本文選題：堆肥　切入點(diǎn)：土壤團(tuán)聚體　出處：《中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：土壤健康是陸地生態(tài)系統(tǒng)健康穩(wěn)定的基礎(chǔ),而保持和改善農(nóng)田土壤健康狀況,對(duì)維持糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。本文以河北曲周長(zhǎng)期施用堆肥的農(nóng)田土壤作為研究對(duì)象,針對(duì)長(zhǎng)期施用生物堆肥和污泥堆肥兩個(gè)長(zhǎng)期定位試驗(yàn),采集耕層土壤樣品,采用常規(guī)分析方法、紅外光譜掃描、δ13C同位素分析、16S測(cè)序及熒光定量法、土壤團(tuán)聚體分析及土壤微形態(tài)切片分析等多種手段、系統(tǒng)分析了不同施肥方式下土壤的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、生物性質(zhì)和土壤微生物多樣性及有機(jī)碳的結(jié)構(gòu)特性,然后分別利用綜合指數(shù)法和層次分析法對(duì)土壤健康評(píng)價(jià)進(jìn)行了評(píng)價(jià),探討了施用堆肥對(duì)土壤特性的影響機(jī)理,揭示了在高度集約農(nóng)業(yè)體系下,長(zhǎng)期大量施用堆肥對(duì)土壤健康質(zhì)量產(chǎn)生的影響。研究結(jié)果表明:(1)長(zhǎng)期施用不同堆肥對(duì)土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生顯著的影響,可改善土壤基礎(chǔ)肥力特性,對(duì)農(nóng)田土壤具有明顯的培肥作用。施用生物堆肥21年后,土壤容重明顯降低,且各處理土壤容重大小順序?yàn)?EM1TC1EM2TC2CF。而施用污泥堆肥的土壤容重和孔隙度變化不明顯。同時(shí)長(zhǎng)期施用堆肥后,土壤持水量也有所提高,生物堆肥的作用比污泥堆肥效果更好。長(zhǎng)期施用生污泥和單施化肥(CF)處理的土壤電導(dǎo)率顯著升高,而施用腐熟污泥堆肥處理的土壤電導(dǎo)率較低。長(zhǎng)期施用堆肥可提升土壤養(yǎng)分水平,施用堆肥土壤的養(yǎng)分含量均高于單施化肥(CF)處理�？傊�,施用生物堆肥的土壤理化性質(zhì)比傳統(tǒng)堆肥和化肥處理的好,高量施肥比常量施肥的土壤養(yǎng)分含量高�？梢�,長(zhǎng)期施用堆肥可提高土壤肥力,對(duì)土壤健康質(zhì)量有促進(jìn)作用。(2)長(zhǎng)期施用不同堆肥顯著提高了土壤有機(jī)碳含量,改變了有機(jī)碳的組分及其結(jié)構(gòu)特性。施用EM生物堆肥處理的土壤有機(jī)碳含量大小順序?yàn)镋M1TC1TC2EM2CFCK。EM1和TC1處理顯著提高了活性碳組分。施用生污泥處理三種有機(jī)碳組分含量均顯著高于對(duì)照,施用腐熟污泥堆肥處理活性碳含量最高。通過對(duì)土壤的紅外光譜進(jìn)行掃描分析發(fā)現(xiàn),土壤惰性碳組分中含有烴類、羧基、脂肪族等物質(zhì)。施用高量生物堆肥處理的土壤有機(jī)碳惰性組分中含有較多脂肪族、烴類、酸酐和羧基類的物質(zhì)。而施用污泥堆肥后土壤有機(jī)碳中脂肪族、烴類和羧基類的物質(zhì)的吸收峰明顯下降。δ13C值的大小反映有機(jī)質(zhì)的降解程度,結(jié)果表明EM2處理的惰性碳組分降解程度較高,施用腐熟污泥堆肥處理的惰性碳組分降解程度也較高。(3)長(zhǎng)期施用堆肥促進(jìn)了土壤團(tuán)聚體發(fā)育,粒徑增大,團(tuán)聚體數(shù)量增大,土壤微形態(tài)特征揭示施用堆肥的土壤結(jié)構(gòu)發(fā)育良好。經(jīng)過長(zhǎng)期施用堆肥,土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量隨著粒徑的增大有機(jī)碳含量呈先升高后降低趨勢(shì),1 mm粒徑的各個(gè)粒級(jí)的有機(jī)碳含量逐漸降低,變化規(guī)律為(2-1 mm)(1-0.5 mm)(0.5-0.25 mm)(0.25 mm)粒級(jí)。各個(gè)處理在2 mm 粒徑的團(tuán)聚體中芳香類的物質(zhì)比CK多,但沒有不飽和烴基的吸收峰,小于2 mm粒徑的團(tuán)聚體中有不飽和烴吸附峰。施用生物堆肥的土壤微形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)育程度比化肥處理好,化肥處理微結(jié)構(gòu)主要以致密緊實(shí)面狀或板狀為主,以稍微緊實(shí)的粘結(jié)基質(zhì)為主。施用堆肥使土壤有機(jī)膠結(jié)物質(zhì)與粉粒團(tuán)聚在一起形成大團(tuán)聚體,因此土壤結(jié)構(gòu)發(fā)育較好。(4)長(zhǎng)期施用不同生物堆肥對(duì)土壤微生物量、組成和生物多樣性產(chǎn)生了顯著影響。施用生物堆肥對(duì)土壤微生物碳、生物氮和微生物磷量有顯著影響。與單施化肥(CF)相比施用生物堆肥(EM1、EM2、TC1、TC2)微生物碳含量增加1.6%-6%,生物施用量越高微生物數(shù)量增加越明顯。長(zhǎng)期施用堆肥和化肥均顯著影響土壤酶的活性。通過熒光定量檢測(cè)發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)期施用堆肥后土壤微生物數(shù)量顯著增加,施用生物堆肥的處理高于施用傳統(tǒng)堆肥的處理。腐熟污泥堆肥處理的微生物基因拷貝數(shù)比生污泥處理高,其次為單施化肥(CF)處理。說(shuō)明EM1和腐熟污泥堆肥處理的土壤更利于細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖。對(duì)堆肥試驗(yàn)各處理的微生物指標(biāo)進(jìn)行主成分分析和聚類分析結(jié)果顯示,不同堆肥處理有共同的微生物類群,也存在不同的微生物類群,主要涵蓋了 11個(gè)門的微生物菌群;施用腐熟污泥堆肥處理與施用生污泥處理具有不同的細(xì)菌群。最后通過對(duì)小麥生育期葉綠素、產(chǎn)量和籽粒蛋白質(zhì)含量的檢測(cè)分析表明,長(zhǎng)期施用堆肥處理的小麥產(chǎn)量和籽粒蛋白質(zhì)含量有所提高,品質(zhì)較高。說(shuō)明隨著堆肥的施用,土壤肥力不斷提高,作物產(chǎn)量提高的同時(shí)作物品質(zhì)也有所改善,證明土壤健康狀況向好。(5)通過對(duì)各種土壤理化性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,構(gòu)建了適合土壤健康評(píng)價(jià)的綜合指標(biāo)集,建立土壤性質(zhì)與土壤功能的隸屬函數(shù),并采用主成分分析法和層次分析法對(duì)土壤健康進(jìn)行定量化評(píng)價(jià)。曲周長(zhǎng)期施用生物堆肥的土壤重金屬含量均沒有超過國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合土壤污染指標(biāo),通過兩種方法計(jì)算土壤健康指數(shù)均發(fā)現(xiàn)施用高量生物堆肥土壤健康綜合指數(shù)最高,其次是施用腐熟污泥堆肥處理土壤健康綜合指數(shù),而施用化肥處理的土壤健康綜合指數(shù)均較低。這充分說(shuō)明長(zhǎng)期施用堆肥可顯著提高土壤肥力,提升土壤健康質(zhì)量狀況。
[Abstract]:Soil health is the foundation for the health and stability of soil ecosystem , while maintaining and improving the health status of soil in farmland is of great importance to maintain food security and sustainable development of agriculture . The results showed that the content of organic carbon increased with the increase of particle size , the content of organic carbon increased with the increase of the content of organic carbon , and the content of organic carbon decreased gradually after long - term application of compost . The content of organic carbon in the aggregate of 1 mm diameter decreased gradually . The content of organic carbon in the aggregate was ( 2 - 1 mm ) ( 1 - 0.5 mm ) ( 0.5 - 0.25 mm ) ( 0.25 mm ) . ( 4 ) The soil microbial biomass , the composition and the biological diversity of the soil were significantly affected by the long - term application of different bio - compost . The results showed that the soil microbial population increased by 1.6 % to 6 % .

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S141.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1671609