【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,而且增強土壤抗侵蝕能力。團聚體穩(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質(zhì)、鐵鋁氧化物的含量及其形態(tài)分布,從而影響團聚體穩(wěn)定性。不同施肥方式下土壤團聚體穩(wěn)定性的量化表征及團聚體層級結(jié)構(gòu)的研究尚少見報道,同時膠結(jié)物質(zhì)在紅壤團聚體中的作用粒級與膠結(jié)機制有待明確。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),研究了湖南祁陽紅壤長期定位試驗站不同施肥方式下的大團聚體與微團聚體的穩(wěn)定性特征,從分散能量的角度分析團聚體層級結(jié)構(gòu)的差異。同時利用化學(xué)選擇性溶提等手段,結(jié)合粒徑分析及有機碳、氧化鐵含量測定,明確腐殖質(zhì)與氧化鐵在團聚體中的作用粒級,探討各粒級團聚體主要的膠結(jié)機制。研究內(nèi)容以及結(jié)論如下:(1)不同施肥方式間大團聚體(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大團聚體穩(wěn)定性的影響較大,而微團聚體的穩(wěn)定性受有機肥影響。(2)大團聚體具有層級性結(jié)構(gòu),在超聲激勵下釋放出53~250mm微團聚體,但不同施肥方式下團聚體層級結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)形式存在差異。M與NPKM方式下大團聚體破碎后微團聚的釋放速率大于其分散速率,導(dǎo)致微團聚體質(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時微團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時大團聚體破碎釋放微團聚體的速率小于微團聚體分散速率,微團聚體在超聲激勵下很快被釋放后逐漸分散。同時,團聚體釋放與破碎特征曲線(ALDC)中微團聚體最大累積值(Bm)表明,M與NPKM方式下大團聚體內(nèi)微團聚體間粘聚力較大,而CK與NPK方式下大團聚體內(nèi)微團聚體間粘聚力較微弱。各施肥方式下微團聚體均不具有層級結(jié)構(gòu),在超聲激勵下直接釋放出粉、粘粒。(3)對于水穩(wěn)性大團聚體(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值相對較低;表明CK及NPK方式下非晶形鐵對大團聚體穩(wěn)定性具有較大貢獻(xiàn),而M及NPKM方式下腐殖質(zhì)對大團聚體穩(wěn)定性貢獻(xiàn)較大。對于水穩(wěn)性微團聚體(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)對微團聚體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性起主導(dǎo)作用。草酸銨溶提非晶形鐵對CK與NPK方式團聚體中250~2000mm粒徑影響較大,氫氧化鈉溶提腐殖質(zhì)使M及NPKM方式團聚體中53~250mm粒級百分比大幅度降低;表明非晶形鐵主要作用于CK與NPK方式團聚體中250~2000mm粒級,而腐殖質(zhì)主要作用于M與NPKM方式團聚體中53~250mm粒級。溶提腐殖質(zhì)對NPK及CK方式2~53mm粒級的分散程度最大,表明NPK與CK方式下腐殖質(zhì)是53mm粒級的主要膠結(jié)物質(zhì)。(4)有機質(zhì)含量與水穩(wěn)性大團聚體百分含量呈極顯著正相關(guān),說明土壤有機質(zhì)促進大團聚體的形成,且對250~2000mm團聚體形成的貢獻(xiàn)較大;施肥提高了團聚體中有機絡(luò)合態(tài)及非晶形氧化鐵的含量,其中施有機肥促進了土壤腐殖質(zhì)與粘粒礦物的復(fù)合反應(yīng),有機無機肥配施促進土壤團聚體中有機物質(zhì)腐殖化。礦物結(jié)合態(tài)腐殖質(zhì)及有機絡(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)是紅壤團聚體主要的膠結(jié)機制。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S152;S147

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本文編號：2540715