本文關(guān)鍵詞：小麥—水稻連續(xù)還田對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)及不同氮素形態(tài)含量的研究

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【摘要】：作物秸稈中的含碳化合物,在降解過(guò)程中能提高土壤碳匯能力[1]。土壤有機(jī)質(zhì)是以高等植物為主要來(lái)源,以及動(dòng)物、微生物殘?bào)w等不同分解、合成階段的各種產(chǎn)物。其主要成分是碳和氮的有機(jī)化合物[3],且是土壤氮素的主要存在形式,約占土壤中全氮的90%以上[4]。土壤氮素形態(tài)中速效氮是作物可直接吸收利用的,而礦物晶格固定態(tài)銨則很難被植物直接利用[2]。土壤有機(jī)質(zhì)和氮素形態(tài)及有效性是影響土壤肥力及作物產(chǎn)量的主要因素。有研究表明,秸稈還田后如不增施氮肥,作物會(huì)出現(xiàn)缺氮癥狀,這可能與秸稈腐解礦化過(guò)程土壤微生物與作物爭(zhēng)奪氮素,造成土壤供氮不足,降低了土壤氮的有效利用有關(guān)。但是有關(guān)土壤有機(jī)質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)與氮素變化之間的機(jī)理尚不明確,有待于進(jìn)一步研究。本實(shí)驗(yàn)針對(duì)安徽淮河流域小麥—水稻多年輪作體系,采用田間定位試驗(yàn)的方法,研究秸稈還田對(duì)土壤對(duì)不同形態(tài)氮素含量和有機(jī)質(zhì)元素組成及化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化,利用元素分析、紅外光譜(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)以及核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)技術(shù)分析土壤有機(jī)質(zhì)和胡敏酸的元素組成及其含碳官能團(tuán)的變化規(guī)律,主要結(jié)果如下:(1)單施秸稈還田能夠增加土壤有機(jī)質(zhì),全氮和有機(jī)氮的含量,但降低土壤無(wú)機(jī)氮的含量。秸稈還田與化肥配施能顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)和氮素(全氮、無(wú)機(jī)氮和有機(jī)氮)含量,且當(dāng)配施氮肥為190 kg/hm2時(shí),土壤全氮、有機(jī)氮和無(wú)機(jī)氮含量最高且有顯著差異(P0.05)。(2)秸稈還田增加土壤全量有機(jī)質(zhì)(Soil organic matter,SOM)中的C%和N%,降低H%且C/N,H/C和O/C比值均降低,核磁共振圖譜顯示,土壤SOM中烷基碳和羰基碳比例降低,烷氧碳和芳香碳比例增加,說(shuō)明土壤SOM中含氮組分增加,酰胺類物質(zhì)增多,多糖等小分子化合物減少,脂肪族化合物減少及木質(zhì)素衍生基團(tuán)(芳香碳官能團(tuán))增加。秸稈還田使土壤有機(jī)質(zhì)中的烷基碳與烷氧碳的比值降低,降低了土壤有機(jī)質(zhì)的腐殖化程度。秸稈還田與化肥配施后,能顯著提高土壤SOM中的碳、氮含量,降低土壤有機(jī)質(zhì)中芳香碳的相對(duì)比例,使NCH和COO/N-C=O官能團(tuán)的相對(duì)含量降低。(3)秸稈還田后土壤中的活性胡敏酸(Mobile humic acid,MHA)較鈣結(jié)合胡敏酸(Calcium binding humic acid,CaHA)擁有更少的含碳官能團(tuán),且C/N相對(duì)較低。秸稈還田使土壤胡敏酸中的烷氧碳和芳香碳相對(duì)含量減少,烷基碳和羰基碳相對(duì)含量增加,同時(shí)增加胡敏酸中的芳香度,降低NCH和COO/N-C=O官能團(tuán)。(4)單施秸稈還田使當(dāng)年水稻產(chǎn)量降低。秸稈與化肥配施后,SF1,SF2,SF3處理水稻實(shí)際產(chǎn)量分別比對(duì)照(CK)處理增加12.6%,22.7%,19.1%。單獨(dú)秸稈還田會(huì)降低水稻籽粒和秸稈中的氮素含量,氮素吸收量以及水稻產(chǎn)量,秸稈還田與化肥配施后能顯著提高籽粒和秸稈中的氮素含量,氮素吸收量以及水稻產(chǎn)量,當(dāng)碳氮比為18:1時(shí),產(chǎn)量最高,增產(chǎn)效果最為明顯(P0.05)。
【關(guān)鍵詞】：秸稈還田 氮素含量 有機(jī)質(zhì) 紅外光譜 固態(tài)核磁
【學(xué)位授予單位】：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S141.4;S153.6
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1. 研究背景與進(jìn)展9-18
• 1.1 我國(guó)秸稈資源利用現(xiàn)狀9
• 1.2 秸稈還田對(duì)土壤的影響9-13
• 1.2.1 秸稈還田方式9-10
• 1.2.2 秸稈還田對(duì)土壤氮素、有機(jī)質(zhì)和作物產(chǎn)量的影響10-13
• 1.3 土壤有機(jī)質(zhì)的分組13-14
• 1.3.1 輕組有機(jī)質(zhì)(Light fraction, LF)13
• 1.3.2 不同團(tuán)聚體有機(jī)質(zhì)(Particulate organic matter, POM)13-14
• 1.3.3 水溶性有機(jī)質(zhì)(Disloved organic matter，DOM)14
• 1.3.4 胡敏酸(Humic acid, HA)、富里酸(Fulvic acid, FA)和胡敏素(Humin, HM)14
• 1.3.5 活性胡敏酸(Mobile Humic Acid, MHA)、鈣結(jié)合胡敏酸(Calcium binding humicacid, CaHA)14
• 1.4 土壤有機(jī)質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的研究方法14-16
• 1.4.1 元素分析儀測(cè)定法(Element analysis)14-15
• 1.4.2 紅外光譜(Fourier transform infrared spectroscopy)15
• 1.4.3 液態(tài)核磁共振(Liquid nuclear magnetic resonance)15
• 1.4.4 固態(tài)核磁共振(Solid state nuclear magnetic resonance）15-16
• 1.5 選題意義與研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.5.1 選題意義16
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.6 技術(shù)路線17-18
• 2. 引言18-19
• 3. 材料與方法19-22
• 3.1 田間試驗(yàn)場(chǎng)地基本情況19
• 3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法19-20
• 3.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)19-20
• 3.2.2 土樣采集20
• 3.3 測(cè)定方法與數(shù)據(jù)分析20-21
• 3.3.1 土壤全量有機(jī)質(zhì)的提取方法20
• 3.3.2 土壤活性胡敏酸和鈣結(jié)合胡敏酸的提取與純化方法20-21
• 3.4 數(shù)據(jù)處理與方法21-22
• 3.4.1 元素組成與紅外光譜分析21
• 3.4.2 固態(tài)核磁共振分析21
• 3.4.3 數(shù)據(jù)分析21-22
• 4. 結(jié)果與分析22-38
• 4.1 小麥-水稻連續(xù)還田條件對(duì)土壤不同氮形態(tài)含量的影響22-23
• 4.2 小麥-水稻連續(xù)還田條件下對(duì)土壤SOM組成及結(jié)構(gòu)的影響23-27
• 4.2.1 土壤SOM含量及元素組成23-24
• 4.2.2 土壤SOM的紅外光譜特性24-25
• 4.2.3 土壤SOM的核磁圖譜25-27
• 4.3 小麥-水稻連續(xù)還田條件下對(duì)土壤MHA組成及結(jié)構(gòu)的影響27-31
• 4.3.1 土壤MHA的元素組成27-28
• 4.3.2 土壤MHA的紅外光譜特性28-30
• 4.3.3 土壤MHA的核磁圖譜30-31
• 4.4 小麥-水稻連續(xù)還田條件下對(duì)土壤CaHA組成及結(jié)構(gòu)的影響31-37
• 4.4.1 土壤CaHA的元素組成31-32
• 4.4.2 土壤CaHA的紅外光譜特性32-35
• 4.4.3 土壤CaHA的核磁圖譜35-37
• 4.5 秸稈還田對(duì)當(dāng)季水稻產(chǎn)量的影響37-38
• 5. 討論38-42
• 5.1 小麥-水稻連續(xù)秸稈還田對(duì)土壤氮素的影響38
• 5.2 小麥-水稻連續(xù)秸稈還田對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響38-40
• 5.2.1 秸稈還田對(duì)土壤SOM的化學(xué)結(jié)構(gòu)影響38-39
• 5.2.2 秸稈還田對(duì)土壤胡敏酸化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響39-40
• 5.3 小麥-水稻連續(xù)秸稈還田對(duì)作物產(chǎn)量的影響40
• 5.4 土壤有機(jī)質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)土壤不同氮素形態(tài)含量及水稻產(chǎn)量的影響40-42
• 6. 結(jié)論42-43
• 參考文獻(xiàn)43-51
• 致謝51-52
• 作者簡(jiǎn)介52
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文52

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1068202