【摘要】：土壤是人類賴以生存的重要資源,土壤質(zhì)量退化的核心是土壤結(jié)構(gòu)的退化。團(tuán)聚體作為土壤結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)單元,猶如生物體的細(xì)胞,不僅提高土壤肥力、調(diào)節(jié)養(yǎng)分的生物有效性,而且增強(qiáng)土壤抗侵蝕能力。團(tuán)聚體穩(wěn)定性是維持土壤結(jié)構(gòu)及其功能的重要屬性,在耕地質(zhì)量、水土保持以及生物多樣性等方面具有重要生態(tài)意義。施肥方式影響土壤有機(jī)質(zhì)、鐵鋁氧化物的含量及其形態(tài)分布,從而影響團(tuán)聚體穩(wěn)定性。不同施肥方式下土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的量化表征及團(tuán)聚體層級(jí)結(jié)構(gòu)的研究尚少見報(bào)道,同時(shí)膠結(jié)物質(zhì)在紅壤團(tuán)聚體中的作用粒級(jí)與膠結(jié)機(jī)制有待明確。因此,本文采用能量超聲分散與激光衍射粒度分析等技術(shù),研究了湖南祁陽(yáng)紅壤長(zhǎng)期定位試驗(yàn)站不同施肥方式下的大團(tuán)聚體與微團(tuán)聚體的穩(wěn)定性特征,從分散能量的角度分析團(tuán)聚體層級(jí)結(jié)構(gòu)的差異。同時(shí)利用化學(xué)選擇性溶提等手段,結(jié)合粒徑分析及有機(jī)碳、氧化鐵含量測(cè)定,明確腐殖質(zhì)與氧化鐵在團(tuán)聚體中的作用粒級(jí),探討各粒級(jí)團(tuán)聚體主要的膠結(jié)機(jī)制。研究?jī)?nèi)容以及結(jié)論如下:(1)不同施肥方式間大團(tuán)聚體(250~2000mm)的超聲分散能量差異較大,由高至低排序依次為NPKM(380.74 J/g)㧐M(353.95 J/g)㧐NPK(259.87 J/g)㧐CK(208.05 J/g);而CK及NPK方式下微團(tuán)聚體(53~250mm)的超聲分散能量低于M及NPKM方式,分別為155.94 J/g、153.13 J/g、171.52 J/g、171.48 J/g;表明不同施肥方式對(duì)大團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響較大,而微團(tuán)聚體的穩(wěn)定性受有機(jī)肥影響。(2)大團(tuán)聚體具有層級(jí)性結(jié)構(gòu),在超聲激勵(lì)下釋放出53~250mm微團(tuán)聚體,但不同施肥方式下團(tuán)聚體層級(jí)結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)形式存在差異。M與NPKM方式下大團(tuán)聚體破碎后微團(tuán)聚的釋放速率大于其分散速率,導(dǎo)致微團(tuán)聚體質(zhì)量百分比逐漸升高,在超聲能量分別達(dá)到21.45 J/g、23.08 J/g時(shí)微團(tuán)聚體釋放速率等于分散速率,繼而被逐漸分散為粉、粘粒;而CK與NPK方式下超聲能量分別為2.10 J/g、2.62 J/g時(shí)大團(tuán)聚體破碎釋放微團(tuán)聚體的速率小于微團(tuán)聚體分散速率,微團(tuán)聚體在超聲激勵(lì)下很快被釋放后逐漸分散。同時(shí),團(tuán)聚體釋放與破碎特征曲線(ALDC)中微團(tuán)聚體最大累積值(Bm)表明,M與NPKM方式下大團(tuán)聚體內(nèi)微團(tuán)聚體間粘聚力較大,而CK與NPK方式下大團(tuán)聚體內(nèi)微團(tuán)聚體間粘聚力較微弱。各施肥方式下微團(tuán)聚體均不具有層級(jí)結(jié)構(gòu),在超聲激勵(lì)下直接釋放出粉、粘粒。(3)對(duì)于水穩(wěn)性大團(tuán)聚體(250~2000mm),草酸銨溶提非晶形鐵導(dǎo)致CK及NPK方式下顆粒中值粒徑(D50)相比焦磷酸鈉、氫氧化鈉溶提處理較低;而氫氧化鈉溶提腐殖質(zhì)使M及NPKM方式下D50值相對(duì)較低;表明CK及NPK方式下非晶形鐵對(duì)大團(tuán)聚體穩(wěn)定性具有較大貢獻(xiàn),而M及NPKM方式下腐殖質(zhì)對(duì)大團(tuán)聚體穩(wěn)定性貢獻(xiàn)較大。對(duì)于水穩(wěn)性微團(tuán)聚體(53~250mm),氫氧化鈉溶提腐殖質(zhì)導(dǎo)致D50值均低于其它溶提處理,表明腐殖質(zhì)對(duì)微團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性起主導(dǎo)作用。草酸銨溶提非晶形鐵對(duì)CK與NPK方式團(tuán)聚體中250~2000mm粒徑影響較大,氫氧化鈉溶提腐殖質(zhì)使M及NPKM方式團(tuán)聚體中53~250mm粒級(jí)百分比大幅度降低;表明非晶形鐵主要作用于CK與NPK方式團(tuán)聚體中250~2000mm粒級(jí),而腐殖質(zhì)主要作用于M與NPKM方式團(tuán)聚體中53~250mm粒級(jí)。溶提腐殖質(zhì)對(duì)NPK及CK方式2~53mm粒級(jí)的分散程度最大,表明NPK與CK方式下腐殖質(zhì)是53mm粒級(jí)的主要膠結(jié)物質(zhì)。(4)有機(jī)質(zhì)含量與水穩(wěn)性大團(tuán)聚體百分含量呈極顯著正相關(guān),說(shuō)明土壤有機(jī)質(zhì)促進(jìn)大團(tuán)聚體的形成,且對(duì)250~2000mm團(tuán)聚體形成的貢獻(xiàn)較大;施肥提高了團(tuán)聚體中有機(jī)絡(luò)合態(tài)及非晶形氧化鐵的含量,其中施有機(jī)肥促進(jìn)了土壤腐殖質(zhì)與粘粒礦物的復(fù)合反應(yīng),有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施促進(jìn)土壤團(tuán)聚體中有機(jī)物質(zhì)腐殖化。礦物結(jié)合態(tài)腐殖質(zhì)及有機(jī)絡(luò)合態(tài)氧化鐵與超聲分散能量呈極顯著正相關(guān),表明腐殖質(zhì)與粘土礦物、鐵氧化物間的復(fù)合反應(yīng)是紅壤團(tuán)聚體主要的膠結(jié)機(jī)制。
【學(xué)位授予單位】：華中農(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)】：S152;S147

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本文編號(hào)：2540715