有机无机肥长期施用对潮土有机质结构组成的影响

【摘要】为了阐明潮土有机质的累积机制,研究了长期有机无机肥施用对潮土有机质含量和结构组成的影响,采集封丘长期施用有机肥(CM)、一半化肥氮和一半有机肥氮(HCM)、化肥(NPK)和不施肥对照(CK)的土壤,用湿筛法分为大团聚体(2000~250μm)、微团聚体(250~53μm)和粉砂+黏粒组分(<531.μm)。利用傅里叶变换红外光声光谱和固态13C-核磁共振技术分析土壤和团聚体中有机质分子结构特征。并通过酸提取和碱性氧化铜氧化法,分别提取土壤和团聚体中碳水化合物和木质素,研究施肥对其含量和分布的影响。长期有机无机肥施用后,团聚体比例及团聚体中有机碳含量均发生显著变化。施有机肥后大团聚体比例显著增加,而NPK处理团聚体质量比变化不显著。施肥显著提高土壤有机碳含量,尤其施用有机肥。有机碳含量随团聚体粒径发生很大变化,大团聚体中有机碳含量最高(均值为10.58gC·kg-1),而微团聚体和粉砂+黏粒组分含量较低(均值分别为6.41gC·kg-1和6.69gC·kg-1)。碳水化合物在团聚体中分布不同于总有机碳,大团聚体和粉砂+黏粒组分中含量较高(均值分别为0.93gC·kg-1和0.89gC·kg-1),而微团聚体最低(均值0.46gC·kg-1),红外光谱也表明微团聚体中O-H键和多糖的C-H吸收最弱。而木质素在大团聚体中含量最高,主要是木质素分解过程中,香草基和丁香基类酚选择性积累,随着团聚体粒径的减小木质素含量减小。木质素含量与核磁共振的酚基碳含量显著相关,表明用酚基碳表征木质素更确切。与酚基碳和木质素不同,核磁共振结果表明,烷基碳相对含量随着团聚体粒径减小而增加,因此烷基碳/烷氧碳比值逐渐提高,并与土壤C/N呈显著负相关(R2=0.421,p=0.022),表明随着团聚体粒径减小,有机质的分解程度不断增加。与对照土壤相比,施用有机肥提高了土壤烷氧碳和羰基碳的相对含量,但降低了有机质的分解程度,而施用化肥提高了土壤烷氧碳和烷基碳的相对含量。有机肥和化肥处理均降低了芳基碳的相对含量。有机肥长期施用提高土壤烷氧碳相对含量是由于大团聚体中甲氧基+合氮烷基碳相对含量的提高,而无机肥则主要是由于团聚体中甲氧基+含氮烷基碳以及微团聚体中含氧烷基碳相对含量的增加。有机肥提高土壤羰基碳的相对含量主要发生在大团聚体和微团聚体中,而无机肥则通过提高大团聚体中烷基碳相对含量来提高土壤的烷基碳比例。无论有机肥和化肥处理,芳香碳相对含量降低主要发生在大团聚体和微团聚体中。结果表明,在潮土中,大团聚体和微团聚体中有机质结构对总土有机质结构影响较大。长期施用有机肥主要通过大团聚体和微团聚体物理保护碳水化合物和有机酸从而更加有效提高土壤有机碳含量。
【作者】郭素春；
【导师】朱雪竹；丁维新；
【作者基本信息】南京农业大学，环境科学，2013，硕士
【关键词】土壤有机质；施肥；团聚体；碳水化合物；木质素；

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