有机物部分替代化肥对旱地红壤和紫色土有机质活性组分的影响

摘要

目前我国红壤地区已出现严重的生态退化问题，有机质含量下降、土壤酸化、板结、贫瘠等问题日益严重，四川紫色土盐基丰富，宜种范围广，成土迅速，但侵蚀严重，普遍缺乏有机质，水土养分流失严重，作物产量难以提高。化肥长期不合理且过量使用，畜禽粪便、农作物秸秆和农田残膜等农业废弃物不合理处置是土壤质量下降的主要原因。本研究选取江西红壤和四川紫色土为试验土壤，在减肥条件下配施不同有机物，探究有机物料对作物产量及有机质活性组分的影响。 江西红壤和四川紫色土的培肥实验均始于2015年，江西红壤培肥实验为红薯与油菜轮作，设置不施肥(CK)、常量化肥(CF)、减量化肥（RF）、常量化肥配施秸秆(CFR)、减量化肥配施秸秆(RFR)、常量化肥配施生物黑炭(CFB)、减量化肥配施生物黑炭(RFB)、减量化肥配施猪粪(RFP)、减量化肥配施蚓粪(RFV)9种不同施肥处理;四川紫色土培肥实验为紫薯与紫马铃薯轮作，设置不施肥(CK)、常规施肥(CF)、常规施肥配施秸秆(CFS)、减量化肥配施微生物有机肥(RFM)、减量化肥配施蚯蚓生物复合有机肥(RFV)、减量化肥配施微生物有机肥加秸秆(RFSM)、减量化肥配施蚯蚓生物复合有机肥加秸秆(RFSV)7个不同施肥处理。通过连续三个生长季度的试验分析，研究减量化肥条件下配施不同有机物料对作物产量及耕层土壤有机质活性组分的影响。具体结果如下: 江西红壤培肥实验中，减肥配施有机物料处理的作物产量较常量化肥处理都有不同程度的增加，其中RFP、RFV处理油菜籽产量显著高于CF处理(P＜0.05)。相对于CF处理，有机物的添加提高了土壤pH、阳离子交换量，对土壤碱解氮、速效磷、速效钾均有不同程度的提升作用。减肥配施有机物料处理的土壤微生物生物量(MB)、水溶性有机质(DOM)、颗粒性有机质(POM)、易氧化有机质(LOM)含量均高于CF处理，其中第二季POM含量较第一季有明显的提升。有机物料的施用显著增加了活性组分在土壤总有机质中的比例，以添加猪粪、蚓粪的处理最明显。相关性分析表明，经过三季的施肥处理，SOM和有机质活性组分与作物产量均呈显著正相关关系(P＜0.05)，MB、POM、LOM与SOM呈极显著正相关性(P＜0.01)。对土壤DOC进行三维荧光分析的结果表明:有机物的添加使类溶解性微生物代谢产物荧光峰、类蛋白质荧光峰逐渐消失，随着三个季度的施肥，只出现类胡敏酸荧光峰、类富里酸荧光峰，有机物的施用明显的增加了三维荧光指数，改变了DOC有机质结构，并促使类蛋白物质向类胡敏酸和类富里酸物质转化。 四川紫色土培肥实验中，减肥配施有机物料处理的作物产量在第一季与第二季与CF处理无显著差异，第三季明显高于CF处理，其中CFS处理作物产量最高。相对于CF处理，有机物的添加显著降低了土壤的碱性(P＜0.05)，对土壤阳离子交换量、速效养分均有不同程度的提升作用。经过三个季度的施肥，土壤有机质活性组分整体得到极大的提升，后一季度较前一季度有机质活性组分都有明显的提高，其中以RFSM和RFSV提升作用最为明显。不同有机物料的施入均能不同程度的提高有机质活性组分占总有机质的比例。相关性分析表明有机质活性组分与总有机质和作物产量的相关性随施肥季度的增加愈加显著。对土壤DOC进行三维荧光分析的结果表明:紫色土DOC中主要为类胡敏酸和类富里酸物质，经过三个季度的施肥，类胡敏酸和类富里酸物质增多，DOC有机质主要来源于微生物的代谢活动。 综上所述，减肥40％与50％的条件下，秸秆、生物黑炭、猪粪、蚓粪、微生物有机肥、蚯蚓生物复合有机肥这些有机物料均能不同程度的提高红壤与紫色土作物产量及有机质活性组分。可见，不同有机物料替代部分化肥，可以一定程度提高作物产量，更重要的是可以促进土壤有机质活性组分的提高，改变有机质结构组成，改善土壤理化性质。

目录

声明

论文说明

摘要

第一章文献综述

1 我国化肥的过量施用及有机肥施用的必要性

1．1化肥过量施用及其生态环境风险

1．2施用有机肥的必要性

2有机肥施用对作物产量的影响

3有机肥施用对土壤培肥的作用

3．1有机肥施用对土壤理化性质的影响

3．2有机肥施用对土壤微生物学性质的影响

4有机肥施用对土壤有机质活性组分的影响

5本研究立项依据、目标及技术路线

5．1本研究立项依据和目标

5．2技术路线

第二章材料与方法

1 旱地红壤有机肥培肥试验

1．1试验材料

1．2试验设计

2旱地紫色土有机肥培肥试验

2．1试验材料

2．2试验设计

3采样方法

4测定指标及方法

5数据统计与分析

第三章有机物部分替代化肥对作物产量的影响

1 有机物部分替代化肥对江西红壤作物产量的影响

2有机物部分替代化肥对四川紫色土作物产量的影响

3讨论

4小结

第四章有机物部分替代化肥对土壤肥力基本指标的影响

1 有机物部分替代化肥对红壤基本性质的影响

1．1有机物部分替代化肥对红壤微生物学性质的影响

1．2有机物部分替代化肥对红壤pH、阳离子交换量的影响

1．3有机物部分替代化肥对红壤速效养分的影响

2有机物部分替代化肥对四川紫色土基本性质的影响

2．1有机物部分替代化肥对四川紫色土微生物性质的影响

2．1有机物部分替代化肥对紫色土pH、阳离子交换量的影响

2．2有机物部分替代化肥对紫土速效养分的影响

3讨论

4小结

第五章有机物部分替代化肥对土壤有机质活性组分的影响

1 有机物部分替代化肥对红壤有机质活性组分的影响

1．1 有机物部分替代化肥对红壤有机质含量的影响

1．2有机物部分替代化肥对红壤有机质活性组分的影响

1．3有机物部分替代化肥对红壤有机质活性组分比率的影响

1．4红壤有机质活性组分、总有机质、作物产量的相关分析

1．5有机物部分替代化肥对红壤可溶性有机物三维荧光特性的影响

2有机物部分替代化肥对紫色土有机质活性组分的影响

2．1 有机物部分替代化肥对紫色土总有机质的影响

2．2有机物部分替代化肥对紫色土有机质活性组分含量影响

2．3有机物部分替代化肥对紫色土有机质活性组分比率的影响

2．4紫色土有机质活性组分、总有机质、作物产量的相关分析

2．5有机物部分替代化肥对紫色土可溶性有机物三维荧光特性的影响

3讨论

3．1有机质活性组分的变化

3．2 DOC三维荧光特性的变化

3．3不同有机物对有机质活性组分影响的差异

4小结

第六章全文结论与展望

1全文结论

2主要创新点

3不足之处

4研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文