强还原灭菌处理中不同有机物料添加对土壤团聚体和有机碳固持的影响

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tegger
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近年来,随着种植面积的扩大和使用年限的延长,我国设施土壤作物连作障碍日益严重,强还原土壤灭菌法(reductive soil disinfestation,RSD)作为一种绿色高效的土壤修复技术开始在设施栽培中广泛应用。但是,迄今为止的大量研究多聚焦于其对土壤的修复效果,而忽视了对调控土壤结构、改善土壤理化性质和缓解连作障碍具有同样重要意义的土壤有机碳(SOC)。因此,研究使用RSD技术过程中SOC的周转、土壤团聚化过程具有重要意义。为此,本研究选取退化设施土壤为研究对象,分别进行了2个室内培养试验和1个田间试验探究不同有机物料添加对土壤团聚体及有机碳固持的影响。主要结论如下:通过为期28 d的室内培养试验探究生物炭和化肥添加对RSD技术中SOC固持影响。结果表明,生物炭导致的较高的微生物活性(图2-7)使其新形成SOC较未添加生物炭处理提高了111.1%、120.3%(图2-4),而其较低的酶活性则抑制了原SOC的矿化;而未添加生物炭处理因其更高的酶活性导致在好氧期间原SOC下降了12.6%和12.6%,而这导致培养结束时添加生物炭较未添加生物炭提高了SOC含量24.5%和22.2%(P<0.001),而生物炭和氮磷同时添加相比单独添加生物炭则降低了SOC含量4.4%(P<0.05)。培养结束时,氮磷添加显著提高了葡萄糖苷酶(BG)、木糖苷酶(BXYL)和多酚氧化酶(PPO)活性47.2%、48.2%和53.7%(P<0.01),而生物炭添加则降低了BG、BXYL和PPO活性51.5%、72.6%和41.7%。与对照相比,4个RSD处理的土壤电导率和NO3--N含量相比于对照分别降低了49.3%、48.6%、45.1%和45.1%;90.0%、83.8%、82.5%和79.2%(P<0.01)。生物炭通过增加微生物活性,降低C转化酶活性,大幅提高了SOC固持。通过为期28 d的室内培养实验探究秸秆腐解剂对RSD技术对土壤团聚体的影响。结果表明,与CK相比,两个RSD处理均促进了土壤团聚化过程,粗大团聚体和细大团聚体质量占比则分别提高了18.1%、18.8%和27.8%、7.4%相应地,其微团聚体和粘粉粒的质量占比分别降低了10.8%、22.9%和8.1%、27.0%;而秸秆腐解剂导致RSD-A处理的粗大团聚体和微团聚体质量占比进一步增加了9.7%、2.8%,相应地,细大团聚体和粘粉粒质量占比减少了11.4%、4.11%。两RSD处理的SOC含量分别较CK提高了15.5%、21.3%。与CK相比,两RSD处理分别提高了微团聚体和粘粉粒的SOC含量14.3%、44.1%和12.6%、17.0%。此外,秸秆腐解剂的添加导致各粒级团聚体的SOC含量分别增加了9%、25%、26%和4%。与CK相比,RSD和RSD-A处理分别降低了土壤电导率和NO3--N含量81.5%、80.5%和90.3%、90.4%,提高了NH4+-N含量8.5 mg/kg和8.3 mg/kg。通过田间试验研究在实际生产中RSD技术的固碳排盐效果。结果表明,0-20 cm土层中,与未处理前相比,添加杂草、大喇叭口期玉米植株和二者同时添加进行RSD处理分别降低土壤p H值、电导率、NO3--N含量、总盐分含量8.1%、5.4%和6.6%,67.1%、81.2%和67.8%,98.3%、96.2%和95.1%,35.5%、52.3%和37.3%,提高了SOC含量20.0%、16.3%和6.5%。综上,使用玉米秸秆、杂草和大喇叭口期玉米植株等有机物料进行RSD处理均能有效提高SOC含量,降低土壤NO3--N等盐分含量和电导率,缓解连作障碍大棚的土壤盐渍化问题并增加了SOC固持。此外,在以玉米秸秆为有机物料进行RSD处理时,其能够促进土壤团聚化进程,提高水稳性大团聚体占比,增加团聚体水稳性。而在RSD处理过程中,添加生物炭加速了新形成SOC的产生,降低了原SOC的矿化损失,更有利于SOC的累积;添加氮磷虽然提高了C转化酶的活性,加速了SOC周转,但对SOC固持并无显著影响;添加秸秆腐解剂能够进一步促进土壤团聚化过程,提高团聚体水稳性。
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