施肥影響旱地紅壤中活性礦物及其固碳機(jī)制初探.pdf

1、我國(guó)紅壤地區(qū)分布廣泛，總面積達(dá)218萬(wàn)平方千米，其中耕地面積占全國(guó)耕地面積的28％，但由于長(zhǎng)期對(duì)土地的不合理利用，土壤退化問題極為嚴(yán)重。紅壤本身所具有的富鐵鋁化、酸化及抗蝕性弱等特征是決定其退化的內(nèi)在原因。然而人為因素在加速土壤退化過程中的重要性越用越突出，特別是由于化肥的長(zhǎng)期和過量施用，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)逐步下降的趨勢(shì)。因此，提高紅壤地區(qū)土壤肥力成為一重要的課題，而提升土壤肥力的核心是提高土壤有機(jī)質(zhì)的含量。
　　紅

2、壤中的鐵鋁礦物是影響土壤固碳和肥力提升的主要機(jī)制，本文以江西進(jìn)賢長(zhǎng)期定位試驗(yàn)站中的旱地紅壤為研究對(duì)象，重點(diǎn)研究了長(zhǎng)期施肥后土壤膠體特征:通過對(duì)其可溶性有機(jī)碳和可溶性礦質(zhì)元素，以及土壤全碳和土壤活性礦物的相關(guān)性分析，利用XPS技術(shù)對(duì)土壤膠體中有機(jī)碳氮組分以及礦質(zhì)元素(Al、Si)形態(tài)進(jìn)行半定量分析，利用NanoSIMS技術(shù)對(duì)礦質(zhì)元素與有機(jī)碳的結(jié)合能力進(jìn)行分析。同時(shí)，通過結(jié)合不同孔徑網(wǎng)篩和室內(nèi)盆栽試驗(yàn)，探討了植物根系及其根系分泌物對(duì)土壤活性

3、礦物形成和有機(jī)碳循環(huán)的影響，為優(yōu)化農(nóng)業(yè)的管理措施和發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。本文的主要研究結(jié)果如下:
　　1)基于江西進(jìn)賢長(zhǎng)期定位試驗(yàn)站中的旱地紅壤結(jié)果表明，長(zhǎng)期施用化肥不僅會(huì)導(dǎo)致紅壤酸化，還使土壤膠體中的可溶性有機(jī)碳減少，降低了土壤的肥力;而長(zhǎng)期施用有機(jī)肥或有機(jī)無(wú)機(jī)配施可以顯著改善紅壤的酸性，提高土壤供氮和儲(chǔ)碳的能力。長(zhǎng)期施肥的土壤pH值順序?yàn)镹PK(4.60)＜CK(5.33)＜NPKM(5.73)＜M(5.94)

4、。
　　2)研究表明，長(zhǎng)期施用化肥并不能增加紅壤中活性礦物的量和活性，而長(zhǎng)期施用有機(jī)肥或有機(jī)無(wú)機(jī)配施可以活化土壤中的鐵鋁硅礦質(zhì)元素從而提高土壤中活性礦物的含量，使其含有更高比表面、更高吸附能力的水鐵礦。同時(shí)，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥可以使有機(jī)質(zhì)中穩(wěn)定的芳香單元及取代烷烴C-C(H)轉(zhuǎn)化為活性較高的酚、醚、羰基、羧基碳C-O、C=O、COO-，加強(qiáng)有機(jī)碳與礦物的結(jié)合能力，進(jìn)而提升土壤的固碳能力。
　　3) XPS，XANES結(jié)果表明:長(zhǎng)

5、期施用有機(jī)肥的處理與長(zhǎng)期施用化肥對(duì)比，其鐵、鋁、硅元素在活性礦物中的分布都有所增加，而NanoSIMS結(jié)果進(jìn)一步表明，與施用化肥相比長(zhǎng)期施用有機(jī)肥提高了鐵鋁礦物與土壤有機(jī)碳的結(jié)合能力。
　　4)由NanoSIMS圖像可看出土壤膠體中有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體在亞微米水平上具有高度的空間異質(zhì)性。
　　5)室內(nèi)盆栽試驗(yàn)結(jié)果表明，在0.45μm篩中土壤比1000μm篩中土壤的可溶性硅的含量低，而可溶性鋁的含量增高，活性的礦質(zhì)元素(Feo、Al