發(fā)布時間：2017-12-09 07:40

  本文關(guān)鍵詞：不同農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物對黑土理化性質(zhì)及腐殖化特征的影響

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【摘要】：目前,我國農(nóng)業(yè)正從傳統(tǒng)的“資源-產(chǎn)品-廢棄物”的線性生產(chǎn)方式向“資源-產(chǎn)品-廢棄物-再生資源”的循環(huán)農(nóng)業(yè)方式轉(zhuǎn)變。循環(huán)農(nóng)業(yè)實質(zhì)就是將農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)和廢棄物資源化利用進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,從而實現(xiàn)高效率、低消耗、低排放的整體發(fā)展目標(biāo)。本文以廢棄物資源循環(huán)利用為指導(dǎo),選擇秸稈(農(nóng)田循環(huán))及相關(guān)廢棄物牛糞(農(nóng)牧循環(huán))和菌渣(農(nóng)菌循環(huán)),雞糞(農(nóng)禽循環(huán))和樹葉(農(nóng)林循環(huán))5種有機(jī)物料與化肥配施進(jìn)行腐解培養(yǎng)還田試驗,并以無肥處理(CK)和單施化肥處理(NPK)作為對照,重點(diǎn)對土壤化學(xué)性質(zhì)(有機(jī)碳、pH值、陽離子交換量和復(fù)合膠體電荷性質(zhì))、團(tuán)聚體組成和穩(wěn)定性、結(jié)合形態(tài)腐殖質(zhì)含量,腐殖質(zhì)元素組成以及胡敏酸結(jié)構(gòu)特征等動態(tài)變化進(jìn)行系統(tǒng)的測試與分析。采用常規(guī)測試方法和元素、紅外、核磁共振及差熱等儀器檢測相結(jié)合的方式,研究不同有機(jī)廢棄物對黑土團(tuán)聚及腐殖化特征的影響及變化機(jī)理。取得的主要結(jié)果與結(jié)論如下:1、施用有機(jī)廢棄物不同程度地增加了土壤有機(jī)碳含量,調(diào)節(jié)了土壤酸堿度(pH值)和陽離子交換性能,以及對復(fù)合體表面電荷產(chǎn)生了一定的影響。牛糞和秸稈處理在3年里能夠顯著提高土壤有機(jī)碳含量,其它3種廢棄物處理在第2年時提高幅度較大。廢棄物處理有效的改善了土壤的酸堿性能。有機(jī)廢棄物處理顯著增加了土壤的CEC以及交換性鹽基組成的含量。3年里,秸稈和菌渣處理土壤交換性H+和Al3+的含量是隨著交換性酸總量的變化而變化,而交換性酸總量和交換性H+含量以牛糞處理最高。廢棄物處理土壤復(fù)合膠體表面電荷量Q表面隨pH的增加而升高,在pH6時,牛糞和雞糞處理Q表面曲線相似且較高,秸稈和樹葉處理Q表面居中,CK與單施化肥處理Q表面的曲線大致相同且很低。與CK相比,單施化肥確實能夠略提高土壤有機(jī)碳含量,但土壤pH值逐年急劇下降,并且降低了土壤交換性Ca2+和Mg2+含量。2、施用有機(jī)廢棄物促進(jìn)了土壤團(tuán)聚體的形成,提高了團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。施用有機(jī)廢棄物能夠顯著增加土壤中大于0.25mm粒級團(tuán)聚體含量,有利于較小粒級團(tuán)聚體向較大粒級團(tuán)聚體的轉(zhuǎn)化,隨施肥時間的延長轉(zhuǎn)化幅度在機(jī)械穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量上產(chǎn)生不同的結(jié)果。機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量以大于5mm粒級為主,水穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量以1~0.5mm粒級為主。土壤團(tuán)聚體MWD和GMD值與大于0.25mm粒級團(tuán)聚體含量顯著正相關(guān)(p0.05),與分形維數(shù)D顯著負(fù)相關(guān)。大于0.25mm粒級的團(tuán)聚體含量與土壤有機(jī)碳含量正相關(guān),有機(jī)碳含量直接影響團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。牛糞和秸稈處理土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性較高;雞糞、菌渣和樹葉處理也增加了土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性,效果顯著優(yōu)于單施化肥處理。單施化肥能夠促進(jìn)土壤中大于0.25mm粒級團(tuán)聚體小幅度增加,但團(tuán)聚體粒徑指標(biāo)和分形特征計算得出土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低。3、施用有機(jī)廢棄物能夠提高土壤腐殖質(zhì)結(jié)合形態(tài)的活性。5種有機(jī)廢棄物施用后土壤松結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)含量均顯著高于單施化肥處理和CK,且逐年增加,秸稈和牛糞處理貢獻(xiàn)較大,雞糞、菌渣和樹葉處理次之;同時,廢棄物處理使松結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)的HA和FA發(fā)生顯著累積;土壤松結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)HA的芳香環(huán)縮合度變小,分子逐漸簡單化。5種廢棄物處理聯(lián)結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)含量第2年增加后第3年開始降低,有機(jī)物質(zhì)與無機(jī)膠體結(jié)合的程度以第2年為好;CK和單施化肥處理聯(lián)結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)含量3年持續(xù)降低;各處理聯(lián)結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)HA和FA含量的動態(tài)變化趨勢與聯(lián)結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)的變化情況相似;施入有機(jī)廢棄物使得聯(lián)結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)HA光密度在第3年時表現(xiàn)出差異,牛糞和菌渣處理HA的光密度變小。各處理對于穩(wěn)結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)含量的影響無明顯差異,穩(wěn)結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)中HA和FA含量也相對較穩(wěn)定,穩(wěn)結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)含量及其組成受施肥的影響較小。各施肥處理緊結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化,牛糞和雞糞處理變化幅度較大。施肥3年里,有機(jī)廢棄物處理的松/緊比值均大于CK和單施化肥處理,并隨著時間的延長差異顯著。4、施用有機(jī)廢棄物對土壤腐殖質(zhì)組成和胡敏酸結(jié)構(gòu)特征產(chǎn)生影響,且在牛糞與雞糞處理之間差異顯著。有機(jī)廢棄物處理提高了HA的N、H和O元素含量,降低C元素含量,牛糞處理表現(xiàn)出不同的結(jié)果。廢棄物處理FA的C和N元素含量提高,而O元素含量降低,牛糞和菌渣處理對FA的元素組成影響具有相似性。廢棄物處理使HMi的H元素含量降低,而O元素含量升高;HMc的H、O元素含量下降,C、N元素含量上升。施用有機(jī)廢棄物增加了土壤HA的脂族性;降低了土壤HA的芳香性。牛糞和秸稈處理土壤HA的脂肪族特性最強(qiáng),菌渣和樹葉處理居中,雞糞處理芳香性最高。單施化肥處理沒有使HA的結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化。綜上所述,農(nóng)業(yè)廢棄物經(jīng)過各種不同循環(huán)模式回歸土壤,能夠很好的改善土壤的理化性狀,提高土壤生產(chǎn)能力。
【學(xué)位授予單位】：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S153

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本文編號：1269593