活化腐植酸肥施用对小麦-玉米生长、土壤肥力及土壤CO2通量的影响

摘要

腐植酸肥作为一种新型有机肥料，其肥料肥效的发挥一方面是促进作物生长，提高作物产量；另一方面腐植酸直接参与土壤有机碳氮矿化过程而调节土壤养分平衡。合理施用腐植酸肥是提高土壤肥力和作物产量的有效措施，对于提升农田生产力、保障粮食安全具有的意义。鉴于此，本研究以泰安潮褐土的小麦-玉米农田生态系统为研究对象，开展土壤CO2通量连续监测、土壤肥力特征和小麦-玉米生物学特征及产量的研究，旨在阐明腐植酸的活化和用量的差异对小麦-玉米生物学特征、土壤肥力及土壤CO2通量的影响。主要研究结果如下：
　　(1)施用腐植酸促进了小麦-玉米生长，提高了作物籽粒产量和地上生物量，处理间差异性显著。低用量（33.3kg/亩）碱活化腐植酸处理AHA1玉米产量比氧活化腐植酸处理OHA1增加，而中用量具有相反的趋势。低用量AHA1处理小麦、玉米产量均高于其他施肥处理，对小麦-玉米的增产效果最为明显。由此表明，施用腐植酸对潮褐土小麦-玉米产量具有显著增产效果，根据多元线性逐步回归分析，得出CEC对小麦-玉米地上生物量发挥着直接影响，决定了小麦-玉米的地上生物量。
　　(2)与Blank（单施化肥）处理相比，腐植酸处理土壤容重降低，在小麦季和玉米季，AHA3处理和OHA1处理土壤容重最低，分别降低15.42％和11.84%。除AHA2处理外，腐植酸处理显著增加了土壤中大团聚体含量（>0.25mm）和平均重量直径（MWD）。与Blank处理对比，腐植酸处理使土壤水分、孔隙度（土壤饱和含水量、毛管含水量、田间持水量、总孔隙度、毛管孔隙度和通气孔隙度）和土壤部分养分状况（pH、EC、有机质、全氮、无机氮、CEC）得到改善。与Blank处理对比，小麦季土壤水分含量、孔隙度高用量（100kg/亩）AHA3处理提高最明显，玉米季低中用量OHA1、OHA2处理效果最好。与Blank处理对比，小麦季土壤全氮含量OHA1处理最高，提高20.61%，玉米季AHA2处理提高最为显著，增加28.57%。与Blank处理对比，在小麦-玉米季土壤有机质含量都以OHA3处理增加最为显著，分别提高16%和13.70%。通过8个物理因子和5个化学因子进行主成分分析得出，土壤肥力OHA1>OHA2>OHA3>AHA1>AHA3>AHA2>Blank>CK。将两个主成分的综合得分进行聚类分析，泰安潮褐土的肥力水平可分为5个等级：一等（OHA1、OHA2）；二等(OHA3、AHA1、AHA3)；三等（AHA2）；四等(Blank)；五等(CK)。
　　(3)与不施肥处理对比，单施化肥处理土壤CO2通量没有显著的变化，腐植酸处理小麦-玉米土壤CO2平均通量均提高，其中玉米季增加幅度为13.23%-21.88%，可见腐植酸的施用能显著增加土壤排放CO2的速率。与不施肥处理和单施化肥处理相比，各腐植酸处理小麦-玉米土壤CO2累积通量均显著提高，其中OHA1、OHA3较低。并根据多元线性逐步回归分析，得出铵态氮含量对小麦-玉米的土壤CO2累积通量均发挥着直接影响。
　　综合以上结果在潮褐土小麦-玉米连作体系中，施用腐植酸从不同程度上改善了土壤结构和土壤化学性质，显著提高土壤肥力水平，且随着氧活化处理用量的降低相应提高，碱活化处理的肥力低于氧活化处理；施用化肥处理也提高了土壤肥力，不施肥处理肥力最低，腐植酸处理对作物的增产效果比单施化肥处理更显著。该结果为活化腐植酸肥料的推广、潮褐土区土壤生产力提升和生态环境的保护提供科学依据及数据支持。

目录

声明

符号说明

1. 前言

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

1.4 技术路线

2. 试验地概况与研究方法

2.1 试验地概况

2.2 试验方案

2.3 研究方法

3. 活化腐植酸肥施用小麦-玉米的生物学特征

3.1 活化腐植酸肥施用小麦-玉米株高、茎粗、叶面积和叶绿素

3.2 活化腐植酸肥施用小麦-玉米生物量

4. 活化腐植酸肥施用下土壤基本理化性质

4.1 活化腐植酸肥施用土壤物理因子

4.2 活化腐植酸肥施用小麦-玉米土壤化学因子

5. 活化腐植酸肥施用土壤CO2通量

5.1 活化腐植酸肥施用小麦-玉米不同生育期土壤CO2通量

5.2 活化腐植酸肥施用土壤CO2累积通量变化规律

6. 地上生物量、土壤肥力和土壤CO2累积通量影响因素研究

6.1 地上生物量与土壤因子的多元线性逐步回归

6.2 活化腐植酸肥施用土壤肥力评价

6.3 土壤CO2累积通量的影响因素

7. 讨论

7.1 活化腐植酸肥施用的土壤肥力特征

7.2 活化腐植酸肥施用地上生物量

7.3 活化腐植酸肥施用土壤CO2通量

8. 结论

参考文献

致谢