收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

设施栽培条件下土壤酸化与盐渍化耦合发生机理研究

韩江培  
【摘要】:当前,我国设施土壤酸化和次生盐渍化现象普遍,成为设施栽培系统中最为突出的土壤障碍问题。这些问题不仅直接危害作物的正常生长,而且也易引发养分失衡、病虫害增加等其他相关生产问题,威胁设施农业的可持续发展。有关设施土壤酸化或盐渍化发生的原因和调控措施研究也是长期以来土壤学、园艺学与环境科学等领域的焦点,并取得了大量可喜的进展。但以往的研究多针对酸化或盐渍化某一现象开展,同时考虑这两个过程的研究鲜见报道。为了深入探讨设施土壤酸化和盐渍化耦合发生的原因和机理,本文选取山东寿光、浙江宁波和金华初始pH值不同的设施土壤作为研究对象,在考察了初始pH值不同的设施土壤酸化和盐渍化特征后,以寿光设施土壤为对象,利用室内培养、盆栽试验,并结合统计模型研究了设施土壤酸化与盐渍化的内在联系、氮肥投入与不同种植年限设施土壤酸度和盐分累积之间的量化关系;另外,结合定量PCR和高通量测序技术,深入探讨了设施土壤中微生物群落的特征及硝化和酸化机理。主要研究结果如下:(1)初始pH值不同的设施土壤酸化与盐渍化特征与露地相比,寿光和宁波设施土壤表层(0-20 cm)和亚表层(20-40 cm)均表现出明显的酸化和盐渍化现象。且这两个调查地区的设施土壤pH值均随种植年限的延长而逐渐降低,但电导率(EC)值却呈现出相反的趋势。酸化和盐渍化更容易同时发生在土壤表层。寿光设施表层土壤pH值较露地平均约下降了1.01个单位,而EC均值达到了0.70mS cm-1,超过了大多数作物生育障碍临界点(EC 0.40mS Cm-1)。由露地改为设施栽培后,寿光设施土壤中K+和NO3-在全盐中的比例显著上升,而Ca2+和HCO3-的比例有所下降。设施土壤pH和EC之间呈现极显著的相关关系。进一步逐步多元回归分析表明,土壤pH值的下降与Ca2+、HCO3-的比例下降呈现显著相关。对于初始pH值较低的设施土壤酸化和盐渍化机理应做进一步的研究,从而来评估这类设施土壤酸化和盐渍化的相关关系。(2)盐分添加对设施土壤pH值的影响在伴随离子为Cl-时,各阳离子对设施土壤均有一定的致酸作用,作用顺序:Ca2+ NH4+ Mg2+ K+ Na+。随着各阳离子浓度的增加,土壤pH值下降幅度增加,这与离子的交换吸附密切相关。在伴随离子为Na+时,在高浓度Cl-条件下土壤pH值显著降低,这归结于Cl-的生理酸性和离子间的协同作用。因此,设施栽培中应尽量避免施用NH4Cl肥料。在HCO3-作用下,土壤pH值上升。离子的引入会活化土壤胶体上的相应交换位点,使交换态的离子进入到土壤溶液中,加速土壤次生盐渍化过程。(3)化学氮肥施用对不同种植年限设施土壤酸度和盐度的影响经过一季的栽培,各设施土壤酸度和盐度随着氮肥施用率的增加均有显著的增加,pH的下降范围为0.45-1.06个单位,电导率(EC)增加了0.24-068 mS cm-1。尿素作为氮肥,温室栽培下1mol(NO2-+N03-)-N的累积将释放约0.92 mol H+。在每季氮肥投入分别为600和1,200 kg N ha-1条件下,寿光不同栽培年限温室土壤质子负荷约分别为14.3-27.3和12.1-58.2kmol H+ha-1;生菜对过量盐基离子吸收的质子产生量仅占硝化作用的0.3-4.5%。此外,土壤中质子的释放将诱导盐基离子的溶出,加速土壤盐渍化。(4)高氮投入下不同施肥方式对设施土壤酸度和盐度影响保持采样地传统氮肥施用量(1,200kgha-1),经过一季的栽培,单施化学氮肥和化肥有机肥配合施用均会导致设施土壤酸度和盐度的增加,且单施化学氮肥处理下土壤酸化和盐渍化的速度更快(P0.05)。有机肥在一定程度上可缓解土壤酸化和盐分累积的进程,但过量施用也可导致设施土壤酸化和盐渍化。氮素的硝化作用导致设施土壤酸化,硝化作用对土壤酸度的影响程度受土壤初始pH值的影响。与此同时,硝酸盐的累积是导致设施土壤盐渍化的直接原因。不同栽培年限设施土壤对肥料处理的反应程度与土壤本身的pH缓冲容量和养分含量密切相关。植物生长过程中对硝态氮的吸收可改良土壤酸度和盐度。(5)设施土壤潜在硝化活性和硝化微生物群落组成设施栽培在一定程度上增加了土壤中养分含量和硝化微生物群体的多样性。但设施栽培14年后,由于土壤酸度和盐度的增加,硝化微生物群体丰度和多样性显著下降。中性偏碱性表层土壤潜在的硝化活性(PNA)与氨氧化细菌(AOB)丰度具有显著的正相关关系,与氨氧化古菌(AOA)丰度无显著相关关系。土壤PNA和AOB受pH值变化影响显著。硝化微生物群体AOA、AOB和亚硝酸盐氧化菌(NOB)中的优势种群分别为Nitrososphaeraceae.Nitrosomonadaceae和Nitrospiraceae.冗余分析(RDA)表明,设施土壤中硝化微生物群体结构与土壤盐度(EC)、有机碳(OC)和N03--N含量具有显著的相关关系。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 段庆钟 ,杨理芳;大理洱海湖滨区土壤酸化成因与修复技术初探[J];中国农技推广;2004年04期
2 周生路,陆春锋,万红友;苏南菜地土壤酸化特点及成因分析[J];河南师范大学学报(自然科学版);2005年01期
3 陆雪芳;王建明;管红良;毛华方;;常州市武进区蔬菜地土壤酸化成因及防治措施[J];上海农业科技;2007年02期
4 刘小琴;;蔬菜大棚土壤酸化的原因及治理[J];山西农业(致富科技);2008年06期
5 徐淑芳;;温棚土壤酸化如何防止[J];农家参谋;2008年09期
6 王亚文;;甘肃省长江流域土壤酸化特点及其防治[J];甘肃农业;2009年12期
7 李武;王文富;;土壤酸化的治理[J];农民致富之友;2010年06期
8 张晓玲;;土壤酸化成因与改良管理技术研究[J];安徽农业科学;2011年35期
9 文星;吴海勇;刘琼峰;李明德;;农业生产中防治土壤酸化的研究进展[J];湖南农业科学;2012年09期
10 林忠龙;;土壤酸化碱化的危害发生原因及防治措施[J];农业与技术;2012年03期
11 梁俊江;;山东招远市土壤酸化及改良[J];中国园艺文摘;2012年08期
12 王晓宇;杨美芹;;土壤酸化及改良的思考和建议[J];中国果菜;2012年10期
13 王迪轩;谢辉;;蔬菜种植防治土壤酸化措施[J];湖南农业;2013年04期
14 闫喜安;张耘;;浅析低丘岗地土壤酸化的成因及整治措施[J];农业与技术;2013年03期
15 邵青还;;施肥和石灰能遏止土壤酸化[J];辽宁林业科技;1984年06期
16 潘根兴;;西德对土壤酸化问题的研究进展[J];土壤学进展;1987年02期
17 潘根兴;土壤酸化过程的土壤化学分析[J];生态学杂志;1990年06期
18 戎秋涛,杨春茂,徐文彬;土壤酸化研究进展[J];地球科学进展;1996年04期
19 陈雷;南方花木北方养护土壤酸化处理一法[J];绿化与生活;1999年04期
20 邵鹏;王善玲;;沂南县土壤酸化状况分析及改良措施[J];安徽农学通报;2014年Z2期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 徐仁扣;;轮作措施、残茬管理和氮肥施用对农业土壤酸化的影响(以澳大利亚土壤为例)[A];土壤化学与生态环境建设和农业可持续发展学术讨论会会议指南与论文摘要集[C];2001年
2 张永春;汪吉东;许仙菊;宁运旺;张辉;沈其荣;;长期施肥和模拟酸沉降对土壤酸化作用影响的机制研究[A];面向未来的土壤科学(上册)——中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集[C];2012年
3 严小娟;赵婷;操飞;童培杰;赵仕林;;成都平原蔬菜基地耕作层土壤酸化与作物速效养分系统[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
4 辛海宁;周祥;秦光蔚;;设施土壤酸化、盐渍化和养分富集失衡发生原因与防治对策[A];江苏土壤肥料科学与农业环境[C];2004年
5 石光宝;吝善学;;春棚韭菜黄枯干尖原因及防治方法[A];2004年辽宁农业科学研讨会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 周海燕;胶东集约化农田土壤酸化效应及改良调控途径[D];中国农业大学;2015年
2 张永春;长期不同施肥对土壤酸化作用的影响研究[D];南京农业大学;2012年
3 韩江培;设施栽培条件下土壤酸化与盐渍化耦合发生机理研究[D];浙江大学;2015年
4 范庆锋;保护地土壤酸度特征及酸化机理研究[D];沈阳农业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 周富忠;利川市耕地酸化的成因及治理措施研究[D];长江大学;2012年
2 李忠意;重庆涪陵榨菜种植区土壤酸化特征及其改良研究[D];西南大学;2012年
3 刘来;连作土壤酸化及改良对土壤性状和辣椒生理代谢的影响[D];南京农业大学;2013年
4 杨艳;成都平原土壤酸度特征及其影响因素[D];四川农业大学;2006年
5 周俊;茶园土壤酸化条件下铅在土壤—茶树系统中的行为研究[D];南京农业大学;2005年
6 罗敏;江苏省茶园土壤酸化现状及其影响因素研究[D];南京农业大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前9条
1 全国农技中心土壤与环境处提供;大理 治理土壤酸化有措施[N];农民日报;2004年
2 栾城县农业科技推广中心 石晓燕 张淑丽 郝淑花;大棚土壤酸化巧治理[N];河北科技报;2006年
3 记者 范建 通讯员 何志勇;土壤酸化:酸雨非元凶 过量施氮是祸首[N];科技日报;2010年
4 代杰瑞;山东东部3万平方公里土壤酸化[N];地质勘查导报;2010年
5 丁仕龙;鹤峰农作物缺素症突出[N];恩施日报;2007年
6 邹渠孔芒;强酸化:土地已现生长危机[N];四川日报;2008年
7 辛集市农业技术推广中心 王玲欣;棚室韭菜枯死原因及对策[N];河北科技报;2011年
8 曹昱 张慧新 胡海燕;九三学社安徽省委呼吁关注土壤酸化问题[N];人民政协报;2013年
9 ;韭菜干尖咋回事?[N];瓜果蔬菜报.农业信息周刊;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978