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基于傅里叶红外光谱研究东北黑土开垦对土壤有机质化学结构特征的影响,探明各粒级团聚体及密度组分中有机质化学结构变化特征,为开垦黑土农田土壤有机质结构变化提供理论参考。依托中国科学院海伦农业生态试验站长期定位试验研究平台,以试验开垦前自然草地土壤为对照,选取开垦8年、没有有机物料投入的耕层(0~20 cm)土壤为研究对象,采用湿筛法、密度分组将土壤有机质分成不同组分,用傅里叶红外光谱仪测定原土及各组分有机质红外光谱,分析开垦对土壤有机质化学结构的影响。结果表明:开垦前后,有机质红外结构特征峰相似,均以多糖C—O和醇酚—OH为主。全土芳香族C C含量较开垦前显著减少4.77%,有机质稳定性下降6.32%。在>0.25 mm团聚体中芳香族C C和羰基C O相对强度较开垦前分别显著降低29.91%和27.16%,醇酚—OH相对强度显著增加15.60%;0.25~0.053 mm团聚体中,多糖C—O相对强度增加4.57%,脂肪族—CH相对强度显著减少23.85%。<0.053 mm团聚体中,脂肪族—CH相对强度显著减少16.33%。有机质游离态轻组(LF)、闭蓄态组分(OF)中多糖C—... 相似文献
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轮作对黑土团聚体有机质光谱特征的影响 总被引:2,自引:0,他引:2
《水土保持学报》2015,(6)
为研究作物轮作对黑土各粒级团聚体碳氮含量及红外光谱结构特征的影响,选取中国科学院海伦农业生态试验站长期定位试验中大豆连作(SC)、大豆轮作(当季为大豆,SR)、玉米连作(MC)、玉米轮作(当季为玉米,MR)下的土壤为样品,用湿筛法得到大团聚体(0.25mm)、微团聚体(0.25~0.05mm)和粉黏粒(0.05mm)3个粒级,并测定其碳、氮含量和红外光谱。结果表明,土壤中以大团聚体为主。轮作对各粒级团聚体含量没有影响,轮作下原土、大团聚体和微团聚体的碳、氮含量高于连作,且玉米轮作与玉米连作之间差异显著;3个粒级团聚体碳氮含量差异显著,且微团聚体中含量最高。轮作和连作下3个粒级团聚体中官能团类型一样,含量大小均为多糖中的C—O和无机物中的Si—O碳水化合物的—OH或—NH芳香族C=C自由—OH脂肪族C—H,且轮作下脂肪族、芳香族和含烷氧结构的物质高于连作,在微团聚体中表现明显,表明轮作能促进土壤稳定性结构形成,增加稳定性物质含量,有利于碳氮固定于微团聚体中,稳定并增加土壤有机质。 相似文献
3.
生物质炭与秸秆配施对紫色土团聚体中有机碳含量的影响 总被引:7,自引:2,他引:7
以油菜/玉米轮作农田生态系统为研究对象,通过田间微区试验,研究了生物质炭、秸秆(BC:8 000 kg·hm~(-2)生物质炭、CS:8 000 kg·hm~(-2)秸秆、0.5BC:4 000 kg·hm~(-2)生物质炭、0.5CS:4000kg·hm~(-2)秸秆、BC+CS:4 000 kg·hm~(-2)生物质炭+4 000 kg·hm~(-2)秸秆)与化肥配施对紫色土团聚体含量及稳定性、土壤有机碳及有机碳在各粒级团聚体中分布的影响,为合理利用有机物料及为紫色土培肥提供依据。结果表明:(1)与对照(CK)相比,秸秆、生物质炭还田(除0.5BC处理外)均能提高2 mm粒级团聚体含量,降低0.053 mm粒级团聚体含量,同时提高水稳性团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、大于0.25 mm团聚体含量(R_(0.25)),其中只有CS处理达到了显著水平,且随着秸秆施用量增加,效果越显著。CS+BC处理则能显著提高0.25~2mm粒级水稳性团聚体含量。(2)除CS处理,其他各处理较CK均能显著提高土壤总有机碳含量,其中BC和CS+BC处理分别提高了45.55%和44.45%(P0.05),效果优于单施秸秆处理,且随着生物质炭施用量的增加,土壤总有机碳呈增加趋势。对不同粒级团聚体有机碳而言,各处理的团聚体有机碳主要分布在0.053mm和2mm粒级团聚体中;BC处理较其他处理能提高土壤不同粒级团聚体有机碳含量,其次为CS+BC处理。(3)通过计算团聚体有机碳贡献率发现,各处理对土壤团聚体有机碳贡献率主要分布在0.25~2 mm和0.053 mm粒级团聚体中,其中仅CS处理显著提高了2 mm粒级团聚体有机碳贡献率,较CK提高了53.53%;CS+BC、0.5BC处理分别较CK显著提高了0.053 mm粒级团聚体有机碳贡献率,增幅为26.20%,48.63%。(4)秸秆和生物质炭还田能提高玉米和油菜的生物产量和经济产量,其中CS、BC、CS+BC效果较明显。总之,秸秆与生物质炭配施是改善紫色土结构和提升碳水平的较优培肥措施。 相似文献
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生物炭对侵蚀黑土团聚体的影响 总被引:2,自引:1,他引:1
[目的] 探讨生物炭对侵蚀黑土团聚体的修复效果,揭示生物炭对侵蚀黑土团聚体的影响机制,为修复侵蚀黑土提供科学依据。[方法] 以侵蚀黑土为研究对象,研究未剥离农田(CK)、未剥离农田施生物炭(CK+BC)、模拟侵蚀土壤(RS)、侵蚀土壤施生物炭(RS+BC)4个处理生物炭对黑土团聚体的影响。[结果] 与CK处理相比,CK+BC处理中0.25~2 mm粒级团聚体含量增加了14.01%,RS+BC处理中0.25~2 mm粒级团聚体含量比RS处理增加了12.11%,生物炭提高了团聚体的几何平均直径(GMD)和大于0.25 mm团聚体含量,增加了CK+BC和RS+BC两个处理的原土和>0.25 mm粒级团聚体中的土壤有机碳含量(SOC),GMD分别与SOC和交换性钠呈正相关和负相关,且SOC对团聚体的胶结作用大于交换性钠的分散作用,提高了侵蚀黑土团聚体稳定性。[结论] 生物炭改善黑土侵蚀后的结构,促进了土壤团聚化,对侵蚀土壤具有良好的修复作用,是修复侵蚀黑土的有效措施。 相似文献
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生物炭对豫西丘陵区农田土壤团聚体稳定性及碳、氮分布的影响 总被引:1,自引:0,他引:1
为研究生物炭对豫西丘陵地区农田土壤团聚体分布、稳定性及其碳、氮在团聚体中分布的影响,进一步探明生物炭对丘陵区农田土壤结构和养分的长期作用效果。采用田间长期定位试验,生物炭用量为0(C0),20(C20),40(C40)t/hm~2 3个处理,研究生物炭施用5年后对土壤团聚体组成及稳定性的影响,探究土壤团聚体中有机碳和全氮分布特性。结果表明:施加20,40 t/hm~2生物炭可提高0—20,20—40 cm土层的机械性0.5 mm以上粒级和水稳性0.053 mm以上粒级团聚体含量。在0—20 cm土层中,C20和C40处理下0.25 mm的机械性团聚体(DR_(0.25))分别较对照增加3.78%和6.83%,0.25 mm水稳性团聚体(WR_(0.25))分别较对照增加31.0%和49.45%,土壤不稳定团粒指数(E_(LT))分别较对照降低4.30%和6.85%,土壤团聚体破坏率(PAD)分别较对照降低9.71%和14.77%,土壤团聚体平均质量直径(MWD)分别较对照增加28.44%和45.34%,几何平均直径(GMD)分别较对照增加32.04%和54.92%。各粒级的有机碳和全氮含量随生物炭施用量的增加而增加,有机碳和全氮含量都以0.25~0.053 mm粒级最高,且0—20 cm土层的有机碳和全氮含量高于20—40 cm土层的有机碳和全氮含量;随着生物炭施用量的增加,2,2~0.25,0.25~0.053 mm粒级团聚体有机碳和全氮贡献率随之增加,而0.053 mm粒级微团聚体有机碳和全氮贡献率随之降低。总体来说,生物炭能够改善豫西丘陵地区农田土壤的团聚体结构,增加土壤大团聚体的含量,增强团聚体的稳定性,提高土壤团聚体中碳、氮含量,有利于豫西地区农田土壤肥力的保持和持续健康发展。 相似文献
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为探究生物炭对土壤腐殖质组成和团聚体特征的影响,以东北黑土区植烟土壤为研究对象,设置了3个处理,2019-2020年连续施用低量生物炭5t/hm2(C1);高量生物炭25t/hm2(C2)和不施生物炭(CK),分析了不同用量生物炭对土壤腐殖质组分及水稳性团聚体分布的影响,并利用傅里叶红外光谱(FTIR)和13C核磁共振光谱(13C-NMR)对土壤胡敏酸化学结构进行表征。结果表明:C1和C2处理分别使富里酸减少了16.90%和40.85%,胡敏酸含量显著增加了14.86%和33.78%,胡敏酸在腐殖酸中所占比例(PQ值)也显著增加;FTIR和13C-NMR分析表明,C2处理的土壤胡敏酸的2920/1620值降低了11.82%,脂族C/芳香C比值降低了13.04%,表明高量生物炭使胡敏酸芳构化程度增强,脂肪结构比例降低;生物炭的添加促使土壤大团聚体(>0.25mm)比例增加,C2处理提升大团聚体的作用更显著。结合相关性分析发现,胡敏酸含量与2~0.25mm大团聚体含量显著正相关,胡敏酸分子的脂肪族官能团特征与>2mm粒级团聚体显著正相关。此外,C1和C2处理显著提高了烟叶产量。从而表明,生物炭能提升土壤腐殖质中胡敏酸含量和结构,有利于土壤大团聚体形成,提高土壤固碳潜力,对作物有一定的增产效果。 相似文献
7.
紫云英翻压还田是南方传统稻田土壤培肥增产的主要措施。依托连续12年田间定位试验,通过设置CK(不施化肥,紫云英不还田)、单施化肥(GM0)和4个梯度的紫云英翻压量(GM1-4)处理,分析连续多年紫云英翻压还田对稻田土壤团聚体组分、团聚体中碳氮含量和储量,并通过傅里叶红外光谱测定各粒级有机官能团类型及相对含量,探讨连续多年紫云英翻压还田对土壤团聚体组分及其碳氮分布的影响。结果表明,在该土壤中粒级>2 mm土壤团聚体含量最高,占总量的61.12%~68.53%,其次是2~0.25 mm粒级团聚体。紫云英翻压还田较单施化肥处理提高了>2 mm粒级团聚体所占百分比(5.93%~9.91%)。紫云英翻压还田提高了粒级>0.053 mm团聚体中有机碳含量和各个粒级中全氮含量,其中粒级>0.25 mm团聚体的碳氮含量与紫云英翻压量之间呈现出显著正相关关系。紫云英翻压还田分别显著提高了19.42%~37.09%有机碳和22.31%~40.13%氮的总储量,其中粒级>2 mm团聚体中碳氮储量随着紫云英翻压量的增加而增加。>2 mm粒级团聚体中碳氮的分布也随着紫云英的翻压还田而增加。通过傅里叶红外光谱认为土壤各粒级团聚体中脂肪族有机碳和芳香族有机碳以及N-H官能团含量也随着紫云英翻压还田而增加,其中N-H官能团含量与紫云英翻压量之间呈现出显著的正相关关系。紫云英翻压还田同时提高了各团聚体中1 630/2 850+2 940和1 720/2 850+2 940相对比值,其中>2 mm和2~0.25 mm粒级团聚体中1 630/2 850+2 940相对强度比值与紫云英翻压量之间均呈显著性相关关系。综上,紫云英翻压还田不仅有利于改善稻田土壤团聚体组分,增加有机碳和全氮在土壤团聚体中的储存,还提高了团聚体有机碳的活性和稳定性,从而有助于提升稻田土壤肥力。 相似文献
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优化施肥方式对黄土高原新增耕地土壤有机质含量和团聚体特性的影响 总被引:1,自引:0,他引:1
[目的] 研究优化施肥对黄土高原地区新增耕地土壤质量和作物产量的影响,为新增耕地土壤建立合理的优化施肥处理和区域新造土地的健康可持续发展提供理论依据。[方法] 通过盆栽种植试验,评估有机肥处理(OF)、有机肥配施化肥处理(NP)、常规施肥处理(CF)对新增耕地土壤团聚体数量、结构稳定性、有机质含量和玉米产量的改良效应。[结果] CF处理下新整治耕地土壤有机质含量最低为7.08 g/kg,土壤水稳性大团聚含量低,结构稳定性差。与CF处理相比,优化施肥方式下的OF和NP处理显著提高了新增耕地土壤有机质含量和玉米产量(p<0.05),>0.25 mm粒级大团聚体含量和团聚体稳定性显著提升,其中OF处理对新整治耕地土壤团聚体数量和稳定性的改善效果最佳。在0—10 cm土层,OF和NP处理下土壤有机质含量分别为12.67,11.79 g/kg,比CF处理分别提高了46.2%和36.1%。OF处理下水稳性团聚体MWD,GMD,R0.25值分别比CF处理高了62.5%,21.4%和148.3%,分形维数比CF处理降低了1.7%;NP处理下水稳性团聚体MWD,GMD,R0.25值分别比CF处理高了18.8%,3.6%和40.9%,分形维数比CF处理降低了0.4%。在10—20 cm土层,OF和NP处理下土壤有机质含量、团聚体数量和结构稳定性也得到一定的提升。土壤有机质含量与团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)呈显著正相关关系(p<0.001)。[结论] 优化施肥是有利于提升新整治耕地土壤结构稳定性、保肥特性和土地生产力的有效措施。 相似文献
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生物质炭对稻田土壤团聚体稳定性和微生物群落的影响 总被引:1,自引:1,他引:0
土壤团聚体决定着土壤功能与质量,受土壤生物与非生物因素的共同作用。本文从非生物和生物学角度解析生物质炭施用对土壤团聚体稳定性的长期影响。以句容和南京两个独立施用生物质炭3年或5年后的稻田麦季土壤为研究对象,选取常规施肥(CK)和常规施肥+生物质炭(AB)处理,利用湿筛法获得不同粒级土壤团聚体,并测定其中有机碳(SOC)、全氮、全磷含量,同时采用定量PCR技术测定土壤微生物(细菌、真菌、丛枝菌根真菌、古细菌和放线菌)丰度。结果表明:句容和南京土壤AB处理生物质炭原位老化后,大团聚体比例(R>0.25)和土壤田间持水量显著增加,平均重量直径和几何平均直径表现出增加趋势(P>0.05);土壤团聚体养分含量(SOC、全磷)和土壤微生物丰度发生显著变化。与对照处理相比,句容和南京老化生物质炭处理的土壤大团聚体比例分别显著增加93.0%和61.5%,0.002~0.053 mm和<0.002 mm粒级团聚体均呈减少趋势;句容和南京土壤AB处理全土SOC含量分别显著增加26.3%和26.9%,大团聚体中SOC含量分别显著增加72.4%和52.3%,微团聚体中SOC含量分别显著增加20.8%和30.0%,全土真菌丰度显著增加;南京土壤全磷含量显著增加25.4%,丛枝菌根真菌和古细菌丰度也呈增加趋势(P>0.05)。由相关性分析可知,土壤团聚体平均重量直径与大团聚体比例、SOC含量、真菌和丛枝菌根真菌丰度极显著正相关(P<0.01),与全磷含量和古细菌丰度显著正相关,相关系数分别为0.641和0.646。综上所述:生物质炭可以改善土壤pH值,田间持水量等理化性质,增加稻-麦轮作麦季土壤0.25~2 mm大团聚体比例和碳、磷含量,增加土壤真菌、丛枝菌根真菌和古细菌丰度,提高土壤团聚体稳定性,具有持续性。 相似文献
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秸秆和生物炭还田对棕壤团聚体分布及有机碳含量的影响 总被引:4,自引:0,他引:4
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【目的】以酿酒废弃物(酒糟)为原料热解制备可燃气体和生物炭,研究生物炭对土壤及作物产量的影响,为酒糟的无害化处理与资源化利用,以及合理施用生物炭提供理论依据。【方法】利用电子显微镜观察比较400°C、480°C和600°C裂解得到的生物炭表面结构,分析其理化性质。在四川泸州设置油菜–高粱轮作田间试验,研究不施肥(CK)、单施化肥(CF)和化肥与生物炭配施(CF+BC)处理的作物产量和土壤理化性质及生物学性状。【结果】在480°C热裂解条件下,酒糟生物炭的表面孔隙结构最佳,pH 10.1,阳离子交换较大(33.41cmol/kg),保蓄了较多的碳、氮、磷、钾,理化性质最优。在CF+BC处理中,田间土壤碳含量增加,土壤微生物生物量碳氮提高,蔗糖酶和磷酸酶活性及有效氮、磷、钾含量显著高于或相似于CF,说明部分生物炭能被微生物利用,促进其生长繁殖,增强土壤酶活,提高土壤养分的生物有效性。与单施化肥相比,化肥配施生物炭使油菜和高粱产量分别增加9.3%和9.5%,油菜磷和钾的经济效率分别提高15.1%和30.7%。【结论】采用480℃低温热裂解制备的酒糟生物炭理化性质优良,与化肥配施有利于提高油菜... 相似文献
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减氮条件下生物炭对甜菜盐碱胁迫的缓解效应 总被引:1,自引:0,他引:1
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长期不同量秸秆炭化还田下水稻土孔隙结构特征 总被引:1,自引:0,他引:1
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连续施用土壤改良剂对砂质潮土团聚体及作物产量的影响 总被引:2,自引:0,他引:2
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施用小麦秸秆或其生物炭对烟田土壤理化特性及有机碳组分的影响 总被引:2,自引:0,他引:2
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生物质炭对黄瓜连作土壤理化性状、酶活性及土壤质量的持续效应 总被引:2,自引:0,他引:2
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连续施用生物炭对棕壤磷素形态及有效性的影响 总被引:5,自引:1,他引:4
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