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提高土壤有機質的方法范文1
關鍵詞:土壤有機質;耕地;調查
中圖分類號:S158文獻標識碼:A
研究區域位于麒麟區三寶鎮,海拔1 860m,年平均氣溫14.6℃,年平均降水量800mm,適宜種植水稻、玉米、烤煙、蠶豆等農作物?,F有耕地54hm2;有林地156hm2。2009年全村經濟總收入1 699萬元,農民人均純收入4 605元,主要以種植業為主。土壤有機質是土壤中各種營養元素特別是氮、磷的重要來源,且含有刺激植物生長的胡敏酸類等物質,又是土壤中異養型微生物的必不可少的碳源和能源物質。由于它具有膠體特性,能吸附較多的陽離子,因而使土壤具有保肥力和緩沖性,它還能使土壤疏松和形成團粒結構,從而改善土壤的物理性。一般來說,土壤有機質含量的多少,是土壤肥力高低的一個重要指標,所以測定一定區域耕地有機質含量對于了解耕地土壤肥力狀況有著重要的意義。筆者對張家營土壤有機質含量開展調查研究,并提出改良措施,以期為該地土壤可持續發展提供科學依據。
1材料與方法
1.1土壤樣品采集
采取一定深度(0~30cm)的耕層土壤,取樣呈“S”形布點。選點后進行土壤采樣標簽的填寫并編號,同時各采樣點視情況采集多分樣品。將各樣點所取土樣均勻混合,用四分法逐次棄去多余部分,最后將剩余的1kg左右平均樣品裝入樣袋,填寫標簽,帶回室內待進一步處理。采樣的同時對農戶進行訪談,記錄其有關土地利用情況、種植制度、施肥狀況、水利設施、灌溉水源、灌溉制度、平均單產等。
1.2分析方法
有機質采用重鉻酸鉀容量法。
采樣點數據做插值分析后生成耕地地力評價綜合表,按照耕地地力評價土壤養分豐缺分級標準,統計各區間面積及相應比例。
2結果與分析
2.1區內土壤有機質描述性統計分析
對實驗結果統計、處理后,土壤有機質含量均值為4.51622,中位數(為4.55136,最小值1.479192,最大值8.192448,調查區內農業發展有明顯優勢。分析數據表明區內耕地土壤有機質含量豐富。其中含量最高的點在ZJY-10,含量最低的為ZJY-4,從總體分布看ZJY-1-2-3-4含量偏小,而其他的相對較高。編號為ZJY-1到ZJY-4為有一定坡度的山地,對耕地的投入較少。而ZJY-5到ZJY-11為較平坦的耕作歷史較長的耕地,農民投入的精力和時間較多。較高的原因在于這一帶耕作歷史久遠、農家肥施用較普遍,同時也是施用有機肥能提高土壤有機質的一個很好的佐證。
2.2區內土壤有機質豐度分析
區域內耕地土壤有機質含量普遍較高。含量為豐富的占61%,較豐富占18%,中等的占12%,較缺的占9%,缺的為0%。說明本區內耕地土壤有機質含量總體較高,能為農業生產提供較好的土壤基礎。區內土壤有機質含量總的可以概括為總體含量豐富,很小部分缺乏,還有提升的空間,應當繼續保持原來豐富的積極改善中等和缺乏的耕地,使耕地更好的為當地農民服務。
2.3區內土壤有機質差異分析
在Excel的分析工具庫提供了繪制直方圖(Histogram)的功能,Excel所繪制的直方圖實際上就先對數據進行分組,然后根據分組資料繪制的條形圖?!⊥ㄟ^分析可知區內耕地土壤有機質總體水平較高,但區域內部有較大的差異。最高與最低相差很大,最高的為8.19%,最低為1.48%。由于研究區域范圍較小,區內氣候、地形差異不大,主要原因可以歸為母質、生物及人為因素的影響。同時在小范圍內也有較大的差異,例如:在ZJY-10的采樣點采集的3份樣品ZJY-J-1、ZJY-J-2、ZJY-J-3的土壤有機質含量分別為5.35%、3.07%、8.19%。導致這種很小范圍內的差異的根本原因是人為因素,例如種植的農作物不同、施加的肥料不同等。
3改良措施
3.1增施有機糞肥
有機肥對土壤提供土壤微生物活動所需的碳素和能量;提供植物生長所需的礦質養分;促進土壤養分的有效化;提高土壤的保肥供肥性和酸堿緩沖性;改善土壤的物理性狀的有很好的作用。有機肥料是指利用各種有機物質,就地積造成或直接耕埋施用的一種自然肥料。從有機肥源來看大致可分為三大類。
3.1.1基本資源,例如:糞尿、秸稈、綠肥、餅肥;
3.1.2派生資源,如:廄肥、堆漚肥、草木灰、沼氣肥等;
3.1.3可以利用資源,如:塘泥、河泥、泥炭、城鎮垃圾、污水、污泥、等。在現代農業中有機肥在土壤培肥以及有機田改造中發揮著重要的作用。建議農戶結合實際,在現有基礎上增施有機糞肥。
3.2推行秸稈還田
研究表明,秸稈直接還田比施用等量的漚肥效果更好。而且秸稈還田簡單易行,通過對一些資料的概括認為在該區較適用的還田模式有小麥秸稈(+腐熟劑)腐熟還田模式以及玉米秸稈機械粉碎(+腐熟劑)直接還田模式,該法是提升土壤有機質的有效途徑,更是可持續農業發展的必然選擇。此外還有一定的水稻種植,所以水稻秸稈直接還田、稻草造肥還田、高茬還田、施用顆粒生物有機肥均可有效提升水稻土壤有機質,其中以稻草造肥還田提升效果最好,并且促早熟、提升有機質、增產增效均以施用顆粒生物有機肥為最佳。
3.3糧肥輪作、間作
糧肥輪作、間作是在從事生產的同時提升有機質的有效方法。連作導致土壤養分失衡、土壤酶活性降低、微生態環境惡化,致使土地可持續利用能力下降,從而影響了作物的產量與品質。為避免這些連作障礙的發生,常通過輪套作來減輕土傳病害,提高產量。合理的栽培方式有利于維持土壤微生物的多樣性及活性,并可抑制在單一栽培系統中易繁衍的有害微生物,提高作物產量。輪作可以提高地力及土壤酶活性,從而提高作物產量。輪套作提高作物產量的相關報道很多。實行糧肥輪作、間作制度,不僅可以保持和提高有機質含量,而且可以改善土壤有機質的品質。
3.4栽培綠肥
綠肥就是綠色青嫩的植物,在一定的生育時期直接翻壓到地里或收割下來經過堆漚后再用來作為肥料用的稱之為綠肥。種植綠肥作物可增加土壤有機質提高土壤肥力。改良土壤理化性質,尤其是針對低產田的改良效果極佳。綠肥作物中氮、磷、鉀的平均含量為6.03%左右。養分含量豐富,綠肥在土壤微生物作用下,除可釋放大量養分外,還可合成一定的腐殖質。種植并施用綠肥是提升土壤有機質含量的重要手段。在調查過程中一看到一些藍花苕種植,但面積很小。張家營比較適宜種光葉紫花苕和藍花子,對土壤的要求不嚴格,耐瘠性也很強,一般在較貧瘠的土壤上種植,也能收到較高的草、種產量。
3.5發展商品有機肥
商品有機肥以畜禽糞便為主要原料,經高溫發酵、腐熟、除臭等無害化處理后按照國家標準制成的有機肥料,其氮、磷、鉀總養分大于5%,有機質含量大于30%,它不僅適用于水稻、小麥、玉米、油菜等大田作物,而且更適用于蔬菜、瓜果、林果、花卉等園藝植物和其它經濟作物。商品有機肥具有普通農家肥不具備的優點,其含量高、使用方便、干凈衛生、效果好,是培肥地力的首選,隨著國家對商品有機肥的重視,將來的補貼面積和推廣力度將有很大提高。施用商品有機肥和農家肥一方面可提高土壤有機質,培肥土壤,減少化肥使用,保護生態環境,另一方面可加快畜禽糞便無害化處理和資源化利用,促進山區環境治理,是加快社會主義新農村建設的一項創新和惠農舉措,達到農牧結合、互為促進的效果。
4結論
根據土壤有機質分級標準的劃分,張家營土壤有機質含量較為豐富,土壤有機質含量變幅為1.48~8.19g/kg。為了更進一步利于該地的農業發展,首先在提高土壤生產力的同時應保證土壤性能的良性發展,應對當前耕層土壤有機質的提升制定針對性的對策。土壤有機質的提升是長期的過程,所以,在今后的農業生產中應加強配方施肥,正確、合理使用綠色天然有機肥料,采取平衡施肥技術,測土、配方、供肥、施用于一體,利用各種途徑增施有機肥,促進土壤生態向良性方向發展。特別要注重有機肥與其他肥料的配合使用,確保生態平衡,達到生態效益和經濟效益并重的目的。
參考文獻
提高土壤有機質的方法范文2
關鍵詞:土壤養分;有機質:氮素;煙區;攀枝花市
中圖分類號:S158 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2016)09-2195-03
土壤肥力是土壤供應和協調植物生長的能力,是土壤物理、化學和生物學性質的綜合反映。土壤有機質具有提供養分、促進土壤團粒結構形成、改善土壤物理性狀、增強土壤保肥性和緩沖性等作用,是土壤肥力的核心指標,有機質的高低可以直接反映土壤肥力的優劣。氮素是植物必需的大量營養元素之一,是構成一切生命體的重要元素,土壤氮素含量是土壤肥力的重要指標。四川省攀枝花市是全國優質烤煙重點發展新區之一。2009-2010年,攀枝花市煙區啟動了一次全面的土壤普查,其普查結果直接決定了后來的施肥調控策略,經過5年的連續施肥后,土壤養分狀況變化如何,本研究以5年前的調查為基礎,通過取樣分析5年來土壤養分變化狀況,并提出合理化建議。
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材料與方法
1.1 樣品采集
根據2009-2010年土壤樣品采集GPS定位資料,2015年3月(尚未施用底肥,并避開雨季)在攀枝花市仁和區、米易縣、鹽邊縣共采集土壤樣品170份,其中仁和區85份,米易縣49份,鹽邊縣36份。取耕層0-20cm土壤,同一取樣單元內每8個點左右的土樣構成一個1kg的混合土樣。田間土樣經登記編號后進行預處理,風干、磨細、過篩、混勻,裝瓶后備用。
1.2 測定方法與數據來源
有機質含量采用重鉻酸鉀外加熱法測定,堿解氮采用堿解擴散法測定。其他數據來源于2009-2010年取樣測定且已發表或未發表的相關資料。通過EXCEL和SPSS統計相關指標。
2 結果與分析
2.1 有機質含量現狀與變化
有機質直接影響土壤的物理、化學及生物性質,是衡量土壤肥力高低的重要指標,也是農業可持續發展的重要因素。由表1可知,攀枝花市煙區土壤有機質變幅為4.2-39.0g/kg,平均20.0g/kg,變異系數為41.4%。與2009-2010年土壤調查數據相比,全市土壤有機質明顯降低,降低幅度達到23.0%,年均下降4.6%。從3個產區看,米易縣土壤有機質含量最高,仁和區有機質含量最低,與2009-2010年相比,米易縣煙區土壤有機質含量提高了14.9%,而仁和區煙區和鹽邊縣煙區土壤有機質含量則分別降低了39.0%和22.4%,年均分別降低了7.8%和4.5%。從變異系數看,與2009-2010年相比,3個產區有機質變異系數均降低,尤其是仁和產區和米易縣產區變異系數大幅度降低,這可能與取樣量小有關系,也可能是由于土壤有機質含量降低所致,如2009-2010年結果表明。仁和區和鹽邊縣分別有超過8%和10%的土壤樣本有機質含量分別高于30g/kg和40g/kg,而本次調查顯示,在用3倍標準差法排除異常值后,沒有一個土樣有機質含量高于35g/kg。
從有機質分布范圍看,全市有超過54.71%的土壤有機質含量低或極低,適宜土壤比例僅為31.18%(表2)。從地區看,仁和區和鹽邊縣分別有76.48%和58.34%的土壤有機質含量低或極低,而米易縣僅有14.58%的土壤有機質含量低。不同煙區土壤有機質升高或降低與當地的施肥水平、肥料結構有很大關系,米易縣煙區在施肥方面可能不僅注重商品有機肥施用,也可能有大量秸稈還田,而仁和區和鹽邊縣煙區可能在秸稈還田方面有所欠缺。
2.2 堿解氮含量現狀與變化
堿解氮能夠較靈敏地反映土壤氮素動態和供氮水平,其在土壤中的含量與后作產量及吸氮量高度相關。攀枝花市煙區土壤堿解氮變幅為29.2-255.0mg/kg,平均105.6mg/kg,變異系數為42.2%。與2009-2010年土壤調查數據相比,全市土壤堿解氮稍有降低,降低幅度達到9.5%,年均下降1.9%。從3個產區看(表1)。米易縣土壤堿解氮含量最高,遠高于仁和區和鹽邊縣。與2009-2010年相比,米易縣煙區土壤堿解氮大幅度提高(增幅為26.5%)。鹽邊縣煙區則大幅度降低(降幅為21.6%),仁和區煙區堿解氮含量下降11.0%。從變異系數看,與有機質變化基本一致,與2009-2010年相比,3個產區堿解氮變異系數均降低,其原因可能與有機質一樣,與樣本量較小有關系。
從堿解氮分布情況看(表3),攀枝花市煙區土壤堿解氮大部分含量適宜或偏低,有利于施肥調節,僅有15.48%的土壤堿解氮含量偏高。從不同煙區看,米易縣煙區土壤堿解氮含量普遍較高,而仁和區則有近1/3土壤堿解氮含量較低,同時有近60%土壤較適宜,鹽邊縣煙區則較為分散,變異系數大。3個煙區土壤堿解氮變化趨勢與有機質一致,其原因也應該一致。
2.3 分區相關分析及施肥意見
由于攀枝花市煙區土壤類型復雜多樣,取樣范圍又相對集中,因此對不同煙區土壤有機質和堿解氮含量進行分類比較,以便對施肥調整建議有更好的針對性。
2.3.1 仁和區煙區 仁和區煙區取樣主要集中在大龍潭和平地兩個地方,且以紅壤為主,因此對兩個地方土壤進行分類統計,結果見表4。由表4可知,平地煙區土壤有機質含量高于大龍潭,平均高幅為5.9%,堿解氮含量則基本一致:平地煙區土壤有機質變異系數高于大龍潭,而堿解氮則低于大龍潭。仁和區煙區土壤有機質含量屬于低含量范疇,堿解氮含量屬于適宜范疇?;跓煵輰Φ实拿舾行?,在施肥上應該注意氮肥控施,在培肥土壤上應該注意加大秸稈還田、種植綠肥以及施用商品有機肥等措施,著重提高土壤有機質。
2.3.2 米易縣煙區 米易縣煙區樣本主要集中在普威鎮,在分類比較時以土壤類型進行區分。土壤數據結果(表5)表明,紫色土的有機質、堿解氮含量分別比紅壤高出29.9%和26.9%,明顯高于紅壤,且由于紫色土樣本量高于紅壤,因此總體樣品結果與紫色土接近。其他類型土壤樣本過小,未作統計??傮w上看,米易縣煙區土壤有機質含量屬于適宜范疇。堿解氮含量屬于豐富范疇,在施肥上應該注意嚴格控制氮肥,通過使用有機物料提高土壤有機質含量。
2.3.3 鹽邊縣煙區 鹽邊縣煙區土壤數據(表6)表明,和愛煙區和新九煙區土壤有機質、堿解氮含量明顯高于紅格煙區,紅格煙區土壤有機質與堿解氮含量明顯偏低:變異系數表明,3個煙區有機質與堿解氮含量均屬于中等變異。在施肥上應該注意,和愛和新九煙區應加大秸稈還田等措施以提高土壤有機質:紅格煙區在加大秸稈還田等措施的同時,在可控范圍內提高氮肥用量。
3 結論
提高土壤有機質的方法范文3
關鍵詞: 獼猴桃; 土壤養分; 果實品質; 多元分析
中圖分類號:S663.4 文獻標志碼:A 文章編號:1009-9980?穴2012?雪06-1047-05
獼猴桃系獼猴桃科(Actinidiaceae)獼猴桃屬(Actinidia)植物,是原產我國的野生木質藤本果樹[1]。獼猴桃果實營養豐富,風味獨特,適宜鮮食與加工,經濟價值高,當今已被國際上譽為“水果之王”。目前,江西省奉新縣獼猴桃主栽品種為‘金魁’?!鹂珊笔∞r業科學院果樹茶葉研究所實生育種而成,屬美味獼猴桃(Actinidia deliciosa)。
土壤是獼猴桃生產的基礎,土壤理化性狀水平直接影響到樹體的生長、果實品質和果園的可持續發展。國內外果樹工作者在土壤營養與果實品質的關系[2-9]方面做了大量研究。在國內獼猴桃方面,前人的研究僅局限于對土壤養分的分析[10]、土壤營養與產量[11]或土壤養分中單因素與果實品質[12-13]的關系。據此,我們通過對江西省獼猴桃主產區奉新縣15個‘金魁’獼猴桃園土壤養分與果實品質的調查,應用典型相關分析和線性回歸分析等方法,探討土壤養分與果實品質的多元關系,找出影響果實品質的主要土壤理化因子,為指導果園科學施肥以及優質高效獼猴桃園建設與栽培管理提供理論依據。
1 材料和方法
試驗材料采自江西省獼猴桃主產區奉新縣15個‘金魁’獼猴桃果園,8 a生,水平大棚架,株行距4 m×5 m,試驗地面積分別約1 hm2。果園土壤類型為第四紀紅壤,土壤質地為輕壤土,15個獼猴桃園的氣候環境條件基本一致。
2011年9月進行‘金魁’獼猴桃土樣采集,在每個獼猴桃園隨機選取3株樹(3次重復),每株為1個取樣小區,在每株樹的東、西、南、北4個方位以樹體主干為中心離其1.0~1.2 m處用土鉆采集0~40 cm層次的土壤,棄去植物殘體后,均勻混合成一個樣品,取1~2.0 kg樣品裝入無菌密封袋帶回實驗室分析,土壤容重的測定使用環刀進行取樣。有機質采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法,速效氮采用堿解擴散法,速效磷采用碳酸氫鈉浸提鉬銻抗比色法,速效鉀采用醋酸銨浸提火焰光度法,有效鈣、鎂、錳、鋅采用原子吸收分光光度法測定,有效硼采用姜黃素比色法測定,土壤pH采用電位計法[14]。
‘金魁’獼猴桃果實生理成熟期(可溶性固形物含量達6.6%)采集果樣,分別在土壤取樣樹體中上部東、南、西、北隨機采集獼猴桃果實樣品50個,帶回實驗室后立即用電子天平測定單果質量。當果實硬度達到1.0~1.2時測定果實內在品質指標。GY-1型果實硬度計測量果實硬度,可溶性固形物用ATAGO(PAL-1)手持數顯式糖度計測定,采用蒽酮比色法測定果實總可溶性糖,采用NaOH中和滴定法測定果實可滴定酸含量[15]。采用Excel和SAS軟件對土壤理化性狀和果實品質數據進行統計分析。
2 結果與分析
2.1 果園土壤理化性狀和果實品質基本狀況
表1是奉新縣‘金魁’獼猴桃園土壤理化性狀調查數據。從土壤養分分析,奉新縣‘金魁’獼猴桃園土壤平均有機質為16.02 g·kg-1,有效鈣為704.14 mg·kg-1。不同果園之間鈣肥的施用水平存在較大差異(STD=403.24),土壤平均pH為6.11。奉新縣‘金魁’獼猴桃園土壤平均有機質、有效鈣含量處于中等水平,速效磷、有效錳、有效鋅含量偏低,土壤平均pH符合新西蘭優質高產獼猴桃園要求。奉新縣‘金魁’獼猴桃園在今后的土壤管理中應加強有機肥與鈣的施用,注意微量元素的平衡施用。從‘金魁’獼猴桃果實品質數據(表2)分析,獼猴桃果實品質各項指標平均值勻達到商品果要求。
2.2 果園土壤理化性狀和果實品質因子的相關性分析
果園土壤養分含量與樹體生長、產量增加和品質提高有密切關系,土壤物理性狀通過影響根系活力來影響樹體對養分的吸收。從表3可看出,有機質除與有效錳外均呈正相關,其相關系數較大的為速效磷(0.643 8)、有效鈣(0.616 5)、有效鋅(0.646 0)、有效硼(0.829 4)、pH(0.721 3),說明提高土壤有機質的含量可以增加各養分的含量;土壤pH與大部分營養元素間存在著較大的相關系數,其中與速效鉀、有效鈣、有效鎂的相關系數分別為0.805 7、0.925 5、0.874 6,在紅壤地區適當提高土壤pH值可以促進樹體對這些養分的吸收;土壤間礦質元素相關系數大于0.7的分別為速效磷與有效鋅(0.709 7),速效鉀與有效鈣(0.790 5)、有效鎂(0.797 6),有效鈣與有效鎂(0.882 2)。從表4中可看出土壤有效鈣、有效鋅與果實品質各因子之間均呈正相關,不同土壤因子與果實品質之間存在著不同大小的相關系數,說明土壤營養與果實品質間的關系較為復雜,用簡單的相關分析只能說明一些現象,需要借助多元統計分析方法進一步探討其相關性。
2.3 土壤養分對果實品質影響的因子篩選和回歸方程建立
土壤中各因子相互影響綜合作用于果實品質,簡單相關分析不能完全地客觀反映它們與因變量之間的實際關系,因此在單因子分析的基礎上需要進行多元統計分析。果園土壤營養和果實品質是兩個不同的正態總體,果園土壤因子間的相關系數大于0.7的達到10項(表3),本研究應用典型相關分析方法,以土壤有機質(x1)、速效氮(x2)、速效磷(x3)、速效鉀(x4)、有效鈣(x5)、有效鎂(x6)、有效錳(x7)、有效鋅(x8)、有效硼(x9)、pH(x10)為一個總體,實單果質量(y1)、果實硬度(y2)、果實可溶性固形物(y3)、可溶性糖(y4)和可滴定酸(y5)為另一總體,根據變量間典型相關系數的大小,結合專業知識與統計分析特點篩選出了影響‘金魁’獼猴桃果實品質因子的土壤營養因子,對篩選出來的土壤營養因子與相應的果實品質因子建立線性回歸方程(表5),對所建立的方程進行顯著性檢驗,均達到極顯著水平,表明建立的方程成立。由表3可知,土壤有機質、速效氮、有效硼與單果質量均呈正相關,果實硬度與有機質、速效鉀、有效鈣呈正相關,可溶性固形物主要受到有機質、有效鈣、有效鎂、有效硼的相互影響,可溶性糖主要受有機質、有效鈣、有效鎂、有效錳的共同影響,可滴定酸主要受有機質、速效氮、速效磷、pH的影響,其中與有機質呈負相關。增加土壤有機質含量對各果實品質指標均有促進作用。應用典型相關篩選出的影響果實品質因子的土壤營養因子與依據單因子相關系數的大小選擇的土壤營養因子(表4)存在較大差異,表明了不同果實品質因子受到不同土壤營養因子間的共同作用。
3 討 論
獼猴桃生命活動所需的物質大部分都是從土壤中吸收的,土壤中營養物質的水平將直接影響到獼猴桃的生長發育和果實品質的表現,獼猴桃果實品質特性是土壤營養的諸多因子共同作用的結果。本研究中土壤養分、pH之間的相關系數大于0.7有10項,根據近代回歸分析理論[16],若某一正態總體中,因子間的相關系數R≥0.7,在建立方程中易導致系數不穩、方程系數符號相反或與生產實際不一致等問題。需要用典型相關、主成分回歸、嶺回歸等近代回歸方法建立方程。用近代回歸(主成分回歸,典型相關等)分析方法可消除方程建立過程中的復共線性問題[16]。Pestana等[17]應用主成分回歸研究了柑橘花期花器官的礦質營養與果實品質的關系;Jabeen等[18]應用典型相關分析研究了巴基斯坦 20 個國家公園的植被與環境因子的關系,找出影響不同植被類型的環境因子;張強等[8]應用典型相關分析研究了蘋果園土壤養分與果實品質的關系,找出影響不同果實品質指標的土壤養分因子。本研究是在參考前人研究基礎上,應用典型相關分析研究果園土壤營養與果實品質2個不同正態總體間的關系,并篩選影響果實品質因子的主要土壤營養影響因子。
土壤有機質是土壤肥力的物質基礎,增加土壤有機質的含量可以改善土壤物理性能,調節土壤的酸堿平衡,增加根系活力,促進樹體對養分的吸收,從而改善果實品質。適宜的土壤pH可以避免許多營養元素的缺乏和毒害作用。本研究中土壤有效鈣與土壤pH值的相關系數為0.925 5,土壤有機質與土壤有效鈣的相關系數為0.616 5,土壤有機質與土壤pH呈正相關是多個因子相互作用的結果。不同的礦質營養元素對果實品質的影響各異,施用鉀肥可以提高獼猴桃果實硬度[12-13],鈣與獼猴桃的貯藏性呈顯著正相關[19],施用有機肥與氮肥可以提高獼猴桃果實單果質量與果實硬度,有機質還可以提高可溶性固形物、可溶性糖的含量并可以降低可滴定酸的含量[20]。在土壤營養與果實品質的簡單相關分析中,土壤速效氮與可溶性糖呈正相關,但由于其與可滴定酸呈正相關導致酸度增加,速效氮還可能與可溶性固形物的其他組分存在負相關關系,導致速效氮與可溶性固形物呈負相關。本研究認為在土壤營養與果實品質關系的研究中僅用簡單的相關分析不夠全面,需要應用多元分析方法。作者運用典型相關分析得出影響單果質量、果實硬度、可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸的主要土壤因子。這與張強等[8]通過典型相關分析篩選出影響富士蘋果單果質量、果實硬度、可溶性固形物、可滴定酸的土壤養分因子的結果吻合。
土壤養分與果實品質間的關系錯綜復雜,本研究結果表明,果實品質特性受多個土壤營養因子間的共同作用,各項土壤營養因子對不同的果實品質指標影響大小不一。在果園土壤管理中,盲目施肥不僅造成浪費、污染環境,同時也可能導致果品質量下降,對果樹造成毒害或導致其他元素虧缺。應根據果實品質的需肥特性,制定科學的平衡施肥方案,才能達到獼猴桃優質高效的栽培目的。
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提高土壤有機質的方法范文4
關鍵詞:黃河風情線;柳樹穴;全鹽;pH;有機質
土壤有機質是土壤中各種動植物殘體、 微生物體及其分解和合成的各種有機化合物[ 1],是陸地生物圈的重要碳庫[2],提供了作物生長所需的95%以上的氮、硫以及20%~70%的磷。其中, 慢性組分的分解是礦化氮和其他養分的重要來源,并為土壤微生物提供充足的養料[ 3],其含量是評價土壤肥力的重要標志。土壤有機質的分解、 合成過程可影響土壤營養元素的有效性[4] ,對土壤形成、土壤肥力、 環境保護及農林業可持續發展等具有重要的影響。土壤全鹽含量也是評價土地生產性能的重要指標之一,對土壤的鹽漬化等有重要的影響,研究土壤的全鹽對土壤的保護和改良有重要的意義。土壤pH對植物的生長至關重要。不同植物對土壤pH的最適范圍不同,pH過高或過低都不利于植物的生長,且土壤pH對土壤元素轉換、微生物區系、營養元素的有效性以及水土保持等方面均產生重要影響,并因此對植物生長產生一定作用[ 5] 。土壤pH決定著土壤礦質元素的溶解度和分解速度,pH 6~7的微酸狀態下,養分的有效性最高,對植物的生長最適合[6]。
蘭州市堅持建設節約型城市,促進城市可持續發展為宗旨,以“增加城市綠量,營造精品園林,建設優美環境,創建園林城市”為目標,科學規劃,強化管理,依法治綠,取得了明顯的成效。百里黃河風情線風景優美,被譽為蘭州市的“外灘”,但黃河沿岸行道樹柳樹長勢差,壽命不長,使城市綠化高投入低產出,且影響了城市綠化美化的景觀效果。研究對黃河風情線沿岸行道樹柳樹穴的土壤有機質、全鹽含量、pH進行了測定和分析,以期為黃河風情線綠化植物類型的合理配置,平衡施肥,提高肥料利用率提供一定理論依據。
1材料和方法
1.1樣品采集
2012年10月分別對北濱河路中山橋―龍源、北濱河路安寧橋―省委黨校、北濱河路省委黨校―銀灘橋和南濱河路秀川―蘭煉火炬等地的分車帶、柳樹穴土壤的0~20、20~40、40~60、60~80 cm 4個層次用土鉆采樣,共25個樣點。其中,龍源段3個,省委黨校段11個,銀灘橋段5個,蘭煉火炬段6個,共采取土樣100個。
1.2測定方法
對所采集的土壤樣品進行風干,分別過0.5 mm和0.25 mm篩[7],按5∶1的水土比進行振蕩,過濾后備用,測定有機質、全鹽含量、pH。土壤有機質的測定采用油浴加熱重鉻酸鉀氧化―容量法;土壤全鹽含量采用雷磁DDS307電導率儀測定;土壤pH采用HANNA211酸度計測定[8]。
1.3數據的處理
試驗獲得數據經Excel、SPSS等軟件進行數據處理與分析。
2結果與分析
2.1黃河風情線行道樹柳樹穴土壤有機質含量
土壤有機質是影響植物根系生長發育和養分吸收的重要因子,土壤有機質分解產生的腐殖質酸可促進植物根系生長及其對養分的吸收,有機質中的有機物對植物生長有促進作用[9]。結果表明,黃河風情線沿岸柳樹穴土壤有機質含量在不同土層差別較大,分別對0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm土層進行測量,不同土層最大值分別為67.98、28.87、28.82、23.67 gkg,最小值分別為5.83、0.82、1.42、3.19 gkg,平均值分別為24.20、14.07、11.81、4.58 gkg。根據全國第二次土壤普查土壤肥力狀況分級標準[10]進行統計,0~20 cm土層高肥力土樣占76.0%,中肥力土樣占4.0%,低肥力土樣占12.0%;20~40 cm的土層高肥力土壤占48%,中肥力土樣占20.0%,低和極低肥力土樣占32.0%;40~60 cm的土層高肥力土樣占32.0%,中肥力土樣占24.0%,低和極低肥力土樣占44.0%;60~80 cm的土層高肥力土樣占35.3%,中肥力土樣占23.5%,低和極低肥力土樣占35.2%。表明表層土壤肥力較高,深層土壤肥力較低。不同的采樣地段綠地土壤有機質含量差異也比較明顯,北濱河路中山橋―龍源段有機質平均含量最高,銀灘橋―南濱河路秀川橋段有機質平均含量最低(圖1),這與土壤的利用方式和土壤類型均有密切的關系[11]。
2.2黃河風情線行道樹柳樹穴土壤全鹽含量分析
土壤中鹽類主要為碳酸氫鹽和硫酸化物[12],不同土層深度的全鹽含量不盡相同,0~20、20~40、40~60、60~80 cm土層全鹽含量最大值分別為2.11、2.62、3.46和3.50 gkg,最小值分別為0.16、0.19、0.22和0.16 gkg,平均值分別為0.65、0.60、0.75和0.92 gkg;根據土壤鹽漬化程度[13]測定結果統計,全鹽含量小于1.0 gkg即土壤為非鹽漬化土壤,
在0~20 cm土樣占84.0%,在20~40 cm土樣占84.0%,在40~60 cm土樣占84.0%。在60~80 cm土樣占86.5%;全鹽含量在1~3 gkg即土壤是鹽漬化土壤,在0~20 cm占土樣16.0%,在20~40 cm土樣占16.0%,在40~60 cm占土樣12.0%,在60~80 cm占土樣23.5%;土壤表層有極少部分土壤處于鹽漬化,深層土壤鹽漬化較嚴重,說明該地鹽分離子的運動趨勢以聚積為主,淋洗脫鹽很少。不同采樣地的鹽分含量高低也是有差別的,南濱河路秀川―蘭煉火炬的鹽分平均含量高于北濱河路中山橋龍源段(圖1),這與該地特殊的氣候,如降水稀少,蒸發強烈等條件因子有密切的關系[14]。土壤大多數仍屬于非鹽漬化土壤,部分全鹽含量高的土壤可選擇種植耐鹽植物。
2.3黃河風情線行道樹柳樹穴土壤pH含量
土壤pH是反映土壤酸堿性的指標,能影響營養元素的可利用性,對土壤肥力性質有較大的影響[15]。隨土壤深度的增加,全鹽量與pH的正相關性呈增大的趨勢[16]。我國土壤的酸堿度分為5級,pH
3討論與結論
(1)測定結果表明,黃河風情線沿岸行道樹柳樹穴表層土壤有機質含量較高,土壤肥力高,下層土壤有機質含量較低,北濱河路中山橋―龍源段有機質平均含量遠遠高于南濱河路秀川段。總體分析,處于中高肥力的土壤占多數,低和極低土壤肥力的土壤較少。由于城市園林植物的枯枝落葉、修剪的枝、葉和草都被運走,土壤中有機質的含量不斷減少,因此,必須重視綠地土壤中有機質的補充,可以將城市園林廢棄物集中堆漚腐熟后作為有機肥料使用,同時也可使用重金屬含量低、經過無害化處理的城市污泥以及其他有機物,這樣既可以將城市廢棄物資源化利用,也可改良城市綠地土壤理化性質[18],雖然黃河風情線沿岸土壤的肥力較適合植物生長,但要栽培根系較發達的喬木植物,深層土壤還有待于進一步改良與優化。
(2)黃河風情線沿岸柳樹穴土壤的全鹽含量較低,北濱河路―龍源段全鹽平均值含量最低,土壤絕大多數處于非鹽漬化,對植物生長不產生鹽害作用,60~80 cm土層土壤全鹽含量部分較高,可選擇種植耐鹽作物,或對部分鹽漬化土壤進行改良,常用的改良方法有土壤改良培肥,水利改良(水利工程,洗、壓鹽法等),化學改良(常用的化學改良劑有含鈣物質,例如石膏、風化煤、粉煤灰、爐渣)等[19]。
(3)黃河風情線沿岸柳樹穴土壤大多數為堿性,只有少數是強堿性土壤,且土壤的pH隨著土壤的深度增加有所增大,但都在堿性植物可以生長的范圍之內。城市園林土壤為中性偏堿,這與園林工程建設時大量利用客土有關,同時由于融化道路積雪的氯化鈣、氯化鈉和其他鹽類隨地表徑流積累在土壤中;建筑廢棄物中水泥、磚塊和其他堿性混合物中的鈣釋放;大量含碳酸鈣和碳酸鎂的灰塵的沉降,使土壤成堿性。植物長期生長在堿性土壤環境中,易導致生理性缺鐵[20]。因此,在進行園林植物種植時,必須注意適地適樹、適地適花(草),或者通過施用土壤改良劑改良土壤的酸堿性,達到滿足園林植物生長的要求。
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提高土壤有機質的方法范文5
關鍵詞:土壤養分;變化趨勢;對策;連江縣
中圖分類號 S153.6 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2013)19-69-02
改革開放30a來,連江縣農村經濟飛速發展,同時耕地地力和農田環境質量也發生了巨大變化,自第二次土壤普查(1980-1982年)結束以來,已有近30a未對全縣土壤地力進行調查。2008年開始,依托配方施肥項目,特選土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀、pH值等土壤養分指標,與第二次土壤普查資料進行對比分析,了解土壤養分的變化情況,以指導農業生產、合理施肥、提高測土配方施肥質量、培肥地力,達到作物高產、優質、高效的目標。
1 材料與方法
1.1 土樣采集 2008年對水田土壤采樣點進行科學合理布點,采集土樣1 249個,樣品統一由連江縣農業局質檢中心分析測定。
1.2 分析方法 土壤堿解氮用堿解擴散吸收法;土壤有效磷用0.5mL/L NaHCO3浸提――鉬銻抗比色法;土壤速效鉀用1mol/L乙酸銨浸提――火焰光度法;有機質用油浴加熱重鉻酸鉀氧化――容量法;pH值用水土比2.5∶1電位法。
2 結果與分析
2.1 土壤有機質變化 土壤有機質平均含量為34.52g/kg,最大值90.3g/kg,最小值6.8g/kg,標準差10.50,變異系數24.16%。其中有機質30g/kg(豐富)占64.3%,比第二次土壤普查增加24.3個百分點(表1)。
2.2 土壤堿解氮變化 土壤堿解氮平均含量為139.55mg/kg,最大值406.0mg/kg,最小值29mg/kg,標準差41.22,變異系數13.87%。其中含量小于100mg/kg(缺乏)的占14.9%,比第二次土壤普查時減少4.6個百分點;含量100~200mg/kg(中等)的占78.5%,比第二次土壤普查增加5.3個百分點;含量大于200mg/kg(豐富)的占6.6%,比第二次土壤普查減少0.7個百分點(表1)。
2.3 土壤有效磷變化 土壤有效磷平均含量為25mg/kg,最大值242.7mg/kg,最小值0mg/kg,標準差27.09,變異系數36.23%。其中有效磷25mg/kg(豐富)占33.5%,比第二次土壤普查增加30.5個百分點(表1)。
2.4 土壤速效鉀變化 土壤速效鉀含量為70.19mg/kg,最大值784mg/kg,最小值6mg/kg,標準差62.6,變異系數28.94%。其中120mg/kg(豐富)占11.2%,比第二次土壤普查增加2個百分點(表1)。
2.5 土壤pH值變化 土壤pH值為5.23,最大值8.0,最小值3.9,標準差0.648,變異系數11.78%。其中6.5占4.9%,比第二次土壤普查減少14.8個百分點。
3 稻田土壤養分變化特點及原因分析
3.1 有機質含量提高 土壤有機質不僅是作物營養元素的主要來源,而且是土壤保肥供肥的基礎物質,同時直接或間接地制約著土壤保肥供肥性、結構性、通氣性、滲透性、緩沖性和耕性等,是衡量土壤肥力水平的重要指標之一。連江縣土壤有機質中等和豐富的占94%,說明連江縣水田土壤有機質含量處于中上等水平。二普以來,由于水田大多分布在村莊旁邊,交通十分便利,人為精耕細作和長期培肥(如施用有機肥、綠肥等)促進了土壤有機質的積累。
3.2 堿解氮含量趨于穩定 與第二次土壤普查相比,缺乏和豐富比例有所減少,中等的比例有所增加,說明全縣水田土壤堿解氮量總體上屬于中等水平。自二普以來,我們一直推行氮肥總量控制、分期調控,這幾年農民偏施氮肥的現象也得到一定遏制。
3.3 有效磷含量有所提升 與第二次土壤普查相比,有效磷缺乏的比例減少43.9個百分點,豐富的比例增加30.5個百分點。表明自第二次土壤普查以來,連江縣水田土壤磷素富集作用十分顯著,導致土壤有效磷含量顯著提高的主要原因是近20a來農民大量施用磷肥,而且連江縣酸性土壤對磷素具有很強的固定作用,從而導致磷素在土壤中大量富集。
3.4 速效鉀含量呈下降態勢 與第二次土壤普查相比,缺鉀的面積占73.1%,中等也減少了17.5個百分點,豐富的比例基本持平,說明土壤速效鉀含量普遍下降。水田大面積缺鉀使得土壤保肥能力差,在雨量充沛的氣候條件下,土壤鉀素淋溶作用強烈,加上長期以來鉀肥施用量偏低,致使土壤鉀素含量不斷下降。隨著復種指數的提高、耗鉀作物面積增加和高產耐肥品種的推廣,作物從土壤中帶走大量鉀素。
3.5 土壤酸化嚴重 從土壤酸堿性看,連江屬紅壤區,山地土壤均屬弱酸性或酸性,水田土壤呈酸性和微酸性居多,只有沿海一些鹽土和受海水影響的水田土壤呈中性或微堿性。連江縣土壤總體偏酸性,從表1可以看出,自第二次土壤普查以來,連江縣水田酸性土壤的面積比例有所上升,表明全縣水田土壤存在酸化趨勢,這主要與我縣長期大量施用化肥,尤其是酸性或生理酸性肥料密切相關。
4 培肥對策
4.1 采用科學措施,改良土壤生態環境 土壤生態環境條件好壞對土壤培肥效果影響明顯,改善土壤生態環境是創造高產土壤的先決條件。具體可采取以下措施:(1)逐年深耕曬垡。深耕可以打破犁底層、加厚耕作層、提高土壤保肥供肥和透水透氣能力、促進土壤微生物活動、加速土壤熟化,應堅持逐年進行。(2)加強水利和農田基本設施建設,完善田間排灌系統,以改土治水為中心,實行山、水、田、村、路綜合治理。
4.2 施用石灰,改良酸性 全縣水田土壤總體偏酸,而過酸往往不利于農作物的正常生長。具體可采取以下措施來改良土壤的酸性:(1)石灰改良法。施用石灰不僅可以中和過強的酸性,還可以增加土壤的鈣素,有利于土壤微生物的活動,促進有機物質的分解,減少磷素被土壤中的鐵、鋁化學固定,增加磷的速效成分。施用石灰還可改良土壤結構,促進土壤熟化。(2)盡量減少酸性肥料的使用,選用堿性或中性肥料。
4.3 增施有機肥,推廣秸稈還田 有機肥料含有大量有機質和鉀素營養,應大力推廣秸稈還田,大力發展經濟綠肥,如種植紫云英、蠶豆等。秸稈還田能改善土壤理化性狀,培肥地力,確保土壤有機質含量不斷提升,土壤養分含量不斷增加,土壤理化性狀持續改善,達到改土培肥、用地和養地相結合的目的,增強農業生產后勁。
提高土壤有機質的方法范文6
關鍵字:森林;土壤;有機碳
中圖分類號: S285 文獻標識碼: A
碳循環是生態系統物質循環,能量流動,信息傳遞等生態過程的基礎。大氣 CO2 濃度和氣溫升高將對陸地生態系統的碳儲量和循環產生深刻影響,如影響植物光合作用產物積累、運輸與分配,改變凋落物產量等,而后者的變化又可以通過影響大氣中溫室氣體濃度來加速或減緩全球氣候變化的進程。近年來,CO2等溫室氣體排放及其與全球氣候變化的關系已引起國際社會的廣泛關注,人們針對不同的生態系統開展了大量的研究。研究結果表明自1850 年以來,大氣CO2濃度升高了近100 umolmol-1, 地球表面溫度升高了0. 76℃。全球變暖以及人類生存環境的惡化已被越來越多的人所關注。
近年來,不同的學者就不同地區的土壤碳密度與碳儲量、土壤碳庫的在不同生態系統的分布特點以及土壤碳過程及其穩定性開展了研究。但是由于森林生態系統的多樣性、結構的復雜性以及森林對干擾和變化環境響應的時空動態變化,至今對森林土壤碳庫的儲量和動態的科學估算,以及土壤關鍵碳過程及其穩定性維持機制的認識還不是很多。尤其是對土壤碳的管理鮮有報道。由于人們對森林的經營活動不可避免的影響到森林生態系統的碳過程,因此在全球氣候變化的背景下,應該將碳管理的理念貫徹于森林生態系統的經營活動中。
1 土壤有機碳庫研究概況
19世紀末到20世紀初,人們對土壤有機碳的研究主要集中在土壤有機質中含碳有機物的種類,數量及其與土壤性質與肥力之間的關系等方面。20世紀50年代,Francis Hole在兩個森林生態系統和一個草地生態系統中設立DIRT 實驗研究土壤碳輸入來源和速率。20世紀70~80年代由于森林的大面積采伐與破壞,人們開始關注森林采伐,以及土地利用方式改變所引起的土壤碳流失。20世紀90年代關于土壤有機碳的研究已經就不同尺度的土壤碳庫估算,土壤碳庫分布特征,土壤碳的影響因素和轉化過程與土壤碳庫動態及歷史演變等方面進行了大量探索。近年來,由于全球氣候變化引起的N沉降以及大氣CO2濃度升高對不同生態系統土壤碳的影響見于報道。這表明研究者已經開始關注全球氣候變化與土壤碳庫的關系。森林是全球陸地生態系統的主體,約85%的陸地生物量聚集在森林生態系統中。森林對維持全球碳平衡起著非常重要的作用,但是關于森林生態系統土壤碳循環的研究卻依然相對較少。
2 土壤有機碳庫在全球碳循環中的作用
2.1 土壤有機碳庫的庫-源轉換
陸地碳循環是全球碳循環中最重要的環節,對大氣CO2濃度變化的影響僅次于海洋。據估算世界范圍內約有1500 Pg有機碳儲存在1 m深度的土壤中,土壤碳儲量相當于大氣碳庫的 3. 3倍和植物碳庫的 4. 5倍。全球森林土壤有機碳儲量為 402~787 G t,占全球陸地土壤中碳儲量的25 %~50 %,森林對維持全球碳平衡起著非常重要的作用 ,成為生態系統碳循環研究的重點和熱點??子袢A等人[11]對科爾沁沙地與遼河平原交界處的森林和草原的過渡帶上,不同利用方式下草地土壤碳積累及匯源功能轉換特征的研究表明,在不同的土地利用方式及一定的環境條件下,土壤碳在時空上表現出源與庫的轉換過程。據估計,年土壤呼吸所涉及的碳達68-77Gt,土壤碳庫的變化動態將影響大氣中CO2的濃度,加劇或減緩溫室效應進而影響全球氣候變化,同時對生態系統的分布、組成、結構和功能產生深刻影響。由于土壤有機碳對生態過程以及土壤碳庫對大氣成分與氣候變化的反饋作用的重要性,了解土壤有機碳的分布規律及影響因素對了解陸地生態系統碳動態至關重要。對全球氣候變化的預測與應對必須基于對土壤有機碳的分布狀況以及影響土壤有機碳輸入與輸出的各種因素的深入研究。
2.2 土壤有機碳的肥力特征
土壤有機碳在很大程度上反映了土壤有機質的含量。土壤有機質是土壤肥力的重要組成,也是土壤質量評價和土地可持續利用管理的重要指標。許多研究表明土壤有機質含量在在一定范圍內不同程度上決定著各類土壤的肥力高低,增加土壤有機質,可以使土壤為植物的生長提供更多的養分,改善植物生長的土壤環境,促進植物的生長。肖靚等認為土壤有機質可以作為土壤營養狀況的主要判斷指標,周國模等則將其作為評價退化生態系統中的恢復效果的指標。土壤中移動快、穩定性差、易氧化和礦化的那部分碳稱為活性碳,它對植物養分供應有最直接作用,可以靈敏反映不同經營措施對土壤碳庫和潛在生產力的影響,指示土壤有機質的早期變化。
3 森林土壤碳儲量以及土壤有機碳庫的分布規律
歐美等主要國家在20世紀90年代初完成了國家水平的土壤碳庫估計和全球土壤碳庫總值估計,Post,Eswaran,Batjes等人基于植被單元或土壤分類單元的全球土壤碳儲量研究表明,在1m深度的土壤中土壤有機碳庫為15001600 Pg,Batjes認為如果將估算深度延伸至2m全球土壤有機碳庫估計量將增加60%。David等人估計美國的森林碳儲量為36.7Pg,其中50%儲存在森林土壤中。Kurz通過長期的定位研究認為1920~1989年間加拿大的森林每年固定的碳為0.2Gt。Alexeyev對俄羅斯森林生態系統土壤碳儲量的估算為74Pg。
20 世紀 90 年代中期以來,中國學者開始關注和研究土壤碳庫及其變化問題。不同的學者從各自所掌握的土壤數據資料入手,采用不同的估算方法對中國土壤有機碳儲量做了評估。由于各種碳庫研究的資料和方法的差異,致使估計值在50~185Pg的較大范圍內變動。在第 236 次香山會議上, 與會土壤學家討論認為中國土壤總有機碳庫應在70~90 Pg范圍, 提出可以將90 Pg作為中國土壤總有機碳庫的默認值。近10a 來,中國學者對本國不同氣候帶主要森林類型的土壤碳儲量進行的研究表明,我國各類森林的土壤碳儲量的變化范圍在44-264 t /hm2,平均為107.8 t /hm2。從熱帶至溫帶森林土壤碳儲量總體上呈增加的趨勢,不同森林類型之間土壤碳儲量 碳含量的差異主要表現在土壤表層。伴隨著林齡的增加,森林土壤碳含量和碳儲量呈現增加的趨勢;隨著海拔的增加,不同森林類型的土壤有機碳含量和碳儲量也表現為增加的趨勢。不同林分類型土壤有機碳存在明顯差異例如,對我國南亞熱帶 4 種主要人工林類型的研究表明:紅錐火力楠和米老排3 種闊葉人工林的表層土壤有機碳儲量比馬尾松人工林高出了11%~ 19%。
4 土壤有機碳化學結構及其穩定性
土壤有機碳是由復雜多變的有機分子單體和化合物組成,土壤有機碳穩定性的差別來自于土壤不同組分間化學結構的差異。土壤中的糖類物質( 氧烷基碳) 多為不穩定易分解的碳組分,而富含脂肪類物質( 烷基碳) 或木質素( 芳香族碳) 的土壤有機碳由于內在的分子特性而表現為相對穩定且不易分解。因此,土壤碳是否能夠穩定的固持,最終取決于土壤碳的化學組成和結構。
隨著近年來激光分解波譜,固態13C核磁共振波譜,紅外光譜和熱解質譜測量等土壤原位和非破壞性分析技術和手段等應用,可以在分子水平上更深入地闡明土壤碳固持的狀態和過程。采用可見/紅外光譜和傅立葉變換紅外光譜研究土壤有機質的光譜學特性發現,西雙版納次生林轉變為橡膠園后,胡敏酸中羧基和酚基結構比例降低,而脂肪族 芳香族和多聚糖比例增加。利用13C核磁共振波譜分析方法研究土壤有機質的化學結構發現, 與馬尾松人工林比較,南亞熱帶3 種闊葉人工林的土壤表層具有較低的烷基碳,較高的氧烷基碳和較低的烷基碳/氧烷基碳比值,說明了馬尾松人工林土壤比3種闊葉人工林土壤碳庫具有較高的化學穩定性。
5 氣候變化和森林管理對土壤碳儲量的影響
土壤有機碳具有不同的更新和周轉速率,其碳轉移方向與強度在不同時間尺度上決定著大氣 CO2 的濃度。因此,研究全球變化影響下森林土壤碳庫的動態變化規律,已成為當前土壤碳的源匯效應演化與全球變化關系的重大基礎科學問題。國際上正在興起嘗試采用紅外地纜等加溫設備模擬研究溫度升高或降水變化對森林土壤碳儲量及碳過程的影響。近年來, 在我國西雙版納熱帶雨林,哀牢山亞熱帶森林,東靈山溫帶森林,河南寶天曼暖溫帶天然次生林和廣西亞熱帶人工林陸續開展了土壤增溫與降水控制的長期定位實驗,以期深入揭示區域氣候變暖情景下( 包括干旱脅迫) 森林土壤有機質的動態響應及其調控機理。在影響森林土壤碳庫變化的諸多要素中,氮元素逐漸引起廣泛關注。大氣氮沉降的變化直接或間接影響土壤碳的輸入輸出過程,對森林土壤碳庫產生影響。自2003年起,模擬氮沉降對森林生態系統影響的野外控制實驗在我國溫帶,亞熱帶和熱帶森林也逐漸開展,研究表明,氮沉降增加顯著增加氮飽和森林土壤可浸提有機碳的含量,表明氮沉降增加可能會提高森林土壤有機碳的固持能力,土壤碳氮耦合的研究成果表明氮沉降很有可能是影響森林土壤碳儲量的主要因素之一。
森林撫育、恢復、造林、采伐等經營措施可以直接影響森林碳庫,并且能夠通過改變凋落物數量及其化學性質和土壤有機質的分解影響森林土壤碳庫。森林經營方式的轉變,即將天然林轉變為次生林或人工林后,土壤有機碳儲量顯著降低,土壤輕組有機碳降低尤為明顯。造成森林土壤有機碳降低的主要原因是森林凋落物歸還數量及其質量改變,以及水土流失和經營措施對土壤的擾動引起土壤有機質加速分解或流失等。不同采伐措施對土壤碳儲量和活性有機碳含量也有影響,一般采伐會減少土壤儲存的有機碳,特別是強度采伐跡地增大,雨水沖刷嚴重,加之土溫升高,加速土壤有機碳的釋放和流失; 強度擇伐短期內可增加土壤活性有機碳含量,而皆伐后造林土壤活性有機碳出現下降趨勢。綜上分析,維持森林的高生產力帶來的碳輸入,并且避免由于土壤干擾等造成的碳釋放是提高土壤碳儲量和土壤持續固碳的有效森林經營措施如何通過合理的森林經營模式,包括造林樹種的選擇森林撫育和采伐措施等,提高人工林的生態經濟和社會效益并且獲得最大化的固碳潛力應該引起研究者的重視。
6 土壤呼吸時空變異及其影響因子
目前,森林土壤呼吸主要集中研究時空變異規律,即日、季節動態,及其與日、季節動態相關的溫度、水分等環境因子間的關系。土壤呼吸的季節變化主要受非生物因子溫度和水分變化的調控,而晝夜變化則可能主要受植物生理活動周期性等生物因素的影響。在我國北亞熱帶-南暖溫帶過渡區,土壤呼吸速率手土壤溫濕度的交互影響。同海拔高度上土壤呼吸的空間變化與土壤溫度呈顯著的相關性,證明土壤溫度是調控土壤呼吸在海拔高度上變化的主導因子。
國內外研究廣泛關注土壤呼吸溫度敏感性 ( Q10值) 及其在區域碳循環模擬估計中的重要性,其中土壤呼吸溫度敏感性與土壤質量的關系引起廣泛討論。研究表明,Q10值表現出強烈的季節和年變異,影響其變化的主要因子是溫度而且受土壤溫度測量深度影響較大,而土壤濕度則是其變化的潛在影響因素。Q10值具有明顯的空間異質性,其空間分布與降水和土壤有機碳含量及穩定性的空間異質性有關。
關于氣候變化引起的溫度,大氣CO2濃度變化以及氮沉降等對土壤呼吸的影響的研究多采用人工模擬的方式。模擬氮沉降實驗表明在不同林分類型中N沉降對土壤呼吸速率和 Q10值的作用效果不同,可能與微生物活性及細根生物量等有關。許多森林土壤模擬增溫試驗研究發現,增溫后土壤呼吸速率顯著提高。但是,模擬 CO2濃度升高對森林土壤呼吸作用的影響尚未確定,在紅松和長白松林中土壤呼吸速率明顯降低,土壤表面 CO2濃度升高導致 CO2擴散受阻可能是土壤呼吸受到抑制的主要原因,而在南亞熱帶人工林大氣 CO2濃度倍增和高氮沉降使土壤呼吸速率顯著提高。
參考文獻:
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[3] IPCC. IPCC WGI Fourth Assessment Report. Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Switzerland,2007: 12 - 17