作物秸秆分解过程及其对土壤有机碳和养分的影响

【摘要】：对于秸秆还田的研究大多是不同还田方式、不同水分、添加秸秆腐解剂、配合施肥等外界条件下对秸秆的腐解规律的研究,而对秸秆施用量以及秸秆类型对土壤的影响的研究相对较少,因此,本研究在室内模拟田间条件,并且控制室内温度和湿度,减少外界其他条件的影响,研究150d内不同秸秆类型、不同秸秆施用量对土壤的微生物量碳、氮,可溶性有机碳、氮,有机碳、全氮以及矿物态氮等土壤化学性质的影响,同时研究了在150d的培养过程中秸秆本身的化学变化。结果表明：1.有机物料施入土壤后,经过分解可以产生一些可溶性的有机物质。秸秆的加入量对可溶性有机碳、氮具有明显的影响,随着秸秆施用量的增加,土壤可溶性有机碳氮呈现增加的趋势,随着培养时间的推进,各处理中土壤可溶性碳氮表现为波动的变化。施用秸秆对土壤矿质态氮也有一定的影响,在施用不同秸秆量的处理中,随着培养时间的推移,土壤中硝态氮的含量接近于0,在培养后期,在施用秸秆的处理中含有微量的硝态氮；各处理中土壤铵态氮在前期、中期、后期有明显的增减,施用不同量的秸秆对土壤铵态氮的含量无明显影响。还田秸秆是土壤中可溶解性有机碳氮的重要来源之一,因此,在实际生产过程中,通过秸秆还田可以增加土壤中的可溶性有机碳氮,为土壤微生物提供有效的碳氮源。2.秸秆本身的性质C/N比对土壤DOC和DON有明显的影响,C/N：玉米叶秸秆小麦秸秆玉米茎秸秆,培养过程中同一时期同一秸秆加入量的处理的DOC和DON基本符合：加玉米叶秸秆的处理加小麦秸秆的处理加玉米茎秸秆的处理。而性质相近的秸秆对土壤DOC和DON没有明显的影响,例如同一时期,同一秸秆加入量的Y1、Y2、Y3、Y4在150d的培养过程中具有相似的变化过程。3.施用秸秆可以明显提高土壤的微生物量碳氮含量,由于作物秸秆的碳氮比不同,在整个培养过程中添加玉米叶秸秆的处理土壤微生物量碳、氮含量最高,加玉米茎秸秆的处理土壤微生物量碳、氮含量最低,加小麦秸秆的处理土壤微生物量碳、氮含量介于加玉米叶处理和加玉米茎处理之间,即作物秸秆的碳氮比越小,则在培养过程中土壤的微生物量碳氮含量越高。秸秆施用量为2%-6%之间时土壤微生物量氮不随秸秆加入量的增加而增加。不同作物秸秆种类对土壤微生物量碳、氮含量的影响存在明显的差异,因此,在秸秆还田过程中有必要考虑不同作物秸秆碳、氮转化特性,以协调土壤碳、氮平衡关系,最大限度的发挥生物因素对土壤肥力恢复的作用。4.施用秸秆可以增加土壤的有机碳,全氮以及土壤速效钾的含量,并且在相同时间段内随秸秆加入量的增加而增加。施用玉米叶秸秆的处理的土壤有机碳含量最小,施用玉米茎秸秆的处理次之,施用小麦秸秆的处理的土壤有机碳最大。施用玉米茎秸秆的处理的土壤全氮含量最小,施用小麦秸秆的处理次之,施用玉米叶秆的处理的土壤全氮含量最大,这与作物秸秆本身的化学性质相关。施用秸秆的处理的土壤速效磷含量是减小的,并且秸秆的施用量越多,速效磷减少的也越多。因此在施用秸秆时应该考虑配施磷肥。5.各种作物秸秆甚至同种作物在不同栽培条件下的秸秆组成也不完全相同,但在整个腐解过程中,同一类型的秸秆养分变化动态具有相同的趋势,并且在同一时间段内同一类型的秸秆养分含量相近。在150d的培养过程中,作物秸秆本身的全氮、全磷随着时间的变化是递增的,有机碳和全钾的含量是逐渐减小的。在150d的培养过程中,全氮、全磷的含量始终是玉米叶秸秆小麦秸秆≥玉米茎秸秆。培养结束后玉米茎秸秆释放的钾素最多,小麦秸秆次之,玉米叶秸秆钾素的释放量最少。在整个培养时间段内,玉米叶秸秆的有机碳含量始终低于玉米茎秸秆和小麦秸秆。小麦秸秆的有机碳始终接近于玉米茎秸秆的有机碳含量。相同类型的秸秆具有相同的变化趋势,同一时间点的有机碳含量也接近。玉米叶秸秆的碳释放率仍然最大,但玉米茎秸秆的碳释放率与小麦秸秆的接近或者大于小麦秸秆的碳释放率。 【关键词】：室内模拟 秸秆腐解 土壤养分 微生物量碳氮 可溶性有机碳氮
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S141.4
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 绪论12-15
• 1.1 研究背景12
• 1.2 秸秆的利用现状12-13
• 1.3 国内外研究概况13-15
• 1.3.1 秸秆还田腐解国外研究概况13
• 1.3.2 秸秆还田腐解国内研究概况13-15
• 第二章 研究内容与方法15-24
• 2.1 研究目标15
• 2.2 研究内容15
• 2.2.1 作物秸秆分解过程中的养分变化15
• 2.2.2 施用秸秆对土壤有机碳及养分的影响15
• 2.3 研究方法15-24
• 2.3.1 样品的采集与处理15-17
• 2.3.2 试验方案17-22
• 2.3.3 测定项目与方法22-23
• 2.3.4 数据处理与分析23-24
• 第三章 施用秸秆对土壤可溶性有机碳氮及矿质氦的影响24-49
• 3.1 引言24-25
• 3.2 材料与方法25
• 3.3 结果25-46
• 3.3.1 土壤中可溶性有机碳含量的动态变化25-27
• 3.3.2 土壤中可溶性有机氮含量的动态变化27-30
• 3.3.3 土壤DOC/DON比值的动态变化30-32
• 3.3.4 培养过程土壤可溶性氮的动态变化32-46
• 3.4 讨论46-47
• 3.4.1 培养过程中DOC,DON含量动态变化及其效应46-47
• 3.4.2 培养过程中矿质态氮含量的变化47
• 3.5 结论47-49
• 第四章 施用秸秆对土壤微生物量碳氮及周转率的影响49-64
• 4.1 引言49-50
• 4.2 材料与方法50
• 4.3 结果分析50-58
• 4.3.1 不同处理土壤微生物量碳、氮动态的变化50-54
• 4.3.2 土壤微生物物量碳氮比54-58
• 4.3.3 周转率58
• 4.4 讨论58-63
• 4.4.1 培养过程中MBC,MBN含量动态变化及其效应58-62
• 4.4.2 不同处理土壤微生物量碳氮比以及其周转特征62-63
• 4.5 结论63-64
• 第五章 施用秸秆对土壤总有机碳、全氮及速磷和速钾的影响64-78
• 5.1 引言64
• 5.2 材料与方法64-65
• 5.3 结果65-76
• 5.3.1 土壤中有机碳含量的动态变化65
• 5.3.2 土壤养分含量的动态变化65-71
• 5.3.3 土壤碳氮比71-76
• 5.4 讨论76-77
• 5.4.1 培养过程中土壤有机碳及全氮的动态变化76
• 5.4.2 培养过程中土壤养分的动态变化76-77
• 5.5 结论77-78
• 第六章 作物秸秆分解过程中的有机碳及养分变化78-84
• 6.1 引言78
• 6.2 材料与方法78
• 6.3 结果与讨论78-83
• 6.3.1 作物秸秆分解过程中养分的动态变化78-80
• 6.3.2 不同处理作物秸秆有机碳的动态变化特征80-82
• 6.3.3 不同处理作物秸秆碳氮比的动态变化特征82-83
• 6.4 结论83-84
• 参考文献84-90
• 致谢90-91
• 作者简介91

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