根际土壤不同形态碳、氮的含量及特性研究

【摘要】：根际是养分、水分、有益元素和有毒物质作用于植物根系或进入根系参与生物链物质循环的门户,根际发生的变化对植物的生长和发育有着深刻的影响。前人对不同土壤、作物品种及水分胁迫条件时根际及非根际土壤微生物种类及数量、土壤有机碳及矿质养分含量的差异已进行了不少研究,但关于根际土壤碳氮转化特性,特别是不同形态碳、氮含量、转化特性,特别是根际土壤有机碳的矿化特性的研究相对较少。 因此,本研究采用室内盆栽试验与田间试验相结合的方法,研究了水分胁迫不同品种玉米生长及根际土壤不同形态碳、氮含量及形态,根际土壤有机碳矿化特性的影响;同时研究了不同质地土壤玉米及小麦根-土界面不同有机碳、氮含量及矿化特征。获得了以下主要结论: (1)与正常水平相比,水分胁迫显著降低了玉米的株高、鲜重;对干重的影响未达显著水平;对根冠比也有显著影响;不同品种玉米对水分胁迫的反应有所差别,潞玉6受到的影响显著高于郑单958。水分胁迫显著降低了玉米地上部分氮和钾吸收量,郑单958分别降低了17.2%和15.9%,潞玉分别降低了68.8%和16.7%;郑单958地下部分氮和钾吸收量无显著差异,而潞玉6却显著降低,分别减少了36.2%和41.4%;地上部分磷的吸收量水分处理间无显著差异,而潞玉6却显著高于郑单958;水分胁迫显著降低了地下部分对磷的吸收量,郑单958和潞玉6分别减少了14.3%和48.7%。 (2)与正常水平相比,水分胁迫显著提高了玉米根际土壤有机碳、可溶性有机碳(WEOC)的含量,以及与可溶性有机碳占土壤有机碳的比例,其含量的增加幅度分别在2.1%-9.5%、65.2%-78.2%和56.3%-63.2%。水分胁迫下,根际土全N,NO3-_N和游离氨基酸的含量也显著增加,分别增加了17.2%~(-1)9.2%,3.8%-4.2%和7.2%~(-1)7.0%。 (3)不同玉米品种土壤有机碳矿化速率及累积矿化量相比,潞玉6﹥郑单958;其中潞玉6水分胁迫处理的根际土有机碳累积矿化量达0.563 g·kg~(-1)。培养结束时,与正常水平相比,水分胁迫处理根际土有机碳矿化率显著增加。水分胁迫下根际土有机碳矿化率为5.27~5.99%,而水分正常处理为3.91~4.52%。与正常水平相比,水分胁迫对玉米非根际土有机碳矿化无显著影响,且品种间差异也不显著。非根际土有机碳矿化累积量在培养结束时为0.158~0.197 g·kg~(-1);有机碳矿化率2.26~2.86%。 (4)不同玉米及小麦田间试验均发现,粘壤土及砂质壤土两种不同质地土壤小麦根际土中有机碳、可溶性有机碳(WEOC),土壤全氮、可溶性有机氮(WEON)、游离氨基酸及硝态氮和铵态氮均显著高于非根际土;根际土及非根际土中WEON的含量均高于硝态氮及铵态氮含量,其在根-土界面氮素转化中的作用值得关注。不同质地土壤相比,粘壤土中各指标的含量均显著高于砂质壤土。 (5)土壤质地对玉米土壤有机碳矿化有具有显著影响。培养结束时,土壤有机碳矿化累积量表现为砂质壤土﹥粘壤土;根际土﹥非根际土;其中,砂质壤土玉米根际土有机碳矿化累积量最高,为0.531 g·kg~(-1);粘壤土最低,为0.342 g·kg~(-1)。土壤有机碳矿化率的变化与其矿化量的变化趋势类似,砂质壤土玉米根际土有机碳矿化率最大,为5.20%;粘壤土最小,为3.52%。培养结束时,砂质壤土小麦的根际土有机碳矿化率最大,为2.63%;粘壤土最小,为1.62%。不同质地土壤相比,虽然粘壤土有机碳及可溶性有机碳含量显著高于沙质壤土,但培养期间有机碳的矿化率明显低于沙质壤土,这与粘壤土粘粒含量高,具有较大的比表面积与电荷密度,能有效吸附土壤有机碳,同时形成更稳固的团聚体结构,增加了土壤有机碳的稳定性有关。

【关键词】：小麦 玉米 水分胁迫 土壤质地 根-土界面 有机碳、氮
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：S153
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