【摘要】：土壤有機(jī)質(zhì)的重要性和復(fù)雜性一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。土壤腐殖質(zhì)作為土壤有機(jī)質(zhì)的主體,是土壤肥力的重要物質(zhì)基礎(chǔ),在土壤養(yǎng)分循環(huán)和土壤結(jié)構(gòu)方面發(fā)揮著重要作用。長(zhǎng)期過量施用化肥導(dǎo)致農(nóng)田養(yǎng)分不平衡,并對(duì)土壤物理、化學(xué)和生物多樣性產(chǎn)生不利影響。雖然國(guó)內(nèi)外已開展了大量的長(zhǎng)期定位試驗(yàn),但黑土區(qū)輪作周期(小麥-大豆-玉米)施肥對(duì)土壤養(yǎng)分收支平衡,及黑土腐殖質(zhì)組分光學(xué)特性、分子結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化的影響少有報(bào)道。本研究基于黑土長(zhǎng)期(39年)定位試驗(yàn)站獲得的大量土壤和作物養(yǎng)分測(cè)定結(jié)果,分析長(zhǎng)期輪作體系中不同施肥處理土壤養(yǎng)分平衡狀況;并結(jié)合元素組成分析方法和熱性質(zhì)、紅外光譜、~(13)C核磁共振波譜現(xiàn)代分析技術(shù),分析長(zhǎng)期定位試驗(yàn)不同輪作周期時(shí)間節(jié)點(diǎn)(1997、2002、2008、2012年)和不同施肥處理(有機(jī)肥與氮磷鉀,MNPK;有機(jī)肥,M;氮磷鉀,NPK;無肥區(qū),CK)土壤腐殖質(zhì)組分光學(xué)特性及其組分結(jié)構(gòu),目的是弄清黑土長(zhǎng)期定位輪作施肥后養(yǎng)分收支狀況、土壤腐殖質(zhì)化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化特征,為黑土培肥提供理論依據(jù)。主要的研究結(jié)果如下:(1)輪作條件下黑土長(zhǎng)期定位不同施肥處理影響了作物產(chǎn)量、增產(chǎn)效果和養(yǎng)分收支平衡。長(zhǎng)期輪作后不同施肥處理的平均產(chǎn)量高低順序?yàn)镸NPKNPKMCK,施肥對(duì)作物的增產(chǎn)效果為小麥玉米大豆。1980年~2014年輪作周期各施肥處理N和K_2O養(yǎng)分含量均呈現(xiàn)虧缺狀態(tài),MNPK和NPK處理土壤P_2O_5養(yǎng)分有結(jié)余,CK處理養(yǎng)分總量虧缺最多為581.2 kg hm~(-2),只有MNPK處理土壤總養(yǎng)分盈余40.0 kg hm~(-2)。(2)黑土長(zhǎng)期施入有機(jī)肥可增加土壤有機(jī)碳含量并改善其結(jié)構(gòu)和品質(zhì)。MNPK處理土壤有機(jī)碳含量較CK處理提高幅度最大,平均增加14.1%。MNPK、M和NPK處理較CK處理均可增加土壤腐殖質(zhì)各組分碳含量,同時(shí)相應(yīng)提高土壤HA和FA的△log K和E_4/E_6比值。隨著施肥年限的增加,MNPK和M處理提高土壤腐殖質(zhì)各組分碳含量,并且土壤HA的△logK值和FA的E4/E6值呈增加趨勢(shì)。表明有機(jī)肥施入后可以明顯提高土壤腐殖質(zhì)各組分碳含量,降低土壤HA和FA芳構(gòu)化度,改善其結(jié)構(gòu)和品質(zhì)。(3)黑土長(zhǎng)期施入有機(jī)肥可使黑土腐殖質(zhì)組分結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單化。腐殖質(zhì)的縮合度(H/C比表征)代表其分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度。與CK處理相比,MNPK、M處理土壤HA和Hu的H/C比值增加1.0%、1.1%和2.7%、6.2%,隨著施肥年限的增加,MNPK和M處理土壤HA和Hu的H/C比值呈增加趨勢(shì)。這說明有機(jī)肥施用后可以降低土壤腐殖質(zhì)的縮合度,使其結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單化。(4)黑土長(zhǎng)期施入有機(jī)肥可增加土壤腐殖質(zhì)組分中可分解有機(jī)質(zhì)含量。各施肥處理土壤HA和Hu的總反應(yīng)熱和中溫放熱峰值較CK處理提高,并隨施肥年限的增加,M和MNPK處理土壤HA的總反應(yīng)熱下降,而Hu的總反應(yīng)熱呈上升趨勢(shì);M、MNPK處理土壤HA和Hu的高溫/中溫值呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。這說明施用有機(jī)肥可以提高土壤腐殖質(zhì)HA、Hu中可分解有機(jī)質(zhì)含量,并增加脂肪族含量,降低芳構(gòu)化程度,并使土壤腐殖質(zhì)活性組分向惰性組分轉(zhuǎn)化,增加穩(wěn)定有機(jī)碳組分含量。(5)黑土長(zhǎng)期施入有機(jī)肥改變土壤HA、Hu的紅外吸收特征,提高其脂族性。與CK處理相比,MNPK和M處理提高土壤HA的2920/1620、2920/1720和2920/2850比值,并且MNPK和M處理土壤HA的IR各吸收峰比值隨施肥年限呈增加趨勢(shì),表明黑土施入有機(jī)肥可以提高土壤HA的脂族性及脂族鏈烴比例。土壤Hu的IR測(cè)定顯示,各施肥處理提高土壤Hu的2920/1620和2920/2850比值。隨施肥年限的增加,MNPK處理土壤Hu的2920/1620、2920/2850比值較1997年上升6.1%和34.2%,表明有機(jī)無機(jī)肥配施提高土壤Hu的脂族性和脂族鏈烴比例作用更加明顯。(6)黑土長(zhǎng)期施入有機(jī)肥改變黑土HA和Hu各類型碳的比例,增加脂族碳含量。MNPK和M處理較CK處理提高土壤HA和Hu的脂族C/芳香C、烷基C/烷氧C和疏水C/親水C比值,并且施肥年限增加,MNPK、M處理土壤Hu和HA的脂族C/芳香C和烷基C/烷氧C比值呈增加趨勢(shì)。這表明施有機(jī)肥可以提高黑土腐殖質(zhì)的脂族碳和難降解穩(wěn)定有機(jī)碳組分含量�？傊狙芯勘砻�,輪作周期內(nèi)MNPK施肥處理可以促進(jìn)土壤中N、P、K的平衡,有效地增加土壤腐殖質(zhì)含量,改善土壤腐殖質(zhì)組分結(jié)構(gòu),提高作物產(chǎn)量。隨施肥年限的增加,配施有機(jī)肥的處理可增加土壤HA和Hu的總反應(yīng)熱、脂族C含量和H/C摩爾比值,使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化,而單施化肥處理H/C降低,脂族C含量較CK處理下降,使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。因此,在黑土地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,化肥和有機(jī)肥合理施用,確保土壤養(yǎng)分平衡,改善土壤有機(jī)質(zhì)品質(zhì),才能不斷提高黑土地區(qū)土壤肥力。
【圖文】：

圖 1-1 腐殖質(zhì)的分子官能團(tuán)結(jié)構(gòu)圖（Stevenson，1994）Fig. 1-1 Molecular structure of humic substances (Stevenson, 1994)腐殖質(zhì)分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分子量通常在幾百到幾十萬道爾頓之間，是由芳香核環(huán)形成中心碳骨架支鏈上連接有豐富的脂肪族官能團(tuán)包括羧基、酚羥基、醌基的大分子有機(jī)

no fertilizer application; NPK, chemical fertilizers of nitrogen (N), phosphate (P), potassium (K); M, organic manure; MNPK, organicmanure combined with N, P, and K chemical fertilizers.各施肥處理在不同年份的作物產(chǎn)量變化均呈逐年上升趨勢(shì)（圖3-1），，從2002年~2004年期間小麥、大豆、玉米產(chǎn)量較其余年份產(chǎn)量提高，2006 年之后產(chǎn)量有所回落。作物產(chǎn)量變化與年份之間的溫度和水分等自然因素影響有關(guān)，同時(shí)作物品種也會(huì)對(duì)各輪作周期作物產(chǎn)量產(chǎn)生影響，但當(dāng)年施肥處理間品種是一致的。產(chǎn)量結(jié)果顯示，不同施肥處理對(duì)大豆的增產(chǎn)效果影響較小，而對(duì)小麥的增產(chǎn)效果影響較大，其原因是大豆作物自身可以有固氮效果，所以對(duì)滿足自身營(yíng)養(yǎng)的作用較大，所以各施肥處理對(duì)其影響不顯著。在土壤養(yǎng)分基礎(chǔ)條件一致的情況下，氣象條件可能成為產(chǎn)量?
【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S158

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 郝小雨;周寶庫(kù);馬星竹;高中超;;長(zhǎng)期不同施肥措施下黑土作物產(chǎn)量與養(yǎng)分平衡特征[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2015年16期

2 孟安華;吳景貴;;不同處理牛糞對(duì)植菜土壤腐殖質(zhì)結(jié)構(gòu)特征的影響[J];水土保持學(xué)報(bào);2015年04期

3 張久明;遲鳳琴;周寶庫(kù);匡恩俊;宿慶瑞;張佳春;;黑土長(zhǎng)期定位試驗(yàn)原狀土搬遷對(duì)土壤腐殖質(zhì)組分?jǐn)?shù)量及光學(xué)特性的影響[J];黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué);2015年08期

4 吳景貴;任軍;趙欣宇;李建明;;不同培肥方式黑土腐殖質(zhì)形態(tài)特征研究[J];土壤學(xué)報(bào);2014年04期

5 高菊生;黃晶;董春華;徐明崗;曾希柏;文石林;;長(zhǎng)期有機(jī)無機(jī)肥配施對(duì)水稻產(chǎn)量及土壤有效養(yǎng)分影響[J];土壤學(xué)報(bào);2014年02期

6 鄒洪濤;關(guān)松;凌堯;范慶鋒;張玉龍;黃毅;;秸稈還田不同年限對(duì)土壤腐殖質(zhì)組分的影響[J];土壤通報(bào);2013年06期

7 朱兆良;金繼運(yùn);;保障我國(guó)糧食安全的肥料問題[J];植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào);2013年02期

8 毛海芳;何江;侯德坤;呂昌偉;王維;樊明德;;烏梁素海和岱海沉積物有機(jī)質(zhì)降解與微生物量動(dòng)態(tài)響應(yīng)模擬試驗(yàn)研究[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2013年01期

9 黨亞愛;李世清;王國(guó)棟;;黃土高原典型區(qū)域土壤腐殖酸組分剖面分布特征[J];生態(tài)學(xué)報(bào);2012年06期

10 薛童;陳華;張依然;王仁卿;戴九蘭;;腐殖質(zhì)化學(xué)的光譜研究新進(jìn)展[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2012年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 張偉;純培養(yǎng)和土壤中微生物形成的腐殖質(zhì)研究[D];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

2 孟紅旗;長(zhǎng)期施肥農(nóng)田的土壤酸化特征與機(jī)制研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2013年

3 喬云發(fā);施肥對(duì)黑土碳氮轉(zhuǎn)化過程的影響[D];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

4 唐曉紅;四川盆地紫色水稻土腐殖質(zhì)特征及其團(tuán)聚體有機(jī)碳保護(hù)機(jī)制[D];西南大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 王聰慧;長(zhǎng)期施肥對(duì)黑土腐殖質(zhì)數(shù)量和性質(zhì)的影響[D];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

2 王清海;耕作措施對(duì)黑土有機(jī)質(zhì)數(shù)量和質(zhì)量的影響[D];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

3 宋祥云;土壤胡敏素組成與結(jié)構(gòu)特征研究[D];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué);2007年

4 李凱;土壤胡敏素組成及其對(duì)不同氧氣和二氧化碳濃度的響應(yīng)[D];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2614443