45.5％-46.8％。水稻土土壤游离活性碳库和物理保护碳库有机碳与累积碳投入之间呈非线性关系，即趋于碳饱和;化学保护有机碳库、生物化学保护有机碳库表现为显著线性关系。而潮土土壤碳投入与各组分有机碳增加量之间呈明显的线性关系，说明距离饱和还有很大距离。总体来看，随着有机碳含量的增加，游离活性碳库和物理保护碳库向更稳定的碳库（化学保护有机碳库、生物化学保护有机碳库）转移，游离活性碳库和物理保护碳库是土壤有机碳变化的指示碳库。
　　(3)在不同碳饱和度下，长期不同施肥措施下的土壤有机质具有基本一致的碳骨架，但官能团的种类和吸收强度差异较大。有机-无机肥配施能够显著增加土壤中惰性物质（高分子的脂肪族、芳香族、多糖和有机硅化合物）的含量，从而增加土壤的化学稳定性。
　　(4)施有机肥或者秸秆还田能显著提高土壤的活性有机质，水稻土绿肥配施秸秆还田的高活性有机质和低活性有机质分别达到3.02g/kg、16.16g/kg;潮土施有机肥高活性有机质和低活性有机质分别达到1.68g/kg、13.68g/kg。
　　综上所述，进贤红壤水稻土在当前条件下具有碳饱和的趋势，原阳潮土在当前条件下还未达到饱和。长期高量有机无机配施是提高土壤有机碳及其组分和培肥土壤最有效模式。

目录

声明

致谢

摘要

1 文献综述

1．1 概述

1．2 国内外研究现状

1．2．1 土壤碳饱和机制研究进展

1．2．2 影响土壤有机碳碳饱和的因素

1．2．3 有机碳分组方法研究

1．2．4 红外光谱对土壤有机质结构研究进展

1．2．5 土壤活性有机质的研究进展

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

2 引言

3 材料与方法

3．1 长期试验地概况

2．2 试验施肥处理

2．3 土壤样品采集与测定

2．4 土壤有机碳测定及数据计算方法

2．4．1 土壤有机碳分组及测定方法

2．4．2 数据计算方法

2．5 数据处理

4 结果与分析

4．1 长期施肥下不同土壤理化性质的差异

4．1．1 长期施肥下土壤全量养分特征

4．1．2 长期施肥下土壤速效养分特征

4．2 长期施肥下不同饱和度土壤有机碳组分变化特征

4．2．1 长期施肥下土壤总有机碳及碳饱和的变化

4．2．3 长期施肥下土壤总有机碳及不同有机碳组分对碳投入的响应特征

4．2．4 长期施肥下不同土壤红外光谱特征

4．3 长期施肥下不同碳饱和度的土壤活性有机质

4．3．1 长期施肥下红壤水稻土的土壤活性有机质

4．3．2 长期施肥下土壤活性有机质与微生物碳的关系

4．3．3 长期施肥下土壤微生物量碳与碳投入的关系

4．3．4 长期施肥下土壤微生物碳与土壤有机质含量的关系

5 结论与讨论

5．1．长期施肥下不同土壤理化性质的差异

5．1．1．不同施肥处理对土壤pH的影响

5．1．2 土壤全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量的差异

5．2 长期施肥下土壤有机碳组分变化特征

5．2．1 长期施肥下土壤总有机碳储量变化

5．2．2 土壤碳饱和

5．2．3 长期施肥下土壤的红外光谱特征

5．2．4 长期施肥下土壤不同有机碳组分碳储量变化

5．2．5 长期施肥下土壤有机碳组分对碳投入的响应特征

5．3 长期施肥下不同土壤的活性有机质及相关分析

5．3．2 长期施肥下不同土壤活性有机质的相关性

参考文献