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施用沼渣对不同种植模式土壤中碳、氮形态含量的影响研究

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1 国内外研究现状

1.1 施用有机肥对土壤碳形态的影响

1.1.1 对土壤腐殖质碳的影响

1.1.2 对土壤易氧化有机碳和难氧化有机碳的影响

1.1.3 对土壤微生物碳的影响

1.2 施用有机肥对土壤氮形态的影响

1.2.1 对土壤中有机氮的影响

1.2.2 对土壤中微生物氮的影响

1.3 小结

2 材料与方法

2.1 试验区概况

2.2 试验设计

2.2.1 施用沼渣对不同种植模式土壤中碳、氮形态含量的影响

2.2.2 沼渣施用年限对土壤中碳、氮形态含量的影响

2.3 土壤样品的采集与处理

2.4 测定项目及方法

2.4.1 土壤样品分析指标

2.4.2 土壤样品分析方法

2.5 数据处理

3 结果与分析

3.1 施用沼渣对不同种植模式土壤中碳、氮形态含量的影响

3.1.1 对土壤中碳形态含量的影响

3.1.2 对土壤中氮形态含量的影响

3.2 沼渣施用年限对土壤中碳、氮形态含量的影响

3.2.1 对土壤中碳形态含量的影响

3.2.2 沼渣施用年限对土壤中不同形态氮含量的影响

3.2.3 对MBC/MBN、MBC/SOC和MBN/TN的影响

4 结论与讨论

4.1 施用沼渣对不同种植模式土壤中碳、氮形态含量的影响

4.1.1 对土壤氧化稳定性的影响

4.1.2 沼渣不同种植模式对土壤微生物碳、氮的影响

4.1.3 沼渣不同种植模式对土壤有机氮组分的影响

4.2 沼渣施用年限对土壤中碳、氮形态含量的影响

4.2.1 对土壤氧化稳定性的影响

4.2.2 对土壤微生物碳、氮的影响

4.2.3 沼渣施用年限对土壤有机氮组分的影响

参考文献

致谢

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摘要

近年来,国家重视能源农业,各类农村沼气工程发展起来,农村能源问题得到有效解决,而产生的大量沼渣未能充分利用,造成资源严重浪费。大量研究涉及秸秆、绿肥、畜禽粪便等有机肥对土壤碳、氮的影响,而沼渣还田对不同种植模式下土壤碳、氮形态及其含量变化方面的研究未见报道。因此,在等氮、磷、钾条件下,以施用化肥为对照,采用大田试验,研究了施用沼渣对“玉米/大豆-小麦”间套作、“棉花-小麦”轮作、“水稻-油菜”轮作和果园4种不同种植模式土壤中不同碳、氮形态及其含量的影响;通过定位试验,研究了沼渣连续施用对“棉花-小麦”轮作田土壤碳、氮形态的剖面分布特征。主要研究结果如下: (1)不同种植模式施用沼渣均有利于总有机碳、易氧化有机碳、难氧化有机碳和腐殖酸态碳(FA+HA)的积累,较对照分别增加0.75~2.06g/kg、0.44~1.40g/kg、0.14~1.16g/kg和0.85~2.62g/kg,其中果园最为明显。果园土壤中总有机碳、易氧化有机碳和腐殖酸态碳(FA+HA)含量尤以后两者较其它种植模式大,增幅分别为28.50%、50.83%和61.80%。从绝对含量上看易氧化有机碳和难氧化有机碳均与总有机碳的变化同步。“水稻-油菜”轮作土壤中难氧化有机碳较对照的增量和增幅均最大。 (2)“玉米/大豆-小麦”间套作、“棉花-小麦”轮作、“水稻-油菜”轮作和果园4种种植模式施用沼渣,土壤微生物碳、微生物氮含量均较对照增加,增量介于6.71~149.54mg/kg之间。从土壤微生物碳来看,果园较对照增幅最大,其值为149.54%,其次是“水稻-油菜”轮作,而“玉米/大豆-小麦”间套作增幅最小,仅为6.71%。从土壤微生物氮来看,“棉花-小麦”轮作较对照增幅最大,为91.35%,其次是果园,“玉米/大豆-小麦”间套作与“水稻-油菜”轮作较对照的增幅均介于30%~37%之间。 (3)“玉米/大豆-小麦”间套作、“棉花-小麦”轮作、“水稻-油菜”轮作和果园4种种植模式施用沼渣后,土壤有机态氮组分中酸解性氮含量均大于非酸解氮含量,酸解性氮含量均较对照增加,增幅介于10.03%~30.89%之间,非酸解氮含量均较对照减少,减少幅度介于2.53%~40.32%之间。在酸解性氮中,各种模式的土壤氨基酸态氮含量均较高,介于201.3~231.5mg/kg之间,各种模式的土壤氨基糖态氮含量均为最低,其值介于62.1~93.6mg/kg之间,酸解未知氮含量仅“水稻-油菜”轮作较对照增加,其余种植模式较对照均减少。施用沼渣后,土壤氨基酸态氮含量以果园较对照增幅最大,增幅达84.00%,“棉花-小麦”轮作较对照增幅最小,增幅仅15.67%;土壤氨态氮含量以“棉花-小麦”轮作较对照增幅最大,增幅达65.60%,果园对照增幅最小,增幅仅18.70%;土壤氨基糖态氮含量以果园较对照增幅最大,增幅达64.07%,“水稻-油菜”轮作对照增幅最小,增幅仅16.02%。 (4)沼渣施用使土壤中总有机碳、易氧化有机碳和难氧化有机碳含量均随沼渣连续施用年限的延长而增加;对于不同的沼渣连续施用年限,其各层的增幅变化趋势不一致,沼渣连续施用3年使0~30cm土壤中总有机碳、易氧化有机碳和难氧化有机碳含量均极显著增加。 (5)土壤微生物碳、氮含量整体上随沼渣连续施用年限的延长而增加,在0~50cm剖面分布上,施用沼渣1年0~30cm土壤微生物碳、氮变化较大,能显著提高30~40cm土层土壤微生物碳和微生物氮的含量,沼渣连续施用5年时对40~50cm土层微生物碳、氮无明显影响。施用沼渣对0~20cm土层微生物碳含量和10~30cm土层微生物氮含量的影响均为随着连续施用年限的延长而增幅下降;30~40cm土层微生物碳含量的影响为随着连续施用年限的延长其增幅递增;20~30cm土层微生物碳和0~10cm、30~40cm土层微生物氮含量的影响均为随着连续施用年限的延长增幅先增加后下降。耕层土壤微生物碳/微生物氮施用沼渣1年较习惯耕作增加,沼渣连续施用3年后呈减少趋势。微生物碳/有机碳与微生物氮/全氮不同施用年限在剖面上的变化趋势与微生物碳的变化趋势一致。 (6)施用沼渣后,土壤中积累的氮素以氨基酸态氮、酸解未知态氮为主;沼渣不同施用年限之间相比,除个别层次外,土壤酸解氮中氨基酸态氮、氨基糖态氮及氨态氮占全氮的比例顺序依次为:施用沼渣5年>施用沼渣3年>施用沼渣1年>习惯性耕作;土壤全氮及酸解性有机总氮、氨基酸态氮、氨态氮和氨基糖态氮含量均随土层深度的增加而降低,而酸解未知态氮的含量先升后降;对于相同土层,土壤酸解氮中各组分绝对含量和相对含量的大小排列顺序均为:酸解未知态氮>氨基酸态氮>氨态氮>氨基糖态氮。

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