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土壤修复环境条件的变化

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浏览:- 发布日期:2020-05-11 14:34:53【

土壤修复团聚体是土壤修复结构的基础,是由土壤修复颗粒和各种有机质(微生物、植物、动物残渣及其分泌物)胶结而成,不同粒级团聚体的分布影响着土壤修复养分的储存、土壤修复生物学特性和土壤修复结构。

因此,土壤修复团聚体的稳定性和分布与土壤修复有机碳和全氮的固存密切相关,对于研究土壤修复结构和有机碳、全氮的固存和转化有重要意义。东北黑土有机质含量丰富、结构良好。近年来,随着农业产业结构的调整,黑土旱地改稻田面积逐年增加,这一土地利用方式的改变及土壤修复环境条件的变化,影响了土壤修复有机碳、全氮的数量,进而影响土壤修复中各粒级水稳性团聚体的数量、分配及其稳定性。

不同粒级团聚体及其有机碳、全氮的赋存数量的变化可以用来表征或反映不同环境条件下土壤修复质量的变化,因此,研究东北典型黑土旱地改稻田后土壤修复水稳性团聚体及其有机碳、全氮的动态变化对于揭示黑土有机碳、全氮的演变特征具有重要意义。

【前人研究进展】水稻土是长期人为水耕熟化的一类特殊类型土壤修复,具有较高的固碳潜力。许多研究表明,长期植稻有利于土壤修复有机碳的固存,且与旱地土壤修复相比有机碳含量较高,水稻种植过程主要通过物理保护和腐殖化过程来富集和固存土壤修复有机碳,通过土壤修复团聚体对有机碳的保护机制可以解释土壤修复有机碳的固存和分解。

研究发现,太湖地区水稻土中主要以2—0.25mm、0.25—0.02mm团聚体为主;浙江平原区植稻17年土壤修复中2—0.25mm团聚体是有机碳的主要载体;红壤荒地开垦种植水稻20年后,水稳性大团聚体是有机碳、全氮的主要载体;慈溪和上虞地区植稻300年间,大团聚体有所增多,微团聚体减少,大团聚体是土壤修复有机碳的主要载体。但也有研究发现,慈溪地区植稻30—2000年间,0.25—0.053mm团聚体逐渐减少,<0.053mm团聚体增加,土壤修复有机碳主要分布在0.25—0.053mm团聚体中。稻田转变为蔬菜地20年后>0.25mm团聚体含量及其固碳能力会下降;本课题组前期研究发现,东北黑土植稻大于50年的水稻土中主要以2—0.25mm团聚体为主。土壤修复13C、15N自然丰度值可以从内在反映出土壤修复有机碳的来源和周转速率,植被的转变或者新碳的介入会对土壤修复有机碳、氮的周转产生影响,从而导致各级团聚体δ13C、δ15N发生改变。由此可见,不同土壤修复、土地利用方式及种植年限对土壤修复团聚体的影响不尽相同,多数研究集中在我国亚热带地区。

【本研究切入点】课题组在前期研究中已明确东北黑土旱地改稻田后土壤修复有机碳、全氮的变化特征,但关于东北黑土旱田改稻田后土壤修复各粒级团聚体有机碳、全氮的变化特征如何?还尚不清楚。

【拟解决的关键问题】利用土壤修复团聚体湿筛分离技术和稳定同位素分析技术,研究东北黑土区旱地改稻田后土壤修复各粒级团聚体组成、团聚体中有机碳、全氮含量及其δ13C、δ15N的变化,阐明黑土区旱地改稻田后土壤修复团聚体有机碳、全氮的赋存能力及其稳定性,为揭示黑土区旱地改稻田后土壤修复团聚体有机碳、全氮的演变规律提供重要的理论依据。