单价阳离子对塿土团聚体稳定性及有机碳矿化的影响

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:leiguo152
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陕西省关中平原是我国粮食的主产区之一,塿土是该地区重要的土壤类型。施用有机肥是提高塿土肥力和作物产量的有效手段之一,然而,有机肥的大量施用可能造成单价阳离子在土壤中的累积,从而分散土壤团聚体,降低塿土团聚体稳定性,并对有机碳矿化产生影响。因此,本研究以塿土为研究对象,研究添加不同外源有机物和不同浓度的单价阳离子对塿土团聚体矿化和有机碳矿化的影响。外源有机物包括2个处理:不添加秸秆和添加秸秆(S);不同浓度的单价阳离子包括13个处理:不添加离子的对照(Nil)、不同浓度梯度的钾(K+:120、200、280、370、540 mg/kg,分别用K1~K5表示)、钠(Na+:90、180、270 mg/kg,分别用Na1~Na3表示)以及钾钠共同作用水平(K4为基础,添加钠0、90、180、270 mg/kg,分别用KNa0~KNa3表示)。利用恒温培养法,期间通过测定二氧化碳(CO2)的释放量,并结合双库指数模型,研究单价阳离子在土壤中累积对有机碳矿化的影响;在培养完成后,通过测定团聚体的分布及其有机碳含量,研究单价阳离子在土壤中累积对团聚体稳定性的影响;通过测定培养完成后土壤的化学性质,并结合相关分析和冗余分析,阐明外源单价阳离子添加在有无外源有机物条件下对土壤有机碳矿化和团聚体稳定性的影响。主要研究结果如下:(1)添加秸秆后,各处理均增加了土壤结构稳定性阳离子比值(CROSS)、钠吸附比(SAR)、钾吸附比(PAR)、可交换钾百分比(EPP)、土壤有机碳(SOC)和土壤全氮(TN),均降低了可交换性钠百分比(ESP)、C/N和p H。就不同离子浓度而言,在不加秸秆的条件下,添加K+、Na+和钾钠共同作用,整体上均增加了PAR、EPP和ESP,均降低了C/N和p H。在加秸秆的条件下,添加K+各处理均增加了CROSS、PAR和EPP。添加Na+各处理均增加了CROSS、SAR和ESP,降低了PAR和EPP。钾钠共同作用整体上均增加了CROSS、SAR、PAR、ESP和EPP。(2)无论添加秸秆与否,各处理均表现出0.25-2 mm团聚体比例最高;其次是>2mm团聚体比例,且显著高于另外两个粒径团聚体。添加秸秆增加了>2 mm团聚体比例,降低了0.053-0.25 mm团聚体和<0.053 mm粉粘粒比例,从而增加了平均重量直径(MWD)和几何均重(GMD)。就不同离子浓度而言,在不加秸秆的条件下,添加K+、Na+以及钾钠共同作用,总体上均降低了>2 mm团聚体比例、增加了0.25-2 mm团聚体和<0.053 mm粉粘粒比例。在加秸秆的条件下,添加K+、Na+以及钾钠共同作用,总体上均降低了>2 mm团聚体和<0.053 mm粉粘粒比例(SKNa0和SKNa3除外),增加了0.25-2 mm团聚体比例。从而降低了各处理MWD和GMD,尤其是钾钠共同作用的处理,效果更显著。冗余分析与相关分析表明MWD和GMD与CROSS、ESP、SAR和PAR显著负相关。(3)无论是否添加秸秆,>2 mm、0.25-2 mm和0.053-0.25 mm团聚体有机碳含量均显著高于<0.053 mm粉粘粒。添加秸秆总体上提高了>2 mm团聚体(SK3除外)和<0.053 mm粉粘粒有机碳含量。就不同离子浓度而言,在不加秸秆条件下,添加K+、Na+和钾钠共同作用总体上提高了>2 mm、0.25-2 mm团聚体和<0.053 mm粉粘粒有机碳含量。在加秸秆的条件下,添加K+、Na+以及钾钠共同作用降低了>2 mm、0.25-2 mm团聚体和<0.053 mm粉粘粒有机碳含量,提高了0.053-0.25 mm团聚体有机碳含量(SK1除外)。(4)添加秸秆显著增加了有机碳累积矿化量和矿化速率,也相应地增加了矿化源自活性碳库的量(Ca)和源自惰性碳库的量(Cs)。就不同离子浓度而言,在不加秸秆的条件下,添加Na+和钾钠共同作用的处理有机碳累积矿化量均降低,降幅分别为1.2%~22.3%。双库指数模型拟合结果表明,所有处理均增加了Ca,降低了Cs。在加秸秆的条件下,添加K+、Na+以及钾钠共同作用的各处理,均降低了有机碳的矿化量,降幅为0.9%~7.3%。添加Na+和钾钠共同作用的各处理均降低了Ca和Cs。冗余分析与相关分析表明有机碳累积矿化量与MWD和EPP显著正相关,而与CROSS、SAR和可ESP显著负相关。综上,无论添加秸秆与否,单价阳离子累积均导致土壤团聚体的分散,降低>2 mm团聚体比例,从而降低团聚体稳定性,并且抑制有机碳的矿化。相比于不加秸秆,添加秸秆能够促进大团聚体的形成、提高团聚体的稳定性,在一定程度上减轻单价阳离子的分散作用。
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