苏打盐渍土团聚体稳定性与有机质组分变化的机理研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:algenesis
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松嫩平原苏打盐渍土具有土壤交换性钠含量高、土壤板结、渗透性极差、理化性质恶劣等特殊性,土壤的盐渍化程度越高,土壤的团聚体稳定性越差,粘粒分散下移沉淀到碱化层,阻碍植物生长。土壤有机质是土壤的重要组成部分,是由不同生物有效性的组分组成的,不同的组分对土壤质量变化的响应不同。本研究以松嫩平原苏打盐渍土为研究对象,采用定量分析与结构表征相结合、有机质自然积累与短期人为施入相结合的方法,开展不同盐碱程度(轻度、中度和重度)苏打盐渍土活性有机质组分与团聚体稳定性的关系研究,不同植被覆盖(碱蓬、碱茅、芦苇、羊草和碱斑裸地)苏打盐渍土腐殖质比例、结构与团聚体稳定性的关系研究、添加不同改良物质(对照、农家肥、脱硫石膏、沙土、脱碱1号)对苏打盐渍土团聚体稳定性和胡敏酸数量结构影响。明确造成苏打盐渍土团聚体稳定性变化的有机质组分的关键影响因子,提出苏打盐渍土团聚体稳定性的统一的评价体系,揭示苏打盐渍土盐碱程度对团聚体稳定性的贡献率。为松嫩平原苏打盐渍土改良和利用提供基础数据,同时对该区生态恢复和重建及资源环境协调发展提供理论指导和科学依据。主要研究结果如下:(一)不同盐碱程度苏打盐渍土各处理>0.25mm粒径的水稳性团聚体含量、水稳性团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GWD)大小顺序均为轻度(LS)>中度(MS)>重度(HS),说明盐碱程度越低,越有利于凝聚形成>0.25mm粒径大团聚体,土壤团聚体稳定性越高。同一处理下,0-20cm土层>0.25mm粒径的水稳性团聚体含量和水稳性团聚体MWD、GWD均大于20-40cm土层。不同盐碱程度苏打盐渍土团聚体<0.053mm粒径的有机碳含量和可溶性有机质含量均高于其他各粒径,0.25-0.053mm粒径易氧化有机碳含量低于其他各粒级,2-0.25mm粒径的微生物量碳含量高于其他各粒径。苏打盐渍土盐碱程度越低,团聚体各粒级易氧化有机碳、可溶性有机质含量、微生物量碳含量越高。(二)不同植被覆盖下的土壤>0.25mm粒径的水稳性团聚体含量、水稳性团聚体MWD、GWD均大于碱斑裸地,提高了土壤团聚体稳定性。同一处理下,0-20cm土层>0.25mm粒径的水稳性团聚体含量和水稳性团聚体MWD、GWD均大于20-40cm土层。不同植被覆盖下土壤团聚体有机碳含量均高于碱斑裸地,富里酸(FA)含量均小于碱斑裸地,胡敏酸(HA)含量、胡敏素(Hu)含量、腐殖化程度(PQ)值均大于碱斑裸地,说明植被覆盖下盐碱土土壤腐殖化程度高于碱斑裸地。与碱斑裸地相比,不同植被覆盖下各处理HA红外光谱在1720 cm-1处吸收峰振动减弱,(2920+2850)/1720值、(2920+2850)/1620值、2920/2850值均有不同程度的增加;HA荧光强度高于碱斑裸地;HA元素含量C、H及H/C高于碱斑裸地;热量高/中比和失重高/中比均低于碱斑裸地;HA脂族C/芳香C比值均大于碱斑裸地。说明不同植被覆盖各处理与碱斑裸地处理相比,土壤HA的脂族链烃碳增加,羧基碳含量减少,聚亚甲基化程度增强,HA的脂族性提高;土壤HA荧光峰强度增强,木质素结构上的供电子基团数量和酚类结构增多;低HA结构的缩合度和氧化度,热稳定性下降。HA芳香链烃的减少,分子结构趋于简单化。(三)添加不同改良物质后各处理>0.25mm粒径的水稳性团聚体含量、水稳性团聚体MWD、GWD均大于CK处理,提高了土壤团聚体稳定性。同一处理下,0-20cm土层>0.25mm粒径的水稳性团聚体含量、水稳性团聚体MWD、GWD均大于20-40cm土层。添加不同改良物质后苏打盐渍土0-20cm土层团聚体各粒级有机碳含量均增加,FM效果最显著;各处理FA含量均小于CK处理,各处理HA含量、Hu含量PQ值均大于CK处理,说明添加不同改良物质可以促进苏打盐渍土土壤腐殖化程度。与CK处理相比,施入不同改良物质各处理HA红外光谱,各处理的(2920+2850)/1720值和(2920+2850)/1620值均有不同程度增加;三维荧光D峰强度增强,HA元素含量C、H及C/H均增加,而O及O/C均降低;HA热量高/中比和失重高/中比值均降低;HA脂族碳/芳香碳比值均有不同程度增加。说明添加不同改良物质后土壤HA的脂族链烃碳增加,羧基碳含量减少,聚亚甲基化程度增强,HA的脂族性提高;土壤HA荧光峰强度增强,木质素结构上的供电子基团数量和酚类结构增多;低HA结构的缩合度和氧化度,热稳定性下降;HA芳香链烃的减少,分子结构趋于简单化。
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