秸秆直接填埋对不同盐度土壤改良的作用及机理研究【字数:10392】
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引言
土壤退化的主要表现形式之一为土壤盐碱化,土壤或地下水中的易溶性盐(钠、钾、钙、镁等的硫酸盐、氯化物等)随水分逐渐上移,但水分到达表层土壤后会逐渐蒸发,水分蒸发量小于降雨量,盐类积累在了土壤表层,影响微生物活动与植物根部吸收养分,植物无法正常生长,在干旱、半干旱、半湿润和滨海区域较多[1]。过渡耕作会导致地下水位上升、沿海地区过渡开采地下水导致海水入侵等均可导致土壤发生盐碱化。盐碱化土壤限制农作物产量与农产品品质,浪费大面积土壤资源,严重影响了农业生产 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072^
。全球约7%的土壤逐渐发生盐碱化,且每天还有约3000公顷的土壤在发生盐碱化[2]。我国盐碱化土壤高达3460万公顷,耕地占比近1/5[3]。盐碱化土壤改良可以提高农业产量、促进农村经济发展、增加土壤利用率和促进生态保护。
我国农业发展历史悠久,种植业已发展2000多年,每年收获后会产生大量农业废弃物如农秸秆、杂草、落叶、果实外壳、牲畜和家禽粪便等,其中秸秆占很大比例。秸秆是一种用途广、可再生的生物资源,目前我国每天约新增250万秸秆,但许多秸秆都被直接燃烧,产生大量二氧化碳、二氧化硫、颗粒物和粉尘等,降低空气质量和可见度,对生态环境和人体健康十分不友好。
将秸秆处置问题与盐碱土治理相结合可同时解决这两大生态环境问题。秸秆还田可以降低土壤含盐量、增加土壤有机质含量、增加土壤肥力。同时秸秆还田可以促进微生物活动导致腐解加快,促进农业发展。所以对于盐碱土来说,秸秆还田是非常有效且环境友好的改良手段,秸秆填埋后,土壤中的微生物对其进行分解,释放有机碳、营养元素等到土壤中,土壤有机碳含量可以有效反应土壤肥力,其含量的高低直接影响了土壤质量和农作物生长,可以说秸秆还田起着改良土壤质量、培肥地力、促进农业生产的重要作用[49]。
碱蓬属一年生草本植物,可食用、入药,种子还可以榨油,在我国分布十分广泛,不怕高湿、高盐、贫瘠等环境,少病虫害且产量高,可以适应不同类型的盐碱地[10]。本研究以碱蓬秸秆为材料,设置低、中、高三种含盐量梯度,通过分析秸秆降解过程中土壤理化性质、分解率、木质素含量以及微生物的变化,来研究秸秆直接填埋对不同盐度土壤改良的作用及机理。
1 实验材料和方法
1.1材料
碱蓬秸秆取自江苏省大丰市大丰港盐土大地实验园区。
1.2方法
1.2.1样品采集 土样:取每组地下010 cm、1020 cm和原始土样,置于密封袋中,分别用于测定土壤有机质含量、pH值、含盐量。
秸秆:收集碱蓬秸秆后,裁剪主茎,一部分用于还田,称重后,将其放入网袋中,记录重量并标记。另一部分碱蓬秸秆在60 ℃烘箱中烘干,磨碎后用100 mm筛过一下,标记备用[26]。
碱蓬秸秆还田后,取出并清理秸秆,在60 ℃烘箱中烘干,然后进行称重,一部分标记备用,另一部分磨碎后用100 mm筛过一下,标记备用。
微生物采集:将土壤用锡箔纸包好并做好标记,低温条件下带回。
1.2.2 pH和电导率测定方法 将土壤风干,然后用研磨棒磨碎过60 mm筛,取15 g置于锥形瓶中,加100 mL蒸馏水,在摇床中以180 r/min震荡0.5 h后静置,用滤纸过滤后,通过pH计和电导率测定仪进行测定。
1.2.3有机质测定方法 本实验采用重铬酸钾氧化比色法,取0.5 g过60 mm的风干土并称量,置于50mL锥形瓶中,然后制做标曲。加2.5mL重铬酸钾溶液(K2Cr2O7,0.8 mol/L)和2.5 ml浓硫酸(H2SO4,98.3%),摇至均匀,于95 ℃水浴锅中水浴1.5 h,取出置于冷水浴中冷却至室温,用20 mL蒸馏水稀释,摇至均匀后离心,取上清液至于1mL比色皿中,在590 nm波长处测定吸光度[11]。
1.2.4木质素测定方法 样品于75 ℃恒温烘箱中烘干,磨碎后过40 mm筛,称取约2 mg于10mL试管中,标为测定管,取一空白试管标为空白管,然后在测定管和空白管中加入500 μL试剂一、20 μL高氯酸,摇匀后放入75 ℃水浴锅中,加热半小时,取出后自然冷却,再在两支试管中加入500 μL试剂二,摇匀后取20 μL上清液再加980 μL试剂三。
然后按照试剂盒说明书中的计算公式(ΔA0.0068)/ 0.0347×1.02×103/ 样本质量×稀释倍数,可计算得出每克干重中木质素含量,单位mg。
1.2.5分解率 分解率=(初始干重—分解后干重)/初始干重
1.2.6微生物多样性分析 以16s rDNA测序对样本中的微生物多样性进行鉴定。
1.2.7数据处理 采用Microsoft Excel软件进行数据处理,SPSS 20.0对数据进行显著性差异分析。
2结果与分析
2.1秸秆还田对土壤含盐量的影响
2.1.1 秸秆还田对低盐组土壤含盐量的影响 从图1、图2可知随着碱蓬秸秆的填埋,低盐组两组不同深度(010 cm,1020 cm)的土壤含盐量均逐渐减小。从图3可知低盐组010 cm处土壤含盐量均高于1020 cm处土壤含盐量,但随着碱蓬秸秆的填埋,差距逐渐减小,后期两者含盐量几乎一致。
原文链接:http://www.jxszl.com/swgc/smkx/563365.html
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