白土改良后腐殖化特征及矿物对有机物腐殖化过程的影响

摘要

白土型水稻土土壤主要分布于江淮区域波状平原地区，发育于下蜀黄土母质。因为淋溶作用其土壤表层粘粒和铁、锰等物质大量流失从而致使耕层粘粒含量变少，粉砂含量相对增高。上层土壤脱色呈现浅灰色，质地松散，结构性较差，肥力低下。一直以来，广大农业生产者不断采取各种有效措施，如施肥、合理轮作、合理耕作、灌溉水等等来提高土壤肥力，创造满足农作物生长所需的环境条件来提高低产土壤农作物的产量。针对白土型水稻土障碍层特性，其中上层缺乏粘粒、铁质、有机质以及其他各种营养元素，而下层富含粘粒、缺乏有机质，但铁质及其他一部分营着元素并不过于缺乏。因此采取将白土障碍层深耕拌和，同时结合大力施用有机肥来提升土壤肥力。本文以江苏省溧阳市南渡镇“白土改良大田示范试验核心区”培肥试验3年的南方低产白土型水稻土为研究对象，通过施用有机物料，障碍层深翻拌和方式来比较白土改良效果，研究其提高土壤养分和作物产量的可行性，并探究施用有机物料后土壤腐殖物质组成，胡敏酸结构特征的变化。且前人研究结果和白土障碍层特性基础上，利用矿物和简单有机物模拟了腐殖质的形成过程，探讨土壤中不同矿物对有机物腐殖化过程的影响，进一步探明腐殖质的形成途径。主要结果如下:
　　(1)白土型水稻土土壤经不同处理培肥三年后，秸秆还田和有机肥施入处理的有机碳、全氮含量明显高于未施有机物料的对照组。对照水稻实收产量（554 kg/亩）相比，秸秆还田，有机肥施用的水稻实收产量（607 kg/亩，657 kg/亩）有明显性增高。这些都表明了有机物料的施用增加了有机碳含量，改善土壤理化性质，增加了白土土壤的养分和肥力状况，提高了作物产量和品质。
　　(2)相比对照组，培肥三年后的秸秆还田和有机肥施入组的土壤胡敏酸的E4/E6比值增加，且秸秆还田＞有机肥施入＞对照组。土壤HA的红外光谱分析显示出有机物料施入后使得土壤脂族性增强，羧基量减少，芳香度降低。秸秆还田和有机肥施入后相比对照组，土壤HA的[H]/[C]和[O]/[C]比均呈下降的变化趋势，且HA的氮素含量明显增加，这显示有机物料施入后白土土壤腐殖质发生“脱水”的过程。而脱水的原因不一定是碳原子间缩合造成的，可能是氮原子取代引起。我们猜测可能是长期施入的生物质中的糖类-胺类物质发生聚合而形成的蛋白黑素类物质而造成。同时这也预示着白土土壤腐殖质形成的特征。Ⅲ
　　(3)水钠锰矿处理的E600值显著高于对照和针铁矿，表明水钠锰矿作用下溶液缩合度显著增高，芳香度增强。说明水钠锰矿显著促进了体系的腐殖化过程。从两种体系中水钠锰矿反应前后红外光谱看出:920cm-1附近的吸收带基本消失，950cm-1峰（-COO-二聚物）出现。红外光谱吸收峰相对强度1610/3380值，950/3380值分别显著大于初始混合样品。显示水钠锰矿大大促进了丙氨酸和香草酸，葡萄糖、丙氨酸和香草酸的缩合，促进有机物的腐殖化过程。且电镜验证发现微生物在矿物反应体系中参与了有机物氧化分解作用。

目录

声明

论文说明

摘要

第一章 文献综述

1．1 引言

1．2 低产水稻土概述及改良研究

1．3 施用有机物料对土壤养分，产量及腐殖质组成和结构特征的影响

1．4 土壤及白土中主要矿物组成

1．5 矿物对有机物腐殖化过程的影响研究进展

1．6 研究目的、内容与技术路线

1．6．1 研究目的及意义

1．6．2 研究内容

1．6．3 技术路线

第二章 施用有机物料对白土土壤养分含量和作物产量的影牙移响

2．1 引言

2．2 材料与方法

2．2．1 白土条件、特征

2．2．2 试验设计

2．2．3 土壤基本理化性质，养分含量的测定

2．3 结果与讨论

2．3．1 培肥三年后的土壤基本理化性质，养分含量

2．3．2 培肥三年后不同处理的作物产量

2．3．3 培肥三年后土壤团聚体分析结果

2．4 小结

第三章 施用有机物料对白土土壤腐殖质组成和结构的影响

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．2．1 胡敏酸(HA)的样品制备

3．2．2 腐殖物质组成的测定

3．2．3 HA样品的红外光谱和元素分析测定

3．2．4 数据处理

3．3 结果与讨论

3．3．1 培肥三年后土壤腐殖质的组成

3．3．2 胡敏酸的元素分析

3．3．3 红外光谱分析

3．4 小结

第四章 不同矿物对简单有机物腐殖化过程的影响

4．1 引言

4．2 材料与方法

4．2．1 试验设计

4．2．2 矿物的制备

4．2．3 样品上清液的指标测定方法

4．2．4 样品固相．矿物的表征与检测方法

4．2．5 数据统计分析

4．3 结果与讨论

4．3．1 针铁矿和水钠锰矿XRD测定

4．3．2 样品上清液的指标测定

4．3．3 锰矿物固相分析测定

4．4 小结

第五章 全文总结及展望

5．1 全文总结

5．2 创新之处

5．3 研究展望

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文