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黄腐酸对三种典型障碍土壤特性和作物生长的改良

2020-12-02阅读(841)

黄腐酸对三种典型障碍土壤特性和作物生长的改良

论文摘要

黄腐酸是腐植酸中具有活力的组成部分,其分子量较小、易溶于水、抗絮凝性能好、活性官能团多,化学活性和生物活性很高,在农业上应用广泛,有较好效果。黄腐酸可以提氮、解磷、促钾,有利于提高肥料利用率,有助于促进土壤团聚体形成,改善土壤理化性质。目前关于黄腐酸的研究多集中于黄腐酸对土壤肥力的影响,而黄腐酸对土壤障碍因子的消减机制及其异源黄腐酸在土壤中的环境效应还不明确。因此,本研究利用盆栽试验,研究不同来源(植物源固体[S]、自然源液体[NL]、植物源固体[P])及不同用量(0,0.25%,0.5%)的黄腐酸对不同类型土壤(白浆土、灌漠土及沙姜黑土)有机碳组分、养分含量及团聚体稳定性的影响,并在此基础上分析了黄腐酸用量对小麦和玉米生长特性的影响,为明确黄腐酸对土壤障碍因子消减的机制提供参考。本研究主要取得如下结果:(1)不同来源黄腐酸影响沙姜黑土养分含量。施用黄腐酸显著提升沙姜黑土养分含量,但不同来源黄腐酸的提升效果存在差异。相比对照处理,NL和P黄腐酸显著提升沙姜黑土的有机质含量,而S黄腐酸效果不显著。不同来源黄腐酸对沙姜黑土有机碳组分(轻组有机碳和重组有机碳)的影响不显著,但却显著降低土壤的pH,且三种来源黄腐酸间差异不显著。施用S黄腐酸显著增加沙姜黑土中离子交换量和有效磷的含量,而NL和P黄腐酸对砂浆黑土中离子交换量和有效磷的提升作用较小。施用黄腐酸显著增加沙姜黑土中有效氮含量,且提升效果P>S>NL。NL和S黄腐酸相比对照处理,对沙姜黑土中有效钾的影响较小,但P黄腐酸却显著降低沙姜黑土中有效钾的含量。施用黄腐酸对沙姜黑土中全氮、全磷及镁的含量影响不显著,但却显著降低有机无机复合度。(2)植物源黄腐酸对不同类型土壤养分的影响存在显著差异。植物源黄腐酸对白浆土、灰漠土和沙姜黑土的有机质、有效氮、有效磷等均具有提升作用,而对有效钾、全氮和全钾具有降低效果。施用植物源黄腐酸增加白浆土pH,降低灰漠土和沙姜黑土的pH。此外,植物源黄腐酸增加白浆土和沙姜黑土的离子交换量,降低灰漠土的离子交换量。植物源黄腐酸对三种土壤的全磷影响也存在差异,提升灰漠土和沙姜黑土的全磷含量,降低白浆土的全磷量。通过对比三种土壤钙镁含量对植物源黄腐酸的响应发现,沙姜黑土和灰漠土中钙含量对植物源黄腐酸的响应强度高于白浆土,而灰漠土中镁的含量植物源黄腐酸的响应强度高于沙姜黑土和白浆土。(3)不同来源黄腐酸影响玉米和小麦的生长特性。施用S黄腐酸显著降低白浆土中玉米的直径,而NL黄腐酸显著降低灰漠土中玉米的直径。相比对照,S黄腐酸和NL黄腐酸分别增加白浆土和灰漠土中小麦的穗重,而P黄腐酸显著降低沙姜黑土中小麦的穗重。施用S黄腐酸和NL黄腐酸分别显著降低白浆土中和灰漠土中玉米的株高,但是NL黄腐酸显著增加沙姜黑土中玉米的株高。施用P黄腐酸显著降低白浆土和灰漠土中小麦的株高。施用NL黄腐酸增加白浆土中玉米的生物量,而S黄腐酸降低白浆土中玉米的生物量。相比对照处理,施用黄腐酸增加白浆土中小麦的生物量,且P黄腐酸效果显著大于S和NL黄腐酸。此外,施用黄腐酸增加玉米氮的吸收量,且白浆土中P黄腐酸的效果显著大于另外两种黄腐酸。白浆土中玉米磷的吸收量在S黄腐酸处理显著高于P黄腐酸处理。施用P黄腐酸显著降低白浆土中玉米钾的吸附量,增加灰漠土中玉米钾的吸附量。施用S黄腐酸显著增加白浆土中小麦氮吸附量,而P黄腐酸显著降低白浆土中小麦氮的吸附量。施用黄腐酸显著降低沙姜黑土中小麦的磷吸附量,且S黄腐酸的降低效果最显著。(3)不同来源黄腐酸施用改变土壤团聚体碳氮的分布。相比对照处理,P黄腐酸显著增加白浆土团聚体的平均重量直径,降低沙姜黑土团聚体的平均重量直径。不同来源的黄腐酸对三种类型的碳氮分布也产生显著影响。施用S和NL黄腐酸显著降低白浆土和灰漠土中大团聚态有机碳的含量,增加沙姜黑土中大团聚态有机碳的含量。同时,施用P黄腐酸显著增加白浆土和沙姜黑土中大团聚态氮的含量。黄腐酸对白浆土和沙姜黑土中团聚态碳和氮的影响较小,但是却显著影响灰漠土中团聚态碳氮的分布,P和NL黄腐酸显著增加灰漠土中团聚态碳氮的含量。施用P和NL黄腐酸显著增加白浆土和沙姜黑土中微团聚态碳和氮的含量。此外,对比黄腐酸对三种土壤粘粒中碳氮的影响发现,施用黄腐酸增加灰漠土和沙姜黑土中粘粒有机碳的含量,降低沙姜黑土中粘粒氮的含量。综上所知,不同来源和施用量的黄腐酸影响了土壤理化性质,其中NL和P处理显著提升土壤团聚体稳定性及养分有效性,促进作物生长,而S处理对土壤理化性质及作物生长效果较小。因此,建议施用液体黄腐酸促进土壤培肥和改善作物生长,特别针对粘性土壤。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • Abbreviations
  • Chapter 1 Introduction
  •   1.1 Cultivated land in China
  •   1.2 Humic substances and its source
  •     1.2.1 Role of humic acid and its mechanism
  •     1.2.2 Formation of fulvic acid
  •     1.2.3 Humates
  •   1.3 Influence of humic and fulvic acids on physical properties of soil
  •   1.4 Influence of humic and fulvic acids on chemical properties of soil
  •   1.5 Influence of HA/FA on soil fertility
  •   1.6 Plant response to humic and fulvic acids
  •   1.7 Research aim and purpose
  •   1.8 Research questions
  •   1.9 Objectives
  • Chapter 2 Material and methods
  •   2.1 Experimental soils
  •   2.2 Basic soil properties
  •   2.3 Experimental design
  •   2.4 Analytical methods
  •     2.4.1 Electrical conductivity and p H
  •     2.4.2 Soil organic matter
  •     2.4.3 Available nitrogen
  •     2.4.4 Available phosphorus
  •     2.4.5 Available potassium
  •     2.4.6 Exchangeable calcium and magnesium in soil
  •     2.4.7 Organic-inorganic compound and organic-inorganic composites analysis
  •     2.4.8 Plant height
  •     2.4.9 Stem diameter
  •     2.4.10 Plant biomass
  •     2.4.11 Total nitrogen content
  •     2.4.12 Phosphorus content
  •     2.4.13 Potassium content
  •     2.4.14 Water stable aggregates
  •   2.5 Statistical analysis
  • Chapter 3 Effect of fulvic acids derived from different materials on changing properties of albic black soil in the northeast plain of China
  •   3.1 Introduction
  •   3.2 Results
  •     3.2.1 Effect of fulvic acids on soil organic carbon and its labile fractions
  •     3.2.2 Effect of fulvic acids on soil chemical properties
  •     3.2.3 Effect of fulvic acids on soil exchangeable calcium and magnesium,organic–inorganic compound,and organic–inorganic complexes
  •   3.3 Discussion
  •     3.3.1 Effect of fulvic acid on soil organic carbon and organic–inorganic compounds
  •     3.3.2 Effect of fulvic acids on soil fertility
  •   3.4 Conclusion
  • Chapter 4 Effect of plant-derived fulvic acid material on the properties of albic,irrigated desert and shahjiang black soils collected from different regions of China
  •   4.1 Introduction
  •   4.2 Results
  •     4.2.1 Influence of PDL FA on soil organic carbon,and its labile fractions
  •     4.2.2 Influence of PDL FA on electrical conductivity and p H
  •     4.2.3 Influence of PDL FA on available and total nutrients of three soils
  •     4.2.4 Exchangeable calcium,magnesium,organic-inorganic degree compounds,and organic-inorganic composites
  •   4.3 Discussion
  •   4.4 Conclusion
  • Chapter 5 Influence of fulvic acids derived from different materials on the physiological characteristics,plant growth and nutrient uptake during maize-wheat production
  •   5.1 Introduction
  •   5.2 Results
  •     5.2.1 Influence of FA on maize diameter and wheat spike weight
  •     5.2.2 Influence of FA on plant height and biomass content of maize-wheat
  •     5.2.3 Influence of FA on the thousand-grain weight of maize-wheat
  •     5.2.4 Influence of FA on nutrients contents of maize
  •     5.2.5 Influence of FA on nutrients contents of wheat
  •   5.3 Discussion
  •     5.3.1 Influence of FA on plant growth characteristics of maize-wheat
  •     5.3.2 Influence of FA on nutrient contents of maize-wheat
  •   5.4 Conclusion
  • Chapter 6 Effect of organic substances and manures on soil aggregates and aggregate-associated carbon and nitrogen content of different regions soils of China
  •   6.1 Introduction
  •   6.2 Results
  •     6.2.1 Mean weight diameter and aggregates size distribution
  • 2 mm macro-aggregates fraction'>    6.2.2 Distribution of soil organic carbon and total nitrogen in>2 mm macro-aggregates fraction
  •     6.2.3 Distribution of soil organic carbon and total nitrogen in2-0.25 mm aggregates fraction
  •     6.2.4 Distribution of soil organic carbon and total nitrogen in0.25-0.053 mm micro-aggregate fraction
  •     6.2.5 Distribution of soil organic carbon and total nitrogen in silt and clay fractions
  •   6.3 Discussion
  •     6.3.1 Aggregate stability
  •     6.3.2 Distribution of carbon and nitrogen associated with aggregates
  •   6.4 Conclusion
  • Chapter 7 Conclusion
  • References
  • Acknowledgement
  • Author's Biography

    • 文章来源

    类型: 博士论文

    作者: Mahendar Kumar

    导师: 曾希柏

    关键词: 黄腐酸,土壤肥力,有效养分,植物生长特性,障碍因子

    来源: 中国农业科学院

    年度: 2019

    分类: 基础科学,农业科技

    专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,农艺学

    单位: 中国农业科学院

    分类号: S156

    DOI: 10.27630/d.cnki.gznky.2019.000050

    总页数: 94

    文件大小: 4061k

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