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不同有机物料改良剂对川西北高寒沙地土壤改良效果研究

刘晓林  
【摘要】:如何快速培肥土壤、增加土壤有机碳、改善土壤理化性状、提高保水保肥能力是川西北高寒沙地土壤治理的关键。秸秆、菌渣等有机物料是农业生产的废弃物,具有丰富的有机碳和氮磷钾养分,是天然的保水保肥材料。将其施入沙化土壤,不仅避免了环境污染和生物质资源的浪费,还可有效增加沙化土壤有机碳、提升土壤肥力。本研究以秸秆、菌渣为材料,添加PAM、微生物菌剂和氮磷钾肥,经造粒机加工成秸秆颗粒和菌渣颗粒土壤改良剂。通过野外田间试验,以空白对照(CK0)和化学肥料(CK1)、当地常规牦牛粪处理(CK2)为对照,设2种改良剂:秸秆改良剂(JG)、菌渣改良剂(JZ),改良剂设4个施用量:6、12、18、24 t·hm~(-2),研究秸秆、菌渣颗粒改良剂对沙地土壤理化特性、碳库和黑麦草生长的影响以及长期效果,为川西北沙地土壤改良和农业废弃物资源化利用提供理论依据和技术支撑。主要结果如下:1、施用化学肥料、牦牛粪和JG、JZ改良剂均降低了土壤容重,增加了土壤孔隙度、含水量和大团聚体组分含量,增施改良剂可进一步改善土壤物理性状。有机物料改良剂对土壤物理性状的改善效果优于化学肥料,整体表现为JGJZCK2CK1,且有机物料改良剂对土壤容重、孔隙度和大团聚体的改良效果具有长期效应。2、外源物质的施用显著增加了土壤全氮、全氮储量和硝态氮含量,土壤氮素含量随改良剂施用量增加而显著增加。各处理土壤硝态氮含量随时间呈降低趋势,其中化学肥料处理的降幅最大,施用第2年较第1年降低了96.2%。有机物料改良剂对土壤氮素的提升效果具有长效性,且有效降低了土壤氮素淋溶损失。与化学肥料处理相比,牦牛粪和JG、JZ改良剂的外源养分淋溶率分别降低了81.5%和80.7%、80.9%。总体来看,JG改良剂优于JZ改良剂,当JG改良剂施用量为12 t·hm~(-2)、JZ改良剂施用量为18 t·hm~(-2)时,改良剂处理土壤氮素含量显著优于常规牦牛粪处理。3、施用化学肥料、牦牛粪和JG、JZ改良剂均提高了高寒沙地土壤总有机碳、活性有机碳、微生物量碳含量、全碳储量和土壤碳库管理指数。以施用后第2年为例,化学肥料、牦牛粪、JG改良剂和JZ改良剂处理的总有机碳分别较CK0提高了6.4%、65.2%、94.6%和69.6%,活性有机碳分别提高了34.5%、49.6%、157.7%和82.8%,微生物量碳分别提高了76.0%、691.1%、934.0%和956.1%,全碳储量分别提高了5.5%、67.6%、100.1%和66.7%,碳库管理指数分别提高了38.2%、41.4%、169.4%和81.7%。有机物类改良剂的提升效果优于化学肥料,且对土壤碳库和碳库管理指数的提升具有长期效应,而化学肥料只能在短期内提高,不具有长期效应。总体来看,JG改良剂优于JZ改良剂。4、施用化学肥料、牦牛粪和JG、JZ改良剂均显著增加了黑麦草基本苗、株高、叶绿素含量和地上单株干重,有效促进了黑麦草的根系形态发育,增加了黑麦草的群体干物质量,且增施改良剂可显著促进黑麦草生长。短期内化学肥料对黑麦草生长的促进效果明显,但不具有长期效应,而有机物类改良剂可持续有效地促进黑麦草生长发育,具有长效作用。总体来看,当JG和JZ改良剂施用量均为12 t·hm~(-2)时,改良剂处理的黑麦草生长情况优于常规牦牛粪处理。综上所述,施用外源有机物类改良剂可有效改善土壤物理性状,增加土壤全氮储量、全氮和硝态氮含量,提高土壤全碳储量、有机碳组分含量和土壤碳库管理指数,促进地上植被生长。改良剂施用量越高,沙地土壤改良效果和地上植被生长情况愈好。施用有机物料改良剂在改善沙地土壤和促进地上植被生长方面具有长期效应。从土壤改良和地上植被生长综合来看,当JG改良剂施用量为12 t·hm~(-2)、JZ改良剂施用量为18 t·hm~(-2)时,改良剂对高寒沙地土壤的改良效果优于常规牦牛粪。


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