【摘要】：近年來隨著菜地種植面積的不斷增加,化肥使用量也隨之增加。地膜覆蓋與施氮是兩種重要的農(nóng)業(yè)管理措施,其對(duì)作物的生長、產(chǎn)量及土壤理化性質(zhì)的影響已有大量的研究報(bào)道,而關(guān)于地膜覆蓋及施氮對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤團(tuán)聚體的影響研究并不多見,而且以菜地生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象的報(bào)道更加鮮有。因此本試驗(yàn)選取西南地區(qū)常見的辣椒-蘿卜輪作菜地為研究對(duì)象,此菜地已經(jīng)進(jìn)行了為期三年(2014年5月~2017年3月)的定位試驗(yàn),設(shè)置了常規(guī)無氮(CN0)、常規(guī)低氮(CN1)、常規(guī)中氮(CN2)、常規(guī)高氮(CN3)與覆膜無氮(FN0)、覆膜低氮(FN1)、覆膜中氮(FN2)、覆膜高氮(FN3)八種管理方式。本試驗(yàn)于2017年4月在該菜地取土,利用挖剖面取樣法在各采樣點(diǎn)分層取0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm的土樣,并將各個(gè)樣地的土樣進(jìn)行分層混合,然后用四分法取出足夠的樣品,除去礫石和根系,風(fēng)干后過分別過0.25 mm和2mm篩,用于測定土壤理化性質(zhì),研究地膜覆蓋及施氮對(duì)土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性,土壤團(tuán)聚體內(nèi)有機(jī)碳(SOC)和全氮(TN)含量及儲(chǔ)量,土壤團(tuán)聚體內(nèi)活性有機(jī)碳、氮組分(易氧化有機(jī)碳(LOC)、可溶性有機(jī)碳、氮(DOC、DON)、微生物生物量碳、氮(MBC、MBN))含量及有機(jī)碳物理組分(粗顆粒有機(jī)質(zhì)(cPOM)、細(xì)顆粒有機(jī)質(zhì)(fPOM)、微團(tuán)聚體內(nèi)顆粒有機(jī)碳(iPOM)、微團(tuán)聚體內(nèi)粉+黏顆粒(s+c_m)和粉+黏顆粒(s+c))含量和分配比例的影響,分析地膜覆蓋及施氮對(duì)菜地土壤團(tuán)聚體及其碳氮組分的影響,為我國農(nóng)田管理措施提供參考依據(jù)。主要的研究結(jié)果如下:1地膜覆蓋及施氮對(duì)菜地土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響在0~50 cm土壤深度內(nèi),覆膜及常規(guī)條件下不同施氮處理均以0.25 mm的團(tuán)聚體為主。在無氮條件下,覆膜處理0.25 mm的團(tuán)聚體含量最高,占粒徑總組成的80.29%,顯著高于常規(guī)處理(P0.05);而在低氮、中氮條件下,覆膜與常規(guī)處理無顯著差異(P0.05);常規(guī)高氮和覆膜高氮處理0.25 mm的大團(tuán)聚體含量最低,分別占粒徑總組成的47.80%和50.01%。說明在無氮條件下,覆膜處理可以提高土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性,而施氮對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響不顯著,且當(dāng)?shù)食^一定施用量時(shí)會(huì)降低土壤中大團(tuán)聚體的穩(wěn)定性,使其向粒徑更小的團(tuán)聚體轉(zhuǎn)化。其中覆膜中氮處理的平均質(zhì)量直徑(MWD)值和幾何平均直徑(GMD)值分別為0.87 mm和0.88 mm均高于其他處理,表明覆膜中氮處理的下土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性最好。2地膜覆蓋及施氮對(duì)菜地土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳和全氮的影響(1)常規(guī)和覆膜條件下不同施氮處理各個(gè)粒徑團(tuán)聚體內(nèi)SOC含量總體上均隨著土壤深度的增加而減少,而TN含量則呈波動(dòng)狀態(tài),無明顯規(guī)律。不同處理SOC含量在粒徑較大的團(tuán)聚體內(nèi)含量較高。常規(guī)和覆膜條件下,團(tuán)聚體內(nèi)SOC含量均隨著施氮量的增加而增加,其中覆膜條件下的增幅更大。說明覆膜和施氮處理均能增加土壤團(tuán)聚體SOC含量。常規(guī)條件下,不同施氮處理各粒徑團(tuán)聚體TN含量無顯著差異(P0.05)。而在覆膜條件下,低氮、中氮處理相比無氮處理團(tuán)聚體內(nèi)TN含量顯著下降(P0.05),降幅為40.11%、39.84%。(2)在常規(guī)和覆膜條件下,除常規(guī)無氮處理,其余施氮處理0.25 mm團(tuán)聚體SOC儲(chǔ)量均高于無氮處理。其中覆膜低氮、覆膜中氮和覆膜高氮處理0.25 mm團(tuán)聚體SOC儲(chǔ)量顯著高于覆膜無氮處理(P0.05),增幅分別為33.45%、70.61%、43.84%。在常規(guī)條件下,不同粒徑團(tuán)聚體在不同施氮處理下TN儲(chǔ)量無顯著差異(P0.05)。而在覆膜條件下,低氮和中氮處理較無氮團(tuán)聚體TN儲(chǔ)量顯著下降(P0.05),降幅分別為42.86%和41.19%。在低氮和中氮條件下,覆膜處理團(tuán)聚體TN儲(chǔ)量顯著低于常規(guī)處理(P0.05)。3地膜覆蓋及施氮對(duì)土壤團(tuán)聚體活性碳、氮組分的影響(1)常規(guī)與覆膜條件下不同施氮處理均顯著提高了土壤內(nèi)不同粒徑團(tuán)聚體LOC的含量(P0.05),且隨著施氮量的增加LOC含量也隨之增加。在相同施氮條件下,覆膜處理可以增加粒徑較大的團(tuán)聚體中LOC的含量,且粒徑較小的團(tuán)聚體內(nèi)LOC含量有下降趨勢。LOC主要集中在中間團(tuán)聚體中。常規(guī)條件下,不同處理0.25 mm團(tuán)聚體LOC含量分配比例無顯著差異(P0.05);而在覆膜條件下,施氮處理使LOC分配比例下降,下降幅度為低氮(20.88%)、中氮(11.28%)、高氮(23.52%)。在無氮和高氮條件下,覆膜處理0.25 mm團(tuán)聚體LOC含量分配比例較常規(guī)處理顯著增加了37.33%和26.61%(P0.05)。說明覆膜和施氮處理均能提高LOC含量,覆膜處理促進(jìn)LOC向粒徑較大的團(tuán)聚體分配,而隨著施氮量增加LOC含量向粒徑較小的團(tuán)聚體轉(zhuǎn)移。(2)常規(guī)條件下,中氮和高氮處理可以顯著提高除大團(tuán)聚體外其他粒徑團(tuán)聚體DOC含量,低氮處理可以提高粉+黏團(tuán)聚體DOC含量。覆膜條件下,不同施氮處理可以顯著提高除大團(tuán)聚體外其他粒徑團(tuán)聚體DOC含量。在相同施氮條件下,覆膜處理不同粒徑團(tuán)聚體DOC含量與常規(guī)處理無顯著差異(P0.05)。DOC主要集中在中間團(tuán)聚體中。隨著施氮量的增加0.25 mm團(tuán)聚體DOC分配比例下降,其中常規(guī)高氮的下降幅度為30.24%,覆膜低氮、覆膜中氮和覆膜高氮處理的下降幅度分別為21.49%、18.66%和31.75%(P0.05)。說明施氮處理在提高DOC含量的同時(shí),促進(jìn)其向粒徑較小的團(tuán)聚體轉(zhuǎn)移。在相同施氮條件下,覆膜處理能提高粒徑較大的團(tuán)聚體DOC分配比例。(3)常規(guī)和覆膜條件下不同施氮處理可以顯著提高不同粒徑團(tuán)聚體DON含量(P0.05),且相同施氮條件下,覆膜處理不同粒徑團(tuán)聚體DON含量均高于常規(guī)處理。DON主要集中在中間團(tuán)聚體中。常規(guī)條件下,施氮與無氮處理0.25mm的大團(tuán)聚體DON分配比例均無顯著差異(P0.05)。而覆膜條件下,低氮、中氮和高氮處理均顯著降低了0.25 mm的團(tuán)聚體DON分配比例,降幅為28.88%、14.21%和26.29%(P0.05)。說明在覆膜條件下,施氮使DON向粒徑較小的團(tuán)聚體分配。無氮條件下,覆膜處理顯著提高了大團(tuán)聚體和微團(tuán)聚體DON分配比例,增幅為44.78%和46.57%。低氮、中氮條件下,覆膜處理微團(tuán)聚體DON分配比例顯著增加,增幅為61.66%和71.17%(P0.05)。說明在一定施氮條件下,覆膜可以促進(jìn)DON向粒徑較大的團(tuán)聚體分配。(4)常規(guī)與覆膜條件下不同施氮處理可以顯著提高不同粒徑團(tuán)聚體MBC含量。在相同施氮條件下,覆膜處理大團(tuán)聚體和中間團(tuán)聚體MBC含量均顯著高于常規(guī)處理。MBC主要集中在中間團(tuán)聚體中。CN3處理較CN0處理0.25 mm的大團(tuán)聚體MBC分配比例顯著降低了,降幅為19.73%(P0.05)。覆膜低氮、覆膜中氮和覆膜高氮處理較FN0處理均顯著降低了0.25 mm的大團(tuán)聚體MBC分配比例,降幅為20.52%、16.42%和30.85%(P0.05)。說明施氮會(huì)促使MBC向粒徑較小的團(tuán)聚體轉(zhuǎn)移。無氮、低氮和高氮條件下,覆膜處理增加了大團(tuán)聚體MBC分配比例,增幅為75.25%、25.07%和39.04%。說明覆膜處理可以促進(jìn)MBC向粒徑較大的團(tuán)聚體分配。(5)在常規(guī)條件下,不同施氮處理能顯著提高0.25 mm團(tuán)聚體MBN的含量,其中常規(guī)高氮處理增幅最大。覆膜條件下,不同施氮處理也不同程度地提高了不同粒徑團(tuán)聚體MBN含量。在相同施氮條件下,覆膜處理對(duì)不同粒徑團(tuán)聚體內(nèi)MBN含量影響較小。MBN主要集中在中間團(tuán)聚體中。常規(guī)條件下,施氮處理與無氮處理0.25 mm的大團(tuán)聚體MBN分配比例無顯著差異(P0.05),覆膜條件下,低氮、中氮和高氮處理較無氮處理降低了0.25 mm的大團(tuán)聚體MBN分配比例,下降幅度分別為15.84%、12.24%和19.89%。在無氮和高氮條件下,覆膜處理可以促進(jìn)MBN向粒徑較大的團(tuán)聚體分配。在低氮和中氮條件下,覆膜處理使MBN向微團(tuán)聚體內(nèi)分配。說明在覆膜條件下,施氮會(huì)導(dǎo)致MBN在團(tuán)聚體的分布向粒徑較小的團(tuán)聚體中分配,而在相同施氮條件下,覆膜會(huì)促進(jìn)MBN向粒徑較大的團(tuán)聚體分配。4地膜覆蓋及施氮對(duì)土壤有機(jī)碳物理組分的影響(1)在0~50cm的土壤深度范圍內(nèi),不同處理SOC、cPOC、fPOC、iPOC、s+c_m組分有機(jī)碳以及s+c組分有機(jī)碳平均含量無顯著差異(P0.05)。在相同的施氮條件下,覆膜處理s+c_m組分有機(jī)碳和s+c組分有機(jī)碳含量較高,而常規(guī)處理cPOC、fPOC、iPOC有機(jī)碳含量較高。說明覆膜處理會(huì)使土壤中有機(jī)碳向惰性的化學(xué)及生物化學(xué)保護(hù)有機(jī)碳轉(zhuǎn)化。在常規(guī)和覆膜條件下,低氮、中氮處理cPOC、fPOC、iPOC有機(jī)碳含量顯著高于無氮處理,而高氮處理則低于無氮處理。說明適量施氮會(huì)增加土壤中活性較高的有機(jī)碳含量。其中常規(guī)高氮處理cPOC、fPOC、iPOC有機(jī)碳含量之和最高為7.99 g/kg。(2)在SOC的各個(gè)物理組分中,不同處理下iPOC的有機(jī)碳分配比例均為8%左右,顯著低于其他組分(P0.05);cPOC和fPOC屬于非保護(hù)性有機(jī)碳庫,活性較強(qiáng),在常規(guī)中氮、常規(guī)高氮、覆膜低氮、覆膜中氮處理中所占SOC分配比例最高,均在50%以上;在覆膜無氮處理中非保護(hù)有機(jī)碳庫分配比例較低,0.053 mm的粉+黏顆粒有機(jī)碳組成的化學(xué)保護(hù)有機(jī)碳庫分配比例最大為57.10%。表明常規(guī)中氮、常規(guī)高氮、覆膜低氮、覆膜中氮處理有機(jī)碳的活性較大,具有更高的肥力。(3)在有機(jī)碳及其組分中,cPOC對(duì)覆膜及施氮變化的敏感性指標(biāo)最高,可作為評(píng)估地膜覆蓋及施氮對(duì)土壤有機(jī)碳庫影響的良好指標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S152.4;S153.61

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2719639