添加外源钙和有机物料对土壤有机碳转化的影响研究

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wubo123321
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设施农业是农业增效、农民增收的一项重要手段,我国已成为世界上设施栽培面积最大的国家。在设施栽培过程中,强烈的蒸发和蒸腾作用使土壤酸化伴随有大量过剩肥料的累积,导致设施土壤的退化。为改良设施土壤的酸化问题,在生产实践中常施用Ca O,增加了土壤钙素含量。对辽宁、山东寿光、宁夏等设施土壤研究发现,土壤盐分阳离子以Ca2+等为主,且含量均较露地土壤大大增加。钙素不仅是植物生长发育一种必需元素,同时在土壤团聚体的形成中起着键桥的作用。而土壤团聚体是土壤有机碳主要的储存场所,已有研究表明土壤钙与有机碳分布存在一定的相关性。在设施栽培特殊的环境条件下土壤有机碳的转化与积累过程与露地土壤有着较大的区别,目前有关施用外源钙对设施土壤中有机碳的影响研究还相对较少。随着设施土壤退化问题加剧,人们越来越重视设施土壤有机碳含量变化及其与土壤物理化学性质的关系。因此,论文以连作10年的设施栽培土壤为研究对象,采用室内恒温模拟培养的方法,添加两种外源钙(氧化钙和氯化钙)及四种有机物料(水稻秸秆、玉米秸秆、生物炭、草炭),对培养过程中土壤p H、土壤速效养分、土壤酶、土壤CO2释放量及不同形态有机碳的含量进行了检测分析。研究结果为设施栽培土壤的可持续利用提供一定的理论依据。主要研究结果如下:(1)单施氯化钙及配施生物炭和草炭培养过程中均抑制了土壤CO2的释放,而单施氧化钙及配施则在后期促进了土壤CO2的释放,在培养第172天,单施氧化钙处理CO2累积释放量较对照增加了34.12%;两种外源钙与水稻和玉米秸秆配施均抑制了土壤CO2的释放,在培养第172天,水稻秸秆与外源钙配施CO2累积释放量较单施降低了21.02%和54.82%,玉米秸秆降低了12.79%和62.78%,氯化钙的抑制作用大于氧化钙。(2)单施有机物料和与氯化钙相关处理的土壤CO2累积释放量符合Ft=F0(1-e-kt),结果表明添加氯化钙能降低土壤有机碳矿化潜力,增强土壤有机碳的固碳能力;与氧化钙相关处理符合Yt=Y0-a*e-bt,拟合结果表明添加氧化钙能促进土壤有机碳矿化。(3)单施氧化钙土壤总有机碳含量在培养第24周较对照降低了18.91%,而单施氯化钙则提高了16.39%。有机物料与氧化钙配施土壤总有机碳含量在培养第8周均高于单施有机物料,在第24周,玉米秸秆、生物炭和草炭与氧化钙配施较单施有机物料分别降低了25.21%、23.01%和29.29%,与氯化钙配施分别降低了23.11%、4.52%和15.16%。(4)单施外源钙均提高了土壤可溶性有机碳含量,在培养第24周氧化钙和氯化钙较对照分别提高了71.07%和19.46%。水稻秸秆、玉米秸秆、生物炭和草炭与外源钙配施后较单施相比也均提高了土壤可溶性有机碳含量,与氧化钙配施在第24周较单施分别提高了74.00%、56.01%、76.33%和121.83%;与氯化钙配施分别提高了41.03%、40.04%、54.24%和47.62%。(5)施加外源钙降低了土壤微生物量碳含量,在培养第24周单施氧化钙和氯化钙较对照分别降低了13.81%和12.50%。不同有机物料与氧化钙配施后期土壤微生物量碳基本都高于单施处理,其中水稻秸秆与氧化钙配施提高最多,在培养第24周提高了39.39%,而不同有机物料与氯化钙配施后均降低了土壤微生物量碳。(6)单施氧化钙和氯化钙均提高了土壤腐殖酸碳量,在培养第24周较对照分别提高了11.51%和43.31%。除水稻秸秆外,外源钙和其他有机物料配施后较单施有机物料处理均降低了土壤腐殖酸碳量。在培养第24周,水稻秸秆和玉米秸秆与外源钙配施提高了土壤富里酸含量,其中与氧化钙配施较单施分别提高了4.69%和20.77%,与氯化钙配施分别提高了10.13%和29.19%。单施氧化钙和氯化钙的土壤胡敏酸碳量较对照分别提高了26.33%和122.95%,而配施的土壤富里酸含量均低于单施。(7)添加氧化钙提高了土壤脲酶活性,在第24周较对照增加了29.87%,而蔗糖酶活性则降低了99.56%;添加氯化钙土壤脲酶活性较对照提高了43.54%,但土壤过氧化氢酶和蔗糖酶分别降低了28.21%和91.49%。外源钙与有机物料配施后,其土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性均低于单施有机物料。(8)添加氧化钙提高了土壤p H和有效磷含量,在培养第24周,较对照分别提高了1.14个单位和88.57%;添加氯化钙对土壤p H没有显著影响,但显著提高土壤碱解氮的含量,在培养第24周时较对照提高了118.22%。不同有机物料与外源钙配施后其土壤p H和速效养分与单施外源钙变化趋势相似。
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