稻麥秸稈不同部位在淹水土壤中腐解進(jìn)程的差異

【摘要】：隨著我國糧食產(chǎn)量不斷提高,各種作物秸稈產(chǎn)量相應(yīng)增加,目前秸稈年產(chǎn)量己突破7億t,其中稻麥秸稈增加量尤其突出。加之全社會環(huán)保意識的不斷加強,秸稈露天焚燒現(xiàn)象目前已得到有效的控制,秸稈直接還田正日益普及。大量秸稈直接還田,勢必影響農(nóng)田土壤理化及生物學(xué)過程,進(jìn)而影響下茬作物幼苗的生長。因此,探究秸稈在土壤中的腐解過程對于闡明秸稈還田對土壤肥力與作物生長的影響機制以及秸稈還田配套措施的制訂具有重要意義。水稻與小麥等禾谷類作物的秸稈通常有葉鞘包裹,莖稈與葉鞘在組成與性質(zhì)上存在較大差異,而目前關(guān)于水稻和小麥秸稈的莖稈與葉鞘在土壤中腐解進(jìn)程差異的研究報道尚不多見。本研究以水稻和小麥秸稈為材料,將秸稈分為莖稈及葉鞘兩部分,通過測定淹水培養(yǎng)過程中莖稈和葉鞘的質(zhì)量虧損和秸稈材料中可溶性糖、半纖維素、纖維素、木質(zhì)素的含量變化以及土壤溶液中的溶解性有機碳(DOC)含量、NH4’濃度、pH的動態(tài),分析水稻、小麥秸稈的莖稈和葉鞘在腐解進(jìn)程上的差異及其與施氮的關(guān)系。主要研究結(jié)果如下：(1)水稻、小麥秸稈中莖稈和葉鞘占秸稈總重的比例存在差異,水稻秸稈中莖稈和葉鞘分別占秸稈總重的37%和63%,而小麥秸稈中兩者分別占56%和44%。水稻秸稈莖稈的C/N顯著低于葉鞘,而小麥秸稈正相反。無論是水稻秸稈還是小麥秸稈,莖稈的纖維素含量顯著高于葉鞘,而半纖維素及木質(zhì)素含量顯著低于葉鞘,莖稈與葉鞘在可溶性糖含量上無明顯差異。(2)稻麥秸稈中莖稈和葉鞘的腐解均表現(xiàn)為前期快后期慢的特點,其中小麥葉鞘前期腐解速率最大,小麥莖稈最慢。隨著腐解進(jìn)程的推進(jìn),四者的腐解速率不斷下降,且小麥葉鞘腐解速率下降幅度最大。至培養(yǎng)結(jié)束(60d),累積腐解率為小麥葉鞘水稻葉鞘水稻莖稈小麥莖稈。在完成相同的腐解進(jìn)度時,小麥葉鞘所需時間最短,而小麥莖稈所需時間最長。說明小麥秸稈在淹水腐解的初期由于葉鞘的快速腐解表現(xiàn)出整體腐解速度較較高,但因其莖稈腐解較緩慢,很快進(jìn)入腐解緩慢期；故小麥秸桿快速腐解時期集中在初期,總體腐解困難,腐解周期長。而水稻秸稈的莖稈和葉鞘腐解速率相當(dāng),具有一個較長時間的快速腐解階段。實驗中施氮對于水稻莖稈和葉鞘的腐解有飛定的抑制作用,表現(xiàn)在降低了水稻莖稈和葉鞘的累積腐解率；對于小麥莖稈和葉鞘的腐解則有一定的促進(jìn)作用,表現(xiàn)在施氮提高了小麥莖稈和葉鞘的累積腐解率；此外,施氮均提高了稻麥莖稈和葉鞘的初始腐解速率。(3)經(jīng)60d腐解,水稻秸稈莖稈和葉鞘可溶性糖的累積腐解率分別為80.3%和76.1%,而小麥秸稈分別為64.2%和72.4%；四種秸稈材料中,小麥秸稈葉鞘中可溶性糖腐解速率最快,而小麥莖稈可溶性糖腐解最慢。與水稻秸稈相比,小麥莖稈中半纖維素與木質(zhì)素較難腐解,60d累積腐解率僅分別為38.5%和28.4%；而小麥葉鞘中半纖維素與木質(zhì)素的起始腐解速度較快,但隨腐解時間的延長下降幅度較大。秸稈材料中纖維素腐解特征與半纖維素和木質(zhì)素明顯不同,水稻葉鞘纖維素的起始腐解速率最快,但下降幅度也最大；小麥莖稈纖維素起始腐解速率最慢,但衰減幅度很小。從完成相同腐解進(jìn)度所需的時間來看,水稻秸稈纖維素腐解主要在前期進(jìn)行,而小麥纖維素的腐解持續(xù)時間較長。施氮抑制了水稻莖稈和葉鞘的半纖維素,水稻莖稈、小麥莖稈和小麥葉鞘中纖維素以及水稻莖稈、水稻葉鞘和小麥莖稈木質(zhì)素的腐解,而對于小麥莖稈和葉鞘半纖維素、水稻葉鞘的纖維素及小麥葉鞘的木質(zhì)素腐解有一定的促進(jìn)作用。(4)供試秸稈材料的腐解提高了土壤中DOC的水平,所有處理中DOC濃度呈先上升后下降的趨勢,水稻莖稈處理的DOC峰值最高,小麥莖稈的DOC峰值最低。土壤溶液pH在6.4-8.4之間波動,到培養(yǎng)期結(jié)束時,不同秸稈處理土壤溶液pH的高低次序為：水稻莖稈與水稻葉鞘小麥莖稈與小麥葉鞘。水稻莖稈和小麥葉鞘處理前15d土壤溶液NH4+濃度較高,隨后趨于平穩(wěn),而小麥莖稈處理土壤溶液中NH4’濃度緩慢上升,但其濃度遠(yuǎn)低于其他三種秸稈材料處理。施氮降低了水稻莖稈和小麥葉鞘處理的腐解前期DOC峰值,但提高了土壤溶液中NH4+的濃度。 【關(guān)鍵詞】：莖稈 葉鞘 半纖維素 纖維素 木質(zhì)素 DOC 施氮
【學(xué)位授予單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S141.4
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-9
• 引言9-10
• 1 文獻(xiàn)綜述10-18
• 1.1 國內(nèi)外秸稈還田的研究概況10-11
• 1.2 我國秸稈的數(shù)量、分布及利用現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 我國秸稈的數(shù)量11-12
• 1.2.2 我國秸稈資源的分布12
• 1.2.3 我國秸稈還田的主要方式12-13
• 1.3 秸稈還田的優(yōu)缺點13-15
• 1.3.1 我國秸稈的養(yǎng)分含量13-14
• 1.3.2 秸稈還田的主要問題14-15
• 1.4 秸稈腐解的進(jìn)程以及研究方法15-18
• 1.4.1 秸稈的腐解過程15-16
• 1.4.2 秸稈腐解過程的研究方法16-18
• 2 研究目的、研究內(nèi)容及技術(shù)路線18-20
• 2.1 研究目的18
• 2.2 研究內(nèi)容18-19
• 2.3 技術(shù)路線19-20
• 3 材料與方法20-23
• 3.1 供試材料20
• 3.2 試驗設(shè)計與實施20
• 3.3 測定方法20-22
• 3.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計22-23
• 4 結(jié)果與分析23-56
• 4.1 稻麥秸稈不同部位間的差異23-24
• 4.1.1 稻麥秸稈不同部位的比例23-24
• 4.1.2 稻麥秸稈不同部位的有機組分含量24
• 4.2. 稻麥秸稈不同部位在淹水土壤中的腐解進(jìn)程24-39
• 4.2.1 稻麥秸稈不同部位腐解過程中的質(zhì)量變化24-27
• 4.2.2 稻麥秸稈的不同部位在淹水腐解中可溶性糖的變化27-30
• 4.2.3 稻麥秸稈的不同部位在淹水腐解中半纖維素的變化30-33
• 4.2.4 稻麥秸稈的不同部位在淹水腐解中纖維素的變化33-36
• 4.2.5 稻麥秸稈的不同部位在淹水腐解中木質(zhì)素的變化36-39
• 4.3 稻麥秸稈不同部位在淹水腐解進(jìn)程中的差異39-51
• 4.3.1 稻麥秸稈不同部位在淹水腐解進(jìn)程中質(zhì)量的差異39-41
• 4.3.2 稻麥秸稈不同部位在淹水腐解進(jìn)程中可溶性糖的差異41-44
• 4.3.3 稻麥秸稈不同部位在淹水腐解進(jìn)程中半纖維素的差異44-46
• 4.3.4 稻麥秸稈不同部位在淹水腐解進(jìn)程中纖維素的差異46-48
• 4.3.5 稻麥秸稈不同部位在淹水腐解進(jìn)程中木質(zhì)素的差異48-51
• 4.4 稻麥秸稈不同部位淹水腐解過程對土壤溶液的影響51-56
• 4.4.1 稻麥秸稈的不同部位在淹水腐解過程中土壤溶液DOC的變化51-52
• 4.4.2 稻麥秸稈的不同部位在淹水腐解過程中土壤溶液pH的變化52-53
• 4.4.3 稻麥秸稈的不同部位在淹水腐解過程中土壤溶液NH_4~+-N的變化53-56
• 5. 討論56-61
• 5.1 稻麥秸稈不同部位的腐解特征及它們之間的腐解差異56-57
• 5.2 稻麥秸稈不同部位的有機組分腐解特征及其差異57-59
• 5.3 稻麥秸稈不同部位淹水腐解過程中土壤溶液DOC、pH和NH_4~+的變化59-61
• 6 問題和展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 致謝67-68
• 附錄68-75

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