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《甘肃农业大学》 2019年
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不同施氮量对半干旱区还田秸秆的腐解特征及土壤腐殖化程度的影响

陈建英  
【摘要】:秸秆还田是土壤有机培肥的主要方式,其腐解转化是形成土壤腐殖质的前提条件。了解还田秸秆的腐解及腐殖化特征对土壤腐殖质含量的变化及腐殖化程度的研究很有必要。本研究以始于2013年的不同氮用量(T1:不施氮肥;T2:75kg/hm2;T3:150kg/hm2;T4:225 kg/hm2;T5:300 kg/hm2;T6:375 kg/hm2)长期定位试验为依托,采用尼龙网袋法,以不还田的处理为对照,进行等量玉米秸秆还田试验,研究等量玉米秸秆在连续6a不同氮肥用量条件下的累计腐解率、养分释放率及其还田后对土壤腐殖质、腐殖酸(HE)、胡敏酸(HA)、富里酸(FA)、胡敏素(HM)含量及腐殖化程度的影响。主要试验结果如下:1、施用不同氮量显著影响了还田秸秆的前期腐解及碳氮的释放,对磷钾的释放无明显影响;在本试验条件下,玉米秸秆的腐解主要发生在还田后的前90d,累计腐解率增加较快,随施氮量的增加而增加,以施氮量为300 kg/hm2的T5处理为最高,处理间差异显著(P0.05);秸秆中碳、氮的释放率与累计腐解率的变化规律一致,而磷、钾的释放率与施氮量大小无关;玉米秸秆还田150d后,累计腐解率为52.7%~55.8%,养分释放表现为KCPN。2、还田秸秆在低量施氮(75~150 kg/hm2)条件下不仅可以提高土壤中HE和HA的含量,还可以提高土壤腐殖化程度;而在高量施氮(300~375 kg/hm2)条件下,秸秆还田有利于土壤总有机碳(TOC)、FA和HM含量的增加,但不利于土壤腐殖化程度的提升;秸秆还田提高了土壤中TOC、HE、HA、HM的含量,降低了土壤FA的含量,提高了土壤的腐殖化程度(HR、HA/FA、PQ值)。但不同处理中土壤TOC含量随施氮量的增加而增加,以T5处理的11.20 g/kg为最高;施用氮量为150 kg/hm2时有助于土壤HE含量的增加,其余施氮量条件下均对HE含量的提升有抑制作用,当施氮量为300 kg/hm2时抑制效果显著(P0.05);氮肥施用量在75~225 kg/hm2时可以促进土壤HA含量的增加,其中施氮量为150kg/hm2时HA含量最高,施氮量高于225 kg/hm2时不利于土壤HA含量的增加。与不施氮相比,只有施氮量为375 kg/hm2处理的土壤FA含量高于不施氮处理。施氮量为150kg/hm2条件下,秸秆还田降低了土壤HM含量,其余施氮条件下秸秆还田增加了土壤HM含量;还田土壤中施氮处理的HM含量高于不施氮处理,其中T5处理最高(P0.05)。还田土壤中HA/FA、PQ值在T2处理下最高,此后随施氮量的增加而降低,T6处理的HA/FA、PQ值显著低于其他处理(P0.05),但施用氮肥在75 kg/hm2~300 kg/hm2条件下秸秆还田有增加土壤HA/FA、PQ值的趋势。土壤HE/TOC(HR)在不施氮处理中为35.82%,显著高于其他处理(P0.05)。秸秆还田降低了土壤HM/TOC,且施氮处理显著高于不施氮处理,以T5处理为最高(P0.05)。3、施用氮肥300kg/hm2条件下,秸秆还田提高了土壤HA的分子活性,降低了 HA的分子量和芳构化程度,使土壤HA趋于简单化;除T3处理外,其余施氮条件下秸秆还田均降低了土壤HA的E4/E6值和△logK值,而该值在施氮量为300 kg/hm2条件下均有所增加,表明在高氮量(300 kg/hm2)条件下秸秆还田使土壤HA的分子量减小,芳构化程度不断降低,分子活性得以提高,而在其他施氮条件下土壤HA的分子活性却受到抑制。4、不同施氮量条件下秸秆还田降低了土壤pH,增加了土壤硝态氮、速效磷、速效钾含量及马铃薯产量,但是对土壤铵态氮含量无明显影响。秸秆还田后土壤中硝态氮含量增加了 41.56%~97.13%,铵态氮含量无明显变化。与不还田相比,秸秆还田使土壤速效磷含量增加了 5.60%~13.85%,其中T5处理的土壤速效磷含量(41.02mg/kg)最高,但处理间没有显著性差异,说明施用不同氮量对土壤速效磷含量无明显影响。与不还田相比,还田土壤速效钾含量显著增加了 10.70%~24.09%,各处理无显著性差异,表明施氮对土壤速效钾含量没有显著影响。秸秆还田降低了土壤pH,处理间无显著性差异。与不还田相比,还田处理马铃薯增产3.0%~24.7%,不施氮处理增幅最大,T2处理产量最高。综上所述,本试验条件下施氮可以显著促进还田秸秆的腐解,进而提高土壤腐殖质含量;施氮量在75~150 kg/hm2时,秸秆还田更有利于土壤腐殖化程度的增加。
【学位授予单位】:甘肃农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:S141.4

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