秸秆还田对土壤微团聚体特征及动电电位的影响

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秸秆还田作为耕地土壤培肥的主要途径,不仅可以提高土壤肥力,还能够改善土壤结构。本文通过采用尼龙网袋法进行秸秆还田的原位模拟实验,比较不同秸秆还田量在不同深度下还田两年对土壤微团聚体组成及稳定性、微团聚体有机碳含量和腐殖质组成的影响,试验设置秸秆还田量R0(0%)、R1(0.44%)、R2(0.88%)、R3(1.32%)和0-15,15-30,30-45cm三个不同还田深度交叉处理。胶体动电电位的变化反映土壤胶粒之间的凝聚与分散,从而影响土壤良好结构的形成。为了测定土壤有机无机复合体的稳定性,本文研究了土壤表面可变电荷量随pH的变化,并以提取出的<2μm黏粒为研究对象,加入不同离子种类(Na+,K+,NH4+,Ca2+,Fe3+,Al3+)及不同离子浓度(10-3,10-4,10-5M)的电解质溶液,测定胶粒动电电位与pH的变化关系。移除胶粒中的有机质或者加入1.32%秸秆时,测定胶粒中的有机质含量对胶体动电电位的影响。(1)0.25-0.02mm的微团聚体为优势粒级,秸秆还田使各土层0.25-0.02mm和>0.25mm的团聚体含量增加,而0.02-0.002和<0.002mm的微团聚体含量减少,且三个粒级含量的变化幅度均在S1层最大。不同秸秆量处理下不同土层,不同粒级的微团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GWD)较无秸秆还田均有所增加,但显著性差异分析表明增加不显著。同时,施用不同量的秸秆增加了不同土层不同粒级的微团聚体的有机碳含量,其中胡敏酸、富里酸和胡敏素的含量也相应增加。(2)在不同的土层中,土壤可变电荷量均随pH的增加而增大,解释了本文中对于所有的动电电位测试,动电电位的绝对值均随pH的增大而增加。与一价离子相比(Na+,K+,NH4+),二价(Ca2+)或三价离子(Fe3+,Al3+)离子更容易进入双电层,使双电层厚度减小,胶粒动电电位的绝对值降低,胶粒之间趋于凝聚,促进团粒结构的形成。过量施用化肥时,易形成团粒结构的二价或三价离子会被单价盐离子取代,胶体颗粒趋于分散,破坏土壤结构。同时,对于不同浓度的NaCl溶液,胶体动电电位绝对值随离子浓度增加而减小,胶粒之间趋于凝聚。由于有机质带有大量的可变负电荷,去除有机质使胶体动电电位的绝对值明显降低。而相比无秸秆还田,添加1.32%秸秆后土壤胶粒的有机质碳含量增加,其动电电位绝对值降低,即胶粒的扩散层厚度减小,胶粒之间趋于凝聚,有利于改善土壤结构。
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