福建典型冷浸田土壤樣品中的有機碳、氮組分特點,農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學論文

福建典型冷浸田土壤樣品中的有機碳、氮組分特點,農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學論文冷浸田是福建省主要的一種中低產(chǎn)田類型,以水冷土溫低、土體潛育、構(gòu)造不良、有毒物質(zhì)多、產(chǎn)量低等為主要特征。而對冷浸田改進措施的選擇和改進效果的評價應基于充分了解冷浸田土壤與同一單元景觀內(nèi)非冷浸田土壤的本質(zhì)屬性基礎(chǔ)上。廖敏等分析了我們國家冷浸田主要分布的7個省份冷浸田土壤樣品的養(yǎng)分特征,通過與當?shù)馗弋a(chǎn)田土壤比擬,發(fā)現(xiàn)我們國家冷浸田土壤中有機質(zhì)含量總體高于高產(chǎn)田。冷浸田土壤有機質(zhì)含量高,但生產(chǎn)力水平低,除了長期淹漬造成的復原性條件,能否還與土壤有機質(zhì)的組分特征有關(guān)?土壤活性有機質(zhì)是土壤中有效性較高、易被土壤微生物分解礦化、對植物養(yǎng)分供給有最直接作用的有機質(zhì);有研究表示清楚,長期不施肥或單施化肥的土壤有機質(zhì)含量稍有增加,但活性有機質(zhì)下降,而施有機肥不僅增加有機質(zhì)含量,也同時增加了活性有機質(zhì)含量,講明活性有機質(zhì)一定程度上可表征土壤有機質(zhì)的品質(zhì)。微生物生物量C與水溶性C又是活性有機質(zhì)的重要組分。為此,本研究通過采集福建典型冷浸田的土壤樣品,并與鄰近景觀單元內(nèi)的非冷浸田土壤樣品進行配比照較,以厘清2種土壤在有機碳及其密切相關(guān)的有機N組分方面的差異,為今后土壤改進,乃至挑選冷浸田適宜的改進評價指標的選擇提供根據(jù)。1材料與方式方法2018年水稻冬閑期,在福建閩侯、浦城、建甌、尤溪、上杭、建寧6縣(市)調(diào)查地點選擇鄰近景觀單元內(nèi)的冷浸田與非冷浸田土壤樣點7對(表1),二者土壤發(fā)生背景(地形、母質(zhì)等)基本一致,分別采取0~20cm耕層土壤進行有機C、全N、微生物生物量C、微生物生物量N、水溶性C、水溶性N分析,并通過配對法比擬二者差異性?！颈?】微生物生物量C參照魯如坤等方式方法,即用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法,浸提液都用日本島津Shimadzu500有機碳分析儀測定。熏蒸殺死的微生物中C,被K2SO4所提取的比例取0.38。水溶性C測定方式方法:稱取20g新鮮土樣放入100mL塑料離心管中,參加50mL蒸餾水,在振蕩器中振蕩1h;并以5000rmin-1離心15min,對浮在表層的物質(zhì)進行抽吸,并用孔徑0.45m濾膜對上清液進行過濾。澄清中C含量即為水溶性碳,用日本島津Shimadzu500有機碳分析儀測定。土壤微生物生物量N樣品前處理同土壤微生物生物量C方式方法,浸提后的水溶液用Shimadzu500測定,熏蒸殺死的微生物中的氮被K2SO4所提取的比例取0.45。水溶性N樣品前處理同水溶性C方式方法,浸提后的水溶液用日本島津Shimadzu500測定。有機C、全N均用常規(guī)分析方式方法。用Excel和DPS進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,配對t檢驗法進行差異顯著性檢驗。2結(jié)果與分析2.1冷浸田與非冷浸田土壤有機C與全N含量比擬從表2能夠看出,具有類似發(fā)生背景構(gòu)成的冷浸田土壤有機C含量變幅為18.97~29.87gkg-1,均值較非冷浸田提高22.1%,差異顯著;冷浸田土壤全N含量變幅為2.01~2.90gkg-1,均值比非冷浸田提高15.5%,但差異不顯著;從C/N來看,冷浸田土壤C/N變幅為8.78~10.90,均值較非冷浸田提高0.56個單位,差異極顯著。從中能夠看出,冷浸田有機質(zhì)含量高,講明增產(chǎn)潛力大,有別于一般中低產(chǎn)田土壤特征?！颈?】2.2冷浸田與非冷浸田土壤活性有機C組分比擬微生物生物量C與水溶性C是有機質(zhì)的主要組分,華而不實微生物生物量是土壤物質(zhì)循環(huán)的發(fā)動機,是土壤肥力、健康狀況早期變化的指示器。由表3可知,冷浸田土壤微生物生物量C與水溶性C含量均顯著或極顯著低于非冷浸田,華而不實,冷浸田微生物生物量C變幅為27.10~173.96mgkg-1,均值比相應的非冷浸田降低74.7%,水溶性C變幅為104.28~359.81mgkg-1,均值比相應的非冷浸田降低23.7%?！颈?】從土壤微生物生物量C與水溶性C占總有機C的比重來看(表4),微生物生物量C/有機C比重變幅為0.92~7.67,均值比非冷浸田低17.14個千分點;水溶性C/有機C比重變幅為3.60~12.04,均值比非冷浸田低5.95個千分點,二者均到達顯著差異水平。【表4】2.3冷浸田與非冷浸田土壤活性有機N組分比擬微生物生物量N與水溶性N是重要的有機N的重要組分。由表5可知,冷浸田土壤微生物生物量N變幅為6.01~28.85mgkg-1,均值比相應的非冷浸田降低78.4%,差異極顯著;水溶性N變幅為5.67~13.28mgkg-1,較相應的非冷浸田降低20.0%,但差異不顯著?！颈?】從土壤微生物生物量N與水溶性N占全N的比重來看(表6),微生物生物量N/有機N比重變幅為2.22~13.36,均值比非冷浸田低35.09個千分點,差異極顯著;水溶性N/總N比重變幅為2.07~6.00,均值比非冷浸田低1.75個千分點,但差異不顯著?！颈?】3討論與結(jié)論3.1冷浸田與非冷浸田有機C組分差異原因本研究表示清楚,冷浸田土壤有機C含量/N顯著高于非冷浸田,但冷浸田土壤微生物生物量C與水溶性C組分及二者占有機C比重均顯著低于非冷浸田。造成有機質(zhì)組分差異明顯的原因可能與土壤水分差異并導致物質(zhì)循環(huán)不同有關(guān)。冷浸田長期淹水浸滯,水土溫度低,通透性差,不利于微生物繁衍生長,有機質(zhì)累積而礦化緩慢。以往研究也表示清楚,同一類型濕地沉積物剖面有機碳與水分含量之間為極顯著相關(guān)關(guān)系。在一定水分范圍內(nèi)(水田:45%~90%田間飽和持水量;旱地:45%~75%田間飽和持水量),提高含水量能夠促進水田和旱地土壤有機C的礦化,有利于養(yǎng)分的釋放,但對土壤活性有機C(可溶性有機C和微生物生物量C)無促進甚至有抑制作用。長期淹水條件下,土壤有機質(zhì)中易于變化的構(gòu)造逐步趨于老化,成為穩(wěn)定性的有機C,限制了土壤生產(chǎn)力水平的發(fā)揮。因此,在改進措施選擇上應以促進有機質(zhì)礦化與活化為目的,適當降低有機質(zhì)總含量,而提高活性有機質(zhì)組分含量。采取開溝排水、水旱輪作、壟畦栽培等措施,一定程度上可促進土壤通透,提高產(chǎn)量,其能否促進了有機質(zhì)構(gòu)造的改善值得進一步研究。除此之外,利用光學性質(zhì)測定腐殖質(zhì)的構(gòu)造和本性已得到應用,鑒于冷浸田土壤有機質(zhì)的獨特性,開展利用紅外光譜等研究冷浸田土壤腐殖質(zhì)的分子量、芳香化及主要官能團特性對進一步揭示冷浸田低產(chǎn)的本質(zhì)屬性具有重要意義。3.2冷浸田改進質(zhì)量評價適宜指標選擇本研究表示清楚,對冷浸田而言,土壤有機質(zhì)不是主要的肥力限制因子,而活性有機質(zhì)能夠較好地反映出冷浸田有機質(zhì)的品質(zhì),其較低的含量一定程度上顯示出肥力障礙特征。另有研究表示清楚,作為活性有機質(zhì)的重要組分,微生物生物量碳/有機碳(Cmic/Corg)比值能夠作為反映因土壤管理措施變化而造成有機質(zhì)變化的一個指標,能預測土壤機質(zhì)長期變化或監(jiān)測土地退化及恢復。能夠考慮用冷浸田土壤微生物生物量C或水溶性C作為冷浸田改進效果評價的參考指標之一。冷浸田改進后該指標的提升反映出冷浸田土壤障礙削減與向較高肥力的方向演化,但進行土壤質(zhì)量評價前,必須先從大量土壤理化、生物學參數(shù)中嚴格選取對土壤質(zhì)量敏感的評價參數(shù)最小數(shù)據(jù)集,因此活性有機質(zhì)組分能否最終進入評價參數(shù)最小數(shù)據(jù)集還有待進一步研究。以下為參考文獻:[1]李清華,王飛,何春梅,等.福建省冷浸田構(gòu)成、障礙特性及治理利用技術(shù)研究進展[J].福建農(nóng)業(yè)學報,2018,26(4):681-685.[2]廖敏,柴娟娟,徐培智,等.我們國家主要低產(chǎn)水稻田-冷浸田養(yǎng)分障礙因子特征分析[J].水土保持學報,2020,26(2):284-288.[3]BLAIR,GJ,LEFROY,RDB,LISLE,L.Soilcarbonfractionsbasedontheirdegreeofoxidation,andthedevelopmentofacarbonmanagementindexforagriculturalsystems[J].AustalianJournalofAgriculturalR