不同有机肥管理下水稻土生物学性质和有机碳物理保护机制研究

摘要

土壤有机质、土壤生物活性和多样性的维持和发展是可持续农业的重要标志；合理的有机肥管理措施成为可持续农业的核心。本论文选择不同有机肥管理措施下水稻土长期定位试验地作为研究对象，包括施入有机肥数量、种类和施用时间共7个有机肥处理，分别是单施绿肥紫云英1500kg(T1)，加倍施紫云英3000kg(T2)，在T1基础上早稻施厩肥1500kg(T3)，在T1基础上晚稻施厩肥1500kg(T4)，在T3基础上冬盖稻草300kg(T5)，在T1基础上冬盖稻草300kg(T6)，在T1基础上晚稻施稻草300kg(T7)，另外包括仅施化肥(T8)和未施任何肥料(T9)的2个对照。本论文的主要研究目标是：1)不同有机肥管理措施下土壤微生物及生物化学性质的变化；2)不同有机肥管理措施对土壤微生物群落的组成、功能多样性及养分生理特征的影响；3)土壤的黏土矿物特征、铁铝氧化物含量的变化及与土壤团聚体和有机碳之间的关系；4)不同团聚结构保护下的有机碳组分(水溶性碳、颗粒有机物和矿物结合有机物)的变化及稳定机制。旨在探讨不同有机肥管理措施下土壤生物学性质及有机碳稳定的物理保护机制。　　研究结果表明：施用有机肥对水稻土的土壤微生物量、活性及功能多样性等都有明显促进作用，显著提高了土壤有机质水平和土壤团聚体的稳定性。不同有机肥种类之间的效果表现出明显差异，猪粪效果的最突出，而有机肥的数量和施用时间的作用相对较弱。土壤团聚结构与土壤有机质关系密切，因此通过施用有机肥提高土壤水稳性团聚体的数量有助于提高水稻土有机碳的稳定性和储备。水稻土有机碳库的稳定性受到多种因素和保护机制的共同作用，土壤稳定性团聚体及土壤黏土矿物和铁铝氧化物在不同有机肥管理措施下的变化强烈暗示该水稻土有机碳库增加潜力巨大。因此，合理选择有机肥管理措施可以提高土壤生物活性和多样性，并达到增加土壤有机碳库、缓解温室气体效应的目的，是发展可持续农业的有效途径。

目录

文摘

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引言

文献综述土壤有机质的稳定性机制及其活性组分研究

1.土壤有机质的保护机制

1.1有机质的难降解性(Recalcitrance)

1.2土壤内在的理化特性

1.3土壤团聚体的物理保护

1.4土壤生物自身保护

2.土壤活性碳组分的研究与保护机制

2.1土壤有机碳研究中各组分概念简介

2.2土壤活性有机碳

3.展望

4.参考文献

材料与方法

1.主要研究内容

2.研究技术路线

3.供试样地与测定方法

3.1研究背景区及长期定位试验概况

3.2样品采集与处理

3.3测定方法

3.4数据统计

4.参考文献

第一章不同有机肥管理下土壤微生物量、活性及养分的季节动态

1.结果与分析

2.讨论

2.1有机肥数量、质量(种类)和施用时间的影响

2.2季节动态

3.结论

4.参考文献

第二章不同有机肥管理下土壤酶活性的季节动态

1.结果与分析

1.1不同有机肥管理措施对土壤酶活性的影响

1.2酶活性指标的关系及有机肥和采样时间对功能多样性的总体影响

1.3不同有机肥管理措施对酶活性比例指标的影响

2.讨论

2.1有机肥数量、质量(种类)和施用时间的影响

2.2季节动态

2.3酶的比例指标

3.结论

4.参考文献

第三章不同有机肥管理对土壤微生物群落组成、功能多样性和养分限制状况的影响

1.结果与分析

1.1微生物种群(细菌、真菌和放线菌-稀释平板法)

1.2 Biolog GN2盘测定的细菌碳源利用模式(SCU)

1.3微生物群落对20种碳源的利用

2.讨念

2.1平板培养法获得的微生物

2.2 Biolog GN2测定的微生物群落活性、功能多样性和群落差异

2.3利用20种碳源对细菌和真菌群落代谢的研究

2.4微生物养分限制状况

3.结论

4.参考文献

第四章不同有机肥管理下土壤水提取有机碳（WEOC）的变化及提取水温、土壤磨碎程度的影响

1.结果与分析

1.1总体方差分析结果

1.2水提取有机碳（WEOC）、碳水化合物CHOC

1.4不同水温和磨细程度下WEOC、CHOC和PEOC与其它土壤指标的关系

2.讨论

2.1提取水温的影响

2.2土壤磨细程度的影响及团聚体物理保护

2.3不同有机肥管理措施的影响

2.4 WEOC和CHOC作为土壤质量指示指标的潜力

3.结论

4.参考文献

第五章不同有机肥管理土壤粘粒和铁铝氧化物的变化

1.结果与讨论

1.1土壤粘粒含量

1.2土壤矿物组成

1.3铁铝氧化物

2.结论

3.参考文献

第六章不同有机肥管理措施下土壤水溶性有机物浓度、性质及土壤团聚结构的关系

1.结果与分析

1.1 DOM(DOC、DON)浓度

1.2 DOM组成

1.3 DOM的光学性质

1.4不同有机肥管理措施对DOM性质的总体影响及评价指标之间的关系

1.5团聚结构对DOM保护程度与有机肥管理措施的联系

2.讨论

2.1有机肥管理措施的影响

2.2团聚结构的交互作用

2.3 DOM组成和性质的指标评价

2.4存在的主要问题

3.结论

4.参考文献

第七章不同有机肥管理措施对水稻土团聚体稳定性和土壤有机质的影响

1.结果与分析

1.1土壤不同大小团聚体的分布与团聚体稳定性

1.2大团聚体包裹的微团聚体数量

1.3土壤总有机碳氮浓度

1.4不同大小团聚体上有机碳氮的浓度及分配

1.5团聚体与有机碳、铁铝氧化物的联系

2.讨论

2.1不同有机肥管理对土壤团聚体分布和有机碳氮的影响

2.2不同有机肥管理措施下微团聚体的形成和作用

2.3团聚体-有机碳(相互作用)形成稳定的模型探讨

3.结论

4.参考文献

第八章不同有机肥管理措施对土壤有机质物理分组的影响

1.结果与讨论

1.1游离轻组有机物

1.2团聚体保护的颗粒有机物POM

1.3团聚体内矿物(＜0.053mm粘砂粒)结合有机物

1.4不同有机质组分对土壤有机质的贡献

2.结论

3.参考文献

全文结论及研究展望

1.研究结论

2.研究特色

3.存在问题和研究展望

3.1存在问题

3.2研究展望

致谢

攻读学位期间发表的学术论文