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

福建典型冷浸田土壤樣品中的有機(jī)碳、氮組分特點(diǎn),農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)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(duì)冷浸田改進(jìn)措施的選擇和改進(jìn)效果的評(píng)價(jià)應(yīng)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(guó)家冷浸田主要分布的7個(gè)省份冷浸田土壤樣品的養(yǎng)分特征,通過與當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)田土壤比擬,發(fā)現(xiàn)我們國(guó)家冷浸田土壤中有機(jī)質(zhì)含量總體高于高產(chǎn)田。冷浸田土壤有機(jī)質(zhì)含量高,但生產(chǎn)力水平低,除了長(zhǎng)期淹漬造成的復(fù)原性條件,能否還與土壤有機(jī)質(zhì)的組分特征有關(guān)?土壤活性有機(jī)質(zhì)是土壤中有效性較高、易被土壤微生物分解礦化、對(duì)植物養(yǎng)分供給有最直接作用的有機(jī)質(zhì);有研究表示清楚,長(zhǎng)期不施肥或單施化肥的土壤有機(jī)質(zhì)含量稍有增加,但活性有機(jī)質(zhì)下降,而施有機(jī)肥不僅增加有機(jī)質(zhì)含量,也同時(shí)增加了活性有機(jī)質(zhì)含量,講明活性有機(jī)質(zhì)一定程度上可表征土壤有機(jī)質(zhì)的品質(zhì)。微生物生物量C與水溶性C又是活性有機(jī)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(jìn)行配比照較,以厘清2種土壤在有機(jī)碳及其密切相關(guān)的有機(jī)N組分方面的差異,為今后土壤改進(jìn),乃至挑選冷浸田適宜的改進(jìn)評(píng)價(jià)指標(biāo)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(diǎn)選擇鄰近景觀單元內(nèi)的冷浸田與非冷浸田土壤樣點(diǎn)7對(duì)(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(jìn)行有機(jī)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(duì)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(jī)碳分析儀測(cè)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(cè)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(duì)浮在表層的物質(zhì)進(jìn)行抽吸,并用孔徑0.45m濾膜對(duì)上清液進(jìn)行過濾。澄清中C含量即為水溶性碳,用日本島津Shimadzu500有機(jī)碳分析儀測(cè)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(cè)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(cè)定。有機(jī)C、全N均用常規(guī)分析方式方法。用Excel和DPS進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,配對(duì)t檢驗(yàn)法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。2結(jié)果與分析2.1冷浸田與非冷浸田土壤有機(jī)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(jī)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(gè)單位,差異極顯著。從中能夠看出,冷浸田有機(jī)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(jī)C組分比擬微生物生物量C與水溶性C是有機(jī)質(zhì)的主要組分,華而不實(shí)微生物生物量是土壤物質(zhì)循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī),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(shí),冷浸田微生物生物量C變幅為27.10~173.96mgkg-1,均值比相應(yīng)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(yīng)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(jī)C的比重來看(表4),微生物生物量C/有機(jī)C比重變幅為0.92~7.67,均值比非冷浸田低17.14個(gè)千分點(diǎn);水溶性C/有機(jī)C比重變幅為3.60~12.04,均值比非冷浸田低5.95個(gè)千分點(diǎn),二者均到達(dá)顯著差異水平?！颈?】2.3冷浸田與非冷浸田土壤活性有機(jī)N組分比擬微生物生物量N與水溶性N是重要的有機(jī)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(yīng)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(yīng)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(jī)N比重變幅為2.22~13.36,均值比非冷浸田低35.09個(gè)千分點(diǎn),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(gè)千分點(diǎn),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(jī)C組分差異原因本研究表示清楚,冷浸田土壤有機(jī)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(jī)C比重均顯著低于非冷浸田。造成有機(jī)質(zhì)組分差異明顯的原因可能與土壤水分差異并導(dǎo)致物質(zhì)循環(huán)不同有關(guān)。冷浸田長(zhǎng)期淹水浸滯,水土溫度低,通透性差,不利于微生物繁衍生長(zhǎng),有機(jī)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(jī)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(jìn)水田和旱地土壤有機(jī)C的礦化,有利于養(yǎng)分的釋放,但對(duì)土壤活性有機(jī)C(可溶性有機(jī)C和微生物生物量C)無促進(jìn)甚至有抑制作用。長(zhǎng)期淹水條件下,土壤有機(jī)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(jī)C,限制了土壤生產(chǎn)力水平的發(fā)揮。因此,在改進(jìn)措施選擇上應(yīng)以促進(jìn)有機(jī)質(zhì)礦化與活化為目的,適當(dāng)降低有機(jī)質(zhì)總含量,而提高活性有機(jī)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(jìn)土壤通透,提高產(chǎn)量,其能否促進(jìn)了有機(jī)質(zhì)構(gòu)造的改善值得進(jìn)一步研究。除此之外,利用光學(xué)性質(zhì)測(cè)定腐殖質(zhì)的構(gòu)造和本性已得到應(yīng)用,鑒于冷浸田土壤有機(jī)質(zhì)的獨(dú)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(tuán)特性對(duì)進(jìn)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(jìn)質(zhì)量評(píng)價(jià)適宜指標(biāo)選擇本研究表示清楚,對(duì)冷浸田而言,土壤有機(jī)質(zhì)不是主要的肥力限制因子,而活性有機(jī)質(zhì)能夠較好地反映出冷浸田有機(jī)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(jī)質(zhì)的重要組分,微生物生物量碳/有機(jī)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(jī)質(zhì)變化的一個(gè)指標(biāo),能預(yù)測(cè)土壤機(jī)質(zhì)長(zhǎng)期變化或監(jiān)測(cè)土地退化及恢復(fù)。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(jìn)效果評(píng)價(jià)的參考指標(biāo)之一。冷浸田改進(jìn)后該指標(biāo)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(jìn)行土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)前,必須先從大量土壤理化、生物學(xué)參數(shù)中嚴(yán)格選取對(duì)土壤質(zhì)量敏感的評(píng)價(jià)參數(shù)最小數(shù)據(jù)集,因此活性有機(jī)質(zhì)組分能否最終進(jìn)入評(píng)價(jià)參數(shù)最小數(shù)據(jù)集還有待進(jìn)一步研究。以下為參考文獻(xiàn):[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(jìn)展[J].福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2018,26(4):681-685.[2]廖敏,柴娟娟,徐培智,等.我們國(guó)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(xué)報(bào),2020,26(2):284-288.[3]BLAIR,GJ,LEFROY,RDB,LISLE,L.Soilcarbonfractionsbasedontheirdegreeofoxidation,andthedevelopmentofacarbonmanagementindexforagriculturalsystems[J].AustalianJournalofAgriculturalR