施肥影響旱地紅壤中活性礦物及其固碳機制初探.pdf

1、我國紅壤地區(qū)分布廣泛，總面積達218萬平方千米，其中耕地面積占全國耕地面積的28％，但由于長期對土地的不合理利用，土壤退化問題極為嚴重。紅壤本身所具有的富鐵鋁化、酸化及抗蝕性弱等特征是決定其退化的內在原因。然而人為因素在加速土壤退化過程中的重要性越用越突出，特別是由于化肥的長期和過量施用，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中土壤有機質含量呈現(xiàn)逐步下降的趨勢。因此，提高紅壤地區(qū)土壤肥力成為一重要的課題，而提升土壤肥力的核心是提高土壤有機質的含量。
　　紅

2、壤中的鐵鋁礦物是影響土壤固碳和肥力提升的主要機制，本文以江西進賢長期定位試驗站中的旱地紅壤為研究對象，重點研究了長期施肥后土壤膠體特征:通過對其可溶性有機碳和可溶性礦質元素，以及土壤全碳和土壤活性礦物的相關性分析，利用XPS技術對土壤膠體中有機碳氮組分以及礦質元素(Al、Si)形態(tài)進行半定量分析，利用NanoSIMS技術對礦質元素與有機碳的結合能力進行分析。同時，通過結合不同孔徑網(wǎng)篩和室內盆栽試驗，探討了植物根系及其根系分泌物對土壤活性

3、礦物形成和有機碳循環(huán)的影響，為優(yōu)化農(nóng)業(yè)的管理措施和發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)提供理論依據(jù)和技術支撐。本文的主要研究結果如下:
　　1)基于江西進賢長期定位試驗站中的旱地紅壤結果表明，長期施用化肥不僅會導致紅壤酸化，還使土壤膠體中的可溶性有機碳減少，降低了土壤的肥力;而長期施用有機肥或有機無機配施可以顯著改善紅壤的酸性，提高土壤供氮和儲碳的能力。長期施肥的土壤pH值順序為NPK(4.60)＜CK(5.33)＜NPKM(5.73)＜M(5.94)

4、。
　　2)研究表明，長期施用化肥并不能增加紅壤中活性礦物的量和活性，而長期施用有機肥或有機無機配施可以活化土壤中的鐵鋁硅礦質元素從而提高土壤中活性礦物的含量，使其含有更高比表面、更高吸附能力的水鐵礦。同時，長期施用有機肥可以使有機質中穩(wěn)定的芳香單元及取代烷烴C-C(H)轉化為活性較高的酚、醚、羰基、羧基碳C-O、C=O、COO-，加強有機碳與礦物的結合能力，進而提升土壤的固碳能力。
　　3) XPS，XANES結果表明:長

5、期施用有機肥的處理與長期施用化肥對比，其鐵、鋁、硅元素在活性礦物中的分布都有所增加，而NanoSIMS結果進一步表明，與施用化肥相比長期施用有機肥提高了鐵鋁礦物與土壤有機碳的結合能力。
　　4)由NanoSIMS圖像可看出土壤膠體中有機無機復合體在亞微米水平上具有高度的空間異質性。
　　5)室內盆栽試驗結果表明，在0.45μm篩中土壤比1000μm篩中土壤的可溶性硅的含量低，而可溶性鋁的含量增高，活性的礦質元素(Feo、Al