長(zhǎng)期定位施肥對(duì)土壤鐵形態(tài)及有機(jī)碳固定的調(diào)控研究.pdf

1、礦物-有機(jī)復(fù)合體的形成是土壤有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定和累積的主要機(jī)制之一。其中，鐵氧化物與土壤有機(jī)碳含量之間就存在著一定的關(guān)聯(lián)性。本文以我國(guó)南、北方五個(gè)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)站四種土壤類(lèi)型的土樣為研究對(duì)象，重點(diǎn)研究了“土壤中活性最高的組分”—土壤膠體:利用ICP-AES定量土壤膠體中與可溶性有機(jī)碳相關(guān)的礦質(zhì)元素含量;利用選擇性提取方法定量土壤中各形態(tài)鐵氧化物(Fed、Feo、Fep)的含量;利用北京同步輻射裝置C-1s NEXAFS技術(shù)對(duì)土壤膠體有機(jī)碳組分進(jìn)行

2、半定量分析，探究了長(zhǎng)期定位施肥試驗(yàn)中不同培肥方式對(duì)土壤鐵氧化物種類(lèi)和數(shù)量的影響，以及基于長(zhǎng)期定位試驗(yàn)的土壤膠體中可溶性有機(jī)碳與可溶性礦質(zhì)元素的相關(guān)性，不同土壤有機(jī)碳組分與不同種類(lèi)土壤鐵氧化物的相關(guān)性等，探討了土壤鐵氧化物固碳的機(jī)制，為農(nóng)業(yè)管理措施的優(yōu)化提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。本文的主要研究結(jié)果如下:
　　1)各長(zhǎng)期定位試驗(yàn)不同培肥方式處理經(jīng)過(guò)20多年的試驗(yàn)，不論是沈陽(yáng)棕壤、公主嶺黑土、烏魯木齊灰漠土，祁陽(yáng)和鷹潭的紅壤，其土壤pH值

3、大小順序一般是以NPK處理的為最低，CK處理次之，有機(jī)肥料添加組NPKM或M的最高。說(shuō)明施用化學(xué)肥料是造成土壤pH降低的主要原因之一;有機(jī)肥料的添加施用有助于改善土壤pH狀況，增強(qiáng)土壤緩沖容量。五個(gè)長(zhǎng)期定位點(diǎn)中，不管是單施化肥、單施有機(jī)肥，還是有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配合施肥都能夠有效提高土壤的供氮能力，其中以有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配合施肥NPKM的效果為最優(yōu)。五個(gè)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)點(diǎn)的土壤總鐵含量表現(xiàn)為有機(jī)肥料添加的培肥方式有使土壤總鐵含量有下降的趨勢(shì)，可能與施

4、肥使土壤水溶性鐵的含量提高而增強(qiáng)了土壤鐵的溶解轉(zhuǎn)移有關(guān)。
　　2)四種土壤類(lèi)型在不同的培肥方式下，土壤膠體DOC對(duì)于培肥處理的效應(yīng)各有不同，對(duì)于沈陽(yáng)棕壤的S-M單施有機(jī)肥處理，公主嶺黑土單施化肥S-NPK，烏魯木齊灰漠土的U-NPKM有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配施處理，祁陽(yáng)紅壤有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配施處理Q-NPKM、單施有機(jī)肥處理Q-M的土壤膠體DOC含量均較對(duì)照組CK表現(xiàn)出了優(yōu)勢(shì)，說(shuō)明提高不同土壤類(lèi)型的土壤膠體DOC含量適宜不同的土壤培肥方式。就沈

5、陽(yáng)棕壤、烏魯木齊灰漠土、祁陽(yáng)紅壤而言，以NPKM有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配施方式為最優(yōu)選擇，單施化肥培肥NPK不能達(dá)到提高土壤膠體DOC的目的。
　　3)各土壤類(lèi)型DOC和可溶性礦質(zhì)元素的含量走勢(shì)相關(guān)，且添加有機(jī)肥料的NPKM和M處理會(huì)比單施化肥培肥處理NPK的含量要高。這可能是由于有機(jī)肥料的添加改善了土壤膠體組分，讓土壤營(yíng)養(yǎng)元素更加豐富。四種基于長(zhǎng)期定位施肥試驗(yàn)的土壤類(lèi)型，土壤膠體的DOC與不同礦質(zhì)元素的相關(guān)性可能與礦質(zhì)元素對(duì)于有機(jī)碳的固持

6、的調(diào)控作用相關(guān)，不同的土壤類(lèi)型，不同礦質(zhì)元素與與之DOC的相關(guān)性不同，所以，我們推斷不同的土壤類(lèi)型，固持有機(jī)碳的礦質(zhì)元素不同。
　　4)本研究選取的四種土壤類(lèi)分別是中國(guó)南北的土壤類(lèi)型的代表，其中北方的棕壤、黑土、灰漠土土壤活性鐵含量在3.95-13.35g/kg之間，處于一個(gè)比較低的水平;南方紅壤土壤活性鐵含量則高達(dá)36.0g/kg以上。因此在南北方土壤對(duì)于土壤有機(jī)碳的固持的調(diào)控元素上，F(xiàn)e元素應(yīng)該扮演了不同地位的參與者。

7、　　5)不同的土壤類(lèi)型，不同施肥處理的土壤膠體C-1s NEXAFS譜圖的形狀相似，說(shuō)明土壤膠體有機(jī)碳組分種類(lèi)基本相似。就所有土壤類(lèi)型的C-1s NEXAFS譜圖的分峰擬合結(jié)果來(lái)看，各組分含量由多到少順序依次基本為:羧基C(288.4-289.1eV)＞月旨族C(287.6-288.3eV)＞碳?；鵆(289.9-290.2eV)＞烷氧基C(289.2-289.8eV)＞芳香C(283-286.1eV)或者酚基C(286.2-287.5

8、eV)。土壤類(lèi)型不同，各C組分比例多寡會(huì)不同;相同土壤類(lèi)型，培肥方式的不同，各C組分的也會(huì)相應(yīng)增長(zhǎng)或減少。
　　6)不同形態(tài)的鐵氧化物與不同的有機(jī)碳組分固持相關(guān)，但鐵氧化物與有機(jī)碳組分的線(xiàn)性關(guān)系決定系數(shù)并不高，說(shuō)明鐵氧化物與有機(jī)碳組分間的結(jié)合關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜。由Fed/Fet土壤鐵游離度來(lái)看，脂族C(287.6-288.3eV)、羧基C(288.4-289.1 eV)、烷氧基C(289.2-289.8eV)在有機(jī)碳的長(zhǎng)期積累中活性度比