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土壤酸化是我国南方地区作物生长的主要胁迫因子之一,大量施用化学肥料不仅会加速土壤的酸化进程,还会引发多种环境问题,严重威胁着农业可持续发展。有机物料(作物秸秆、动物厩肥等)既含有相当数量的作物生长必需的碳、氮、磷、钾等元素,又具有改良土壤的理化性质和土壤生物性状,提高土壤肥力和作物产量等作用,因此,在农业生产中施用有机物料越来越受到重视。本文以发育于第四纪红黏土的旱地红壤为研究对象,通过盆栽试验和室内培养试验相结合,研究了3种有机物料(稻草、紫云英、猪粪)施入土壤后:1)土壤碳氮积累与酸度的变化;2)花生产量及花生对Ca、Mg吸收量的变化;3)土壤几种形态碳氮动态与土壤pH的相互关系。以期为红壤地区合理施用有机物料调控土壤碳氮循环以改良土壤酸化提供参考依据。主要研究结果如下:
1.盆栽试验结果表明,单施化学肥料不利于土壤有机质的积累,而有机物料的施用显著增加了土壤有机质含量,且随物料添加量的增加而增加。与原始土壤相比,种植花生土壤中,施用稻草、紫云英和猪粪2季后土壤有机质分别增加了16.96%~65.49%,14.85%~59.40%,17.53%~41.21%;不种花生土壤中土壤有机质分别增加了14.33%~50.54%,12.23%~48.19%,9.77%~29.08%。尿素施用水平对土壤全氮积累的影响不显著,而施用机物料土壤全氮均有不同幅度的上升,其中猪粪处理对全氮的增加效果最好。与不种花生土壤相比,种植花生处理中土壤pH第1季和第2季后分别降低了0.06~0.28和0.08~0.27,土壤交换性铝则分别增加了7.69%~72.94%和8.49%~46.2%;施用尿素加剧了土壤酸化,与150 kg ha-1尿素水平相比,300 kg ha-1尿素水平下土壤pH在1季和2季后分别下降了0.02~0.1和0.01~0.16;有机物料处理中猪粪对土壤酸化的改良效果最好,其次为稻草,紫云英对酸度的改良效果最差。
2.尿素施用水平在第1季中对花生总产量有显著影响,而第2季中对花生产量的影响不显著。与单施化学肥料相比,施用猪粪显著增加了花生产量,2季花生秸秆干重平均增加了11.12%~59.28%,花生荚果干重平均增加了12.42%~68.2%;紫云英处理对花生也有增产作用,且第2季增产效果更明显;稻草处理对花生增产效果最差。尿素施用水平对花生秸秆钙镁吸收量影响不显著。与单施化学肥料相比,猪粪处理中花生秸秆钙镁吸收量显著增加,而稻草和紫云英处理对花生钙镁吸收量影响不显著。
3.培养试验结果表明,与对照相比,添加有机物料均提高了土壤WSOC、SMBC、SMBN和pH,且有机物料添加量越大,增幅越大。猪粪处理中土壤NH4+-N、NO3--N和WSON含量显著增加;而稻草和紫云英处理中土壤NO3--N和WSON含量下降,NH4+-N含量没有显著变化。施用稻草和紫云英7~14 d左右,土壤pH达到最大值,随后逐渐下降趋于平衡;而施用猪粪后土壤pH立即升高,随后逐渐下降趋于平衡。84d培养实验结束时,与对照相比,猪粪、稻草和紫云英处理的土壤pH分别平均增加了0.26、0.23和0.09。几种有机物料处理中,土壤pH与SMBC、SMBN和WSOC均存在显著的正相关关系。稻草和紫云英处理中,土壤pH与WSON和NO3--N之间存在显著负相关性,而猪粪处理中pH与WSON和 NO3--N相关性不显著。