本文關(guān)鍵詞：膠東集約化農(nóng)田土壤酸化效應(yīng)及改良調(diào)控途徑，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,我國(guó)農(nóng)田土壤酸化逐漸趨于明顯,已成為影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可忽視的問題。為探索集約化農(nóng)田土壤酸化的時(shí)空演變規(guī)律及其影響因素,揭示農(nóng)田土壤酸化區(qū)域變異的原因,定量化土壤酸化對(duì)糧食作物生長(zhǎng)的影響,尋求并田間驗(yàn)證農(nóng)田土壤酸化阻控的有效措施,本論文以山東膠東半島為主要研究區(qū)域,通過收集全國(guó)第二次土壤普查數(shù)據(jù)、全國(guó)測(cè)土配方施肥項(xiàng)目數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)年鑒和氣象資料等區(qū)域尺度的大樣本觀測(cè)和統(tǒng)計(jì)資料,分析了集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件下農(nóng)田土壤酸化的特征、田間管理措施的效果以及酸化對(duì)土壤養(yǎng)分變化的影響,在嚴(yán)重酸化的典型地塊上定量研究小麥-玉米體系的土壤化學(xué)性質(zhì)、根系、地上部生長(zhǎng)狀況和產(chǎn)量變化情況,通過2年的田間定位試驗(yàn),探討了基于根系吸收陰陽(yáng)離子平衡和土壤緩沖原理的改良土壤酸化的調(diào)控策略與途徑,主要研究結(jié)果和結(jié)論如下： 1.集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件下,膠東地區(qū)棕壤酸化效應(yīng)突出,高化肥投入和低緩沖能力是導(dǎo)致土壤酸化加劇的主要因素。該區(qū)域耕層土壤酸化程度高于全國(guó)農(nóng)田平均酸化程度,與上世紀(jì)80年代相比,土壤pH平均下降1.6個(gè)單位,土壤酸化現(xiàn)象在1.5米土壤剖面通體存在,降雨量和酸雨對(duì)膠東半島土壤酸化的貢獻(xiàn)不大。影響膠東農(nóng)田土壤酸化的主要因子的貢獻(xiàn)率依次為氮肥循環(huán)過程(63%)、陽(yáng)離子移走(30%)和生物固氮(7%)。施用氮肥引起的土壤酸化主要?dú)w因于銨態(tài)氮的硝化作用和植物吸收。研究表明膠東地區(qū)4種種植體系均存在土壤酸化現(xiàn)象,土壤pH范圍4.91-5.87,蔬菜體系酸化最為嚴(yán)重,其次是小麥-玉米-花生體系,再次為蘋果體系,小麥-玉米體系相對(duì)較輕。作物秸稈還田和施用動(dòng)物有機(jī)肥能減緩?fù)寥纏H的降低,小麥和玉米秸稈還田10年以上的土壤pH較高,達(dá)5.97,小麥玉米連續(xù)多年秸稈還田可較好維持土壤pH。連續(xù)施用化肥10年以上的酸化農(nóng)田,土壤有機(jī)碳增加,有效錳和有效銅分別超出適宜值范圍2倍和6倍,錳毒和銅毒已成為限制膠東地區(qū)酸化土壤農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要障礙因子。 2.通過對(duì)嚴(yán)重酸化典型地塊的系統(tǒng)定量化分析,明確了土壤酸化對(duì)糧食作物的影響,特別是對(duì)養(yǎng)分吸收和有害金屬元素吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)的影響。農(nóng)田土壤嚴(yán)重酸化導(dǎo)致土壤CEC降低17.3%,交換性鹽基鈣和鎂分別降低了21%和35%,土壤活性鋁、錳、銅分別增加了1.9倍、1.8倍和22倍,鋁毒、錳毒、銅毒與鈣缺乏和鎂缺乏成為嚴(yán)重酸化農(nóng)田影響作物生產(chǎn)的主要限制因素。嚴(yán)重酸化區(qū)域的小麥和玉米生長(zhǎng)明顯受阻。田間植株生長(zhǎng)跟蹤檢測(cè)表明：土壤酸化導(dǎo)致作物根尖鋁毒危害嚴(yán)重,根尖膨大扭曲,根直徑小于0.3mm細(xì)根總根長(zhǎng)減少90-97%,嚴(yán)重限制了作物對(duì)養(yǎng)分的吸收,地上部生物量降低為對(duì)照的10-20%,小麥和玉米收獲期秸稈和籽粒有害元素含量顯著增加,小麥秸稈鋁、錳和銅含量分別增加了4.5倍、1.4倍和8.1倍,籽粒鋁、錳和銅含量分別增加了3.8倍、2.4倍和3.0倍；玉米秸稈鋁和錳含量分別增加了1.5倍和1.9倍,籽粒鋁和錳含量分別增加了2.0倍和2.6倍,產(chǎn)量構(gòu)成因素各項(xiàng)指標(biāo)均顯著降低,小麥畝穗數(shù)和穗粒數(shù)下降最為明顯,玉米千粒重和行粒數(shù)也顯著降低,小麥和玉米產(chǎn)量降低了84%,產(chǎn)量降幅達(dá)到了極顯著水平,嚴(yán)重影響了玉米和小麥籽粒的產(chǎn)量和質(zhì)量。 3.針對(duì)膠東土壤酸化的特征及對(duì)作物生長(zhǎng)的影響,基于根際陰陽(yáng)離子吸收平衡和土壤緩沖原理,明確了膠東地區(qū)改良土壤酸化的根際調(diào)控策略與途徑。通過2年的田間定位試驗(yàn)驗(yàn)證了土壤酸化的改良效應(yīng),提出了減緩?fù)寥浪峄母H調(diào)控途徑和策略。結(jié)果表明,控制和降低氮肥施用量可有效減緩?fù)寥赖乃峄潭?但不能提高土壤的pH,這種方法主要適用于酸化程度較低的土壤。施用石灰、堿性肥料(硝酸鈣、鈣鎂磷肥、硅鈣鉀肥)、以及增施有機(jī)物料(雞糞或秸稈)不同程度地提高了土壤pH值,連續(xù)2年的施用使土壤pH值提高0.1-0.5個(gè)單位。施用石灰、堿性磷鉀肥、堿性氮磷鉀肥、雞糞處理能顯著降低土壤交換性鋁,第一年的降低幅度為36-81%,第二年的降低幅度為56-86%；顯著降低土壤有效錳,第一年的降低幅度為25-62%,第二年的降低幅度為35-71%；提高土壤交換性鈣離子,2年提高幅度達(dá)36-56%。施用石灰、堿性磷鉀肥、堿性氮磷鉀肥處理降低了土壤有效銅含量,施用1年降低11-22%,施用2年降低25-31%。連續(xù)2年施用堿性磷鉀肥、堿性氮磷鉀肥和雞糞使土壤交換性鎂含量提高50-75%。 4.系統(tǒng)分析了不同酸化土壤的改良措施對(duì)花生生長(zhǎng)的影響。堿性磷鉀肥處理、堿性氮磷鉀肥處理、雞糞處理和石灰處理可使花生秸稈中的錳含量顯著下降,2012年下降幅度分別為39%、46%、35%和34%,2013年下降幅度分別為47%、56%、38%和49%,堿性氮磷鉀肥處理降低的最明顯,達(dá)到56%,連續(xù)處理2年的效果優(yōu)于第1年。堿性磷鉀肥處理、堿性氮磷鉀肥處理、雞糞處理、石灰處理和玉米秸稈處理連續(xù)改良兩年后,花生秸稈中的鈣增加,堿性氮磷鉀肥處理呈顯著增加趨勢(shì),增加幅度為36%。堿性磷鉀肥處理、堿性氮磷鉀肥處理連續(xù)施用兩年后能顯著增加花生秸稈中鎂含量,增幅分別為27%和18%。石灰連續(xù)施用兩年后,花生秸稈中鋅含量顯著降低52%。連續(xù)兩年施用雞糞,可增加花生秸稈中的銅含量,增幅為23%。堿性磷鉀肥處理、堿性氮磷鉀肥處理、雞糞處理和石灰處理可降低花生籽粒中的錳含量,降低幅度分別為28%、40%、30%和40%。施用石灰、堿性磷鉀肥、堿性氮磷鉀肥和雞糞處理提高了花生產(chǎn)量,第一年提高幅度為8-16%,第二年提高幅度為27-47%,堿性磷鉀肥、堿性氮磷鉀肥和雞糞處理還能顯著增加花生根瘤數(shù)和根瘤鮮重。 上述結(jié)果表明,在集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件下,酸化土壤改良的主要調(diào)控策略是控制氮肥的投入量,根據(jù)酸化程度用堿性肥料替代酸性肥料,基于根際陰陽(yáng)離子平衡原理,降低根系吸收過量陽(yáng)離子誘導(dǎo)的土壤酸化效應(yīng),磷鉀的施用以提高土壤鹽基離子為重要目標(biāo),在此基礎(chǔ)上強(qiáng)化有機(jī)肥和秸稈還田對(duì)土壤的緩沖作用,綜合集成上述措施,是膠東地區(qū)有效改良土壤酸化的重要調(diào)控途徑。
【關(guān)鍵詞】：土壤酸化 改良調(diào)控 集約化農(nóng)業(yè) 花生 膠東地區(qū)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S156.6
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展12-28
• 1.1 酸化土壤的類型12-13
• 1.2 農(nóng)田土壤酸化的主要過程13-18
• 1.3 土壤酸化對(duì)土壤生物和理化性質(zhì)的影響18-19
• 1.4 土壤酸化對(duì)作物生長(zhǎng)的影響及主要障礙因素19-21
• 1.5 我國(guó)土壤酸化現(xiàn)狀21-22
• 1.6 酸化土壤改良22-26
• 1.7 問題的提出26-28
• 第二章 研究?jī)?nèi)容與研究方案28-30
• 2.1 研究思路與目標(biāo)28
• 2.2 研究?jī)?nèi)容28
• 2.3 研究方案與技術(shù)路線28-30
• 第三章 集約化農(nóng)田土壤酸化特征及其關(guān)鍵影響因素分析30-45
• 3.1 材料和方法30-32
• 3.1.1 研究區(qū)域概況30-31
• 3.1.2 數(shù)據(jù)來源31
• 3.1.3 樣品分析方法31-32
• 3.1.4 統(tǒng)計(jì)分析32
• 3.2 結(jié)果與分析32-42
• 3.2.1 土壤耕層及土壤剖面pH的變化趨勢(shì)32-35
• 3.2.2 主要土壤類型的耕層pH變化35-36
• 3.2.3 年降雨量和酸沉降對(duì)土壤pH的影響36-37
• 3.2.4 不同種植制度對(duì)土壤pH的影響37-39
• 3.2.5 氮肥施用量對(duì)土壤pH的影響39
• 3.2.6 有機(jī)肥種類對(duì)土壤pH的影響39-40
• 3.2.7 影響集約化農(nóng)田土壤酸化主要因素的貢獻(xiàn)率40-41
• 3.2.8 土壤酸化對(duì)土壤有機(jī)質(zhì),有效磷和DTPA-Fe、Mn、Cu的影響41-42
• 3.3 討論42-44
• 3.3.1 高度集約化農(nóng)田土壤酸化程度加劇42
• 3.3.2 農(nóng)業(yè)管理措施對(duì)土壤酸化的作用42-43
• 3.3.3 集約化農(nóng)業(yè)土壤酸化對(duì)土壤養(yǎng)分和有毒元素的影響43-44
• 3.4 小結(jié)44-45
• 第四章 土壤嚴(yán)重酸化對(duì)小麥-玉米體系作物生長(zhǎng)的影響45-66
• 4.1 材料與方法45-47
• 4.1.1 研究區(qū)域45-46
• 4.1.2 研究方法46
• 4.1.3 樣品分析方法46-47
• 4.1.4 統(tǒng)計(jì)分析47
• 4.2 結(jié)果與分析47-63
• 4.2.1 土壤嚴(yán)重土壤酸化對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響47-49
• 4.2.2 土壤嚴(yán)重酸化對(duì)小麥生物學(xué)性質(zhì)的影響49-58
• 4.2.3 土壤嚴(yán)重酸化對(duì)玉米生物學(xué)性質(zhì)的影響58-63
• 4.3 討論63-65
• 4.3.1 土壤嚴(yán)重酸化對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響63-64
• 4.3.2 土壤嚴(yán)重酸化對(duì)小麥和玉米根系的影響64
• 4.3.3 土壤嚴(yán)重酸化對(duì)小麥和玉米地上部的影響64
• 4.3.4 土壤嚴(yán)重酸化對(duì)小麥和玉米產(chǎn)量的影響64-65
• 4.4 小結(jié)65-66
• 第五章 酸化土壤的改良調(diào)控技術(shù)途徑66-84
• 5.1 材料與方法66-69
• 5.1.1 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)66-68
• 5.1.2 樣品分析方法68-69
• 5.1.3 統(tǒng)計(jì)分析69
• 5.2 結(jié)果與分析69-80
• 5.2.1 改良調(diào)控措施對(duì)土壤性質(zhì)的影響69-75
• 5.2.2 改良調(diào)控措施對(duì)花生秸稈中不同元素含量的影響75-76
• 5.2.3 改良調(diào)控措施對(duì)花生籽粒中不同元素含量的影響76-78
• 5.2.4 改良調(diào)控措施對(duì)花生產(chǎn)量及生物量的影響78-80
• 5.3 討論80-83
• 5.3.1 減氮可減緩?fù)寥浪峄?/span>80-81
• 5.3.2 改變氮磷鉀肥形態(tài)與酸化土壤改良81
• 5.3.3 施用石灰與酸化土壤改良81-82
• 5.3.4 增施有機(jī)物與酸化土壤改良82-83
• 5.4 小結(jié)83-84
• 第六章 綜合討論84-88
• 第七章 結(jié)論與展望88-90
• 7.1 主要結(jié)論88
• 7.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)88
• 7.3 研究展望88-90
• 參考文獻(xiàn)90-98
• 致謝98-100
• 作者簡(jiǎn)介100

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 董昭皆;肖忠義;;榮成市土壤酸化現(xiàn)狀及改良措施[J];山東農(nóng)業(yè)科學(xué);2009年02期

2 胡波;張會(huì)蘭;王彬;王云琦;郭平;劉春霞;唐曉芬;;重慶縉云山地區(qū)森林土壤酸化特征[J];長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境;2015年02期

3 文湘華,HerbertEAllen;樂安江沉積物酸堿特性及其對(duì)重金屬釋放特性的影響[J];環(huán)境化學(xué);1996年06期

4 曾琦,耿明建,張志江,周文兵,朱端衛(wèi);錳毒害對(duì)油菜苗期Mn、Ca、Fe含量及POD、CAT活性的影響[J];華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2004年03期

5 汪曉麗;陳平;封克;;酸性環(huán)境下作物幼苗對(duì)NO_3~--N和NH_4~+-N的吸收特征[J];揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版);2007年02期

6 劉飛鵬;;廣東省森林土壤酸化現(xiàn)狀及調(diào)控措施[J];林業(yè)調(diào)查規(guī)劃;2007年04期

7 徐仁扣,D.R.Coventry;某些農(nóng)業(yè)措施對(duì)土壤酸化的影響[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù);2002年05期

8 高超,張?zhí)伊?孫波,吳蔚東,魯如坤;1980年以來我國(guó)農(nóng)業(yè)氮素管理的現(xiàn)狀與問題[J];南京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年05期

9 王存龍;鄭偉軍;王紅晉;曾憲東;季順樂;;山東煙臺(tái)環(huán)境介質(zhì)中重金屬元素富集特征及與酸化土壤的關(guān)系[J];巖礦測(cè)試;2012年02期

10 陳娜;王秀榮;嚴(yán)小龍;廖紅;;酸性土壤上缺磷和鋁毒對(duì)大豆生長(zhǎng)的交互作用[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2010年05期

  本文關(guān)鍵詞：膠東集約化農(nóng)田土壤酸化效應(yīng)及改良調(diào)控途徑，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：293947