【摘要】：土壤有機碳(SOC)是土壤肥力和農業(yè)生產力的基礎。近年來,農田土壤有機碳含量儲量、組分特征及影響因素取得了一定的進展,但受氣候生態(tài)影響,農田有機碳變化是一個長期性的過程,區(qū)域性土壤需要更長時間序列才可完整掌握動態(tài)變化規(guī)律;有機碳具有高度異質性,其組分的轉化和累積因分組方法的不同而有所差異,當前分組方法多采用某個物理或化學分組,但不同分組組分間的關聯(lián)性以及主控因子尚不明確。黃泥田為南方紅黃壤區(qū)廣泛分布的一類中低產田,約占福建中低產水稻田面積的40%,具有瘠瘦粘酸特性。鑒于此,本研究借助黃泥田連續(xù)35年長期定位試驗,采用四種不同施肥模式(不施肥(CK);單施氮磷鉀肥(NPK);氮磷鉀肥+牛糞(NPKM);氮磷鉀肥+稻草全量還田(NPKS)),借助總有機碳分析、團粒分析、傅里葉紅外光譜分析等技術手段,研究長期不同施肥條件下土壤中SOC含量、儲量動態(tài)變化及與產量的關系,基于物理與化學等分組方法分析長期不同施肥下土壤中SOC組分特征、關聯(lián)性及其影響因素,旨在揭示亞熱帶氣候背景與長期不同施肥模式下黃泥田土壤SOC動態(tài)變化及與生產力的關系,闡明有機碳組分特性及其關聯(lián),明確影響SOC組分變化的主控因素,為南方黃泥田培肥模式構建及土壤碳庫管理提供科學依據(jù)。研究結果表明:(1)各施肥處理水稻歷年平均產量(1983~2017)較CK增幅63.7%-84.6%,NPKM與NPKS處理產量分別比NPK提高12.8%與10.7%,均達到極顯著差異(P0.01),但NPKM與NPKS間產量無顯著差異。各施肥處理的水稻產量與基礎地力均呈顯著正相關(P0.05),表明良好的基礎地力均是高產施肥的基礎。(2)經過35年的連續(xù)施肥,CK,NPK、NPKM與NPKS歷年土壤耕層有機碳平均含量較初始土壤分別提高1.9、3.4、7.6與5.7g·kg~(-1)。施肥土壤耕層有機碳平均含量分別比CK顯著增幅10.3%~38.9%,NPKM與NPKS處理也分別較NPK顯著提高25.9%與14.2%,差異均達到顯著水平(P0.05)。表明長期配施有機物料尤其是牛糞是提高稻田有機碳含量的重要措施。(3)南方黃泥田土壤以大團聚體(2mm)和中團聚體(2~0.25mm)為主,大團聚體所占比例在47.4%~74.8%之間。施肥不同程度提高了中(2~0.25mm)、微團聚體(0.25~0.053mm)和粉粘粒(0.053mm)的比重。施肥提高了各團聚體有機碳的含量,在大、中團聚體中(2mm、2~0.25mm),NPKM最為明顯,分別較NPK顯著提高30.7%和22.9%(P0.05)。在粉粘粒(0.053mm)中,NPKS最為明顯,較NPK顯著提高了16.7%(P0.05)。各團聚體中,以大團聚體(2mm)有機碳貢獻率最高,占45.3%~72.9%,其次是中團聚體(2~0.25mm),占14.0%~29.9%。(4)長期有機無機肥配施顯著增加了大、中團聚體中細顆粒有機碳(FF-C)含量(P0.05),不同程度增加了輕組有機碳(LF-C)、粗顆粒有機碳(CF-C)和礦物結合態(tài)有機碳(mSOC)含量,表明長期有機無機肥配施對FF-C固持效果更佳。在大、中團聚體中,各組分有機碳含量總體增幅以NPKM處理最高。(5)在大、中團聚體中,輕組有機碳(LF-C)、粗顆粒有機碳(CF-C)、細顆粒有機碳(FF-C)、礦物結合態(tài)有機碳(mSOC)與原土有機碳均呈極顯著相關(P0.01),表明這些組分都是土壤大、中團聚體有機碳中的穩(wěn)定成分。(6)傅里葉紅外光譜顯示,長期施肥條件下黃泥田不同團聚體粒徑的有機碳結構未發(fā)生變化,各個團聚體組分中有機碳官能團的含量有相對變化。施肥總體有利于黃泥田土壤中碳水化合物、芳香族碳、脂肪族碳的積累,且以有機無機肥配施較為明顯,但不同粒徑團聚體有機碳相對含量不同。在大團聚體中,施肥處理增加了碳水化合物含量,降低了芳香族碳含量,有機無機肥配施增加了大團聚體中脂肪族碳含量,且以NPKM最明顯。在中團聚體中,施肥處理增加了芳香碳和脂肪族碳含量。在微團聚體中,施肥處理降低了碳水化合物和芳香族碳含量,而有機無機肥配施增加了脂肪族碳含量。在粉粘粒中,施肥處理降低了碳水化合物和脂肪族碳含量。(7)長期不同施肥條件下,土壤有機碳含量及其組分與各理化因子及產量存在明顯的關聯(lián)。pH、容重、游離態(tài)氧化鐵與土壤有機碳及其組分之間的關系為顯著負相關(P0.05),CEC、全氮、微生物量碳、非晶質氧化鐵、活化度、粘粒含量與土壤有機碳及其組分之間的關系為顯著正相關(P0.05)。大、中團聚體的各組分有機碳均與產量聯(lián)系密切,且以大團聚體組分更為明顯。綜上,長期施肥提高了黃泥田耕層有機碳含量與貯量。大團聚體(2mm)和中團聚體(2~0.25mm)有機碳對土壤有機碳貢獻率最高,各組分有機碳均與產量關系密切,可作為黃泥田土壤肥力的關鍵指標,長期施肥尤其是有機無機肥配施深度影響了有機碳的含量與團聚體有機碳組分及化學官能團含量,土壤pH、容重、游離態(tài)氧化鐵、CEC、全氮等土壤因子與有機碳變化關系密切。
【圖文】：

3 結果與分析3.1.2.2 水稻產量對土壤有機碳庫變化的響應為消除氣候條件、灌溉、土壤性質及栽培措施對有機碳及產量的影響，將歷年施肥處理的產量與有機碳含量分別減去對應年份的 CK，，得到施肥變化產量（凈產量）與變化有機碳（凈有機碳）�；貧w分析顯示，施肥土壤有機碳變化含量（x）與產量變化（y）可用線性方程擬合（圖 3-3），由該模型進一步推斷出，該區(qū)域耕作水平下施肥土壤有機碳增加 1g·kg-1，產量可增加 198.44kg·hm-2。由于雙季稻缺乏容重數(shù)據(jù)，僅分析單季稻土壤有機碳庫儲量變化與產量變化的關系，從擬合模型可以得出，施肥土壤有機碳儲量每增加 1t·hm-2，產量可增加 103.42t·hm-2,這為黃泥田定向培育提升產量提供了依據(jù)。

3 結果與分析3.1.2.2 水稻產量對土壤有機碳庫變化的響應為消除氣候條件、灌溉、土壤性質及栽培措施對有機碳及產量的影響，將歷年施肥處理的產量與有機碳含量分別減去對應年份的 CK，得到施肥變化產量（凈產量）與變化有機碳（凈有機碳）。回歸分析顯示，施肥土壤有機碳變化含量（x）與產量變化（y）可用線性方程擬合（圖 3-3），由該模型進一步推斷出，該區(qū)域耕作水平下施肥土壤有機碳增加 1g·kg-1，產量可增加 198.44kg·hm-2。由于雙季稻缺乏容重數(shù)據(jù)，僅分析單季稻土壤有機碳庫儲量變化與產量變化的關系，從擬合模型可以得出，施肥土壤有機碳儲量每增加 1t·hm-2，產量可增加 103.42t·hm-2,這為黃泥田定向培育提升產量提供了依據(jù)。
【學位授予單位】：福建農林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S153.6

【參考文獻】

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1 王帥;竇森;張溪;崔艷杰;王婷;;纖維素菌體殘留物提取類腐殖質的紅外光譜研究[J];光譜學與光譜分析;2015年12期

2 王飛;李清華;林誠;鐘少杰;何春梅;劉玉潔;;不同施肥模式對南方黃泥田耕層有機碳固存及生產力的影響[J];植物營養(yǎng)與肥料學報;2015年06期

3 黃晶;張楊珠;高菊生;張文菊;劉淑軍;;長期施肥下紅壤性水稻土有機碳儲量變化特征[J];應用生態(tài)學報;2015年11期

4 陳曦;張敬智;張雅潔;常江;章力干;郜紅建;;小麥?玉米秸稈連續(xù)還田對土壤有機質紅外光譜特征及氮素形態(tài)的影響[J];中國生態(tài)農業(yè)學報;2015年08期

5 曲楠;朱明超;竇森;;近紅外與中紅外光譜技術在土壤分析中的應用[J];分析測試學報;2015年01期

6 張麗敏;徐明崗;婁翼來;王小利;李忠芳;;土壤有機碳分組方法概述[J];中國土壤與肥料;2014年04期

7 林杉;陳濤;趙勁松;向榮彪;胡榮桂;張水清;王米蘭;呂昭琪;;不同培養(yǎng)溫度下長期施肥水稻土的有機碳礦化特征[J];應用生態(tài)學報;2014年05期

8 董春華;曾鬧華;高菊生;劉強;徐明崗;文石林;;長期不同施肥模式下紅壤性稻田水稻產量及有機碳含量變化特征[J];中國水稻科學;2014年02期

9 張寶峰;曾路生;李俊良;陳清;;優(yōu)化施肥處理下設施菜地土壤容重與孔隙度的變化[J];中國農學通報;2013年32期

10 余喜初;李大明;柳開樓;黃慶海;葉會財;徐小林;陳明;胡惠文;;長期施肥紅壤稻田有機碳演變規(guī)律及影響因素[J];土壤;2013年04期

本文編號：2698918