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作者：李忠辑沈阳农业大学

学位级别：硕士

水稻是我国重要的粮食作物,水稻土因为其水旱交替的特殊土壤状况,拥有巨大的固碳潜力,土壤有机碳及其形态反映了土壤肥力水平的高低。土壤有机碳含量受到土壤环境因素的重要影响,其中土壤铁含量及其组分变化对有机碳组分变化的影响是水... 详细信息

水稻是我国重要的粮食作物,水稻土因为其水旱交替的特殊土壤状况,拥有巨大的固碳潜力,土壤有机碳及其形态反映了土壤肥力水平的高低。土壤有机碳含量受到土壤环境因素的重要影响,其中土壤铁含量及其组分变化对有机碳组分变化的影响是水稻土有机碳稳定性的决定性因素。本研究以三种典型稻区(东北平原盐渍区、南方河网平原双季稻区和西南山地丘陵区)的六个省份七个地区(辽宁省大洼县、辽宁省辽中区、吉林省、四川省、贵州省、江西省和湖南省)水稻土为研究对象,采集了高肥力、中肥力和低肥力水平水稻土,测定土壤氧化铁形态及土壤有机碳组分,分析了不同肥力水平水稻土铁形态和有机碳组分的变化状况,得出了具体以下几点结论:1.供试三个区域六省份的高、中、低肥力水稻土游离铁含量大致呈现由南到北递减趋势。南方四省份水稻土游离铁含量呈现中肥力田>高肥力田>低肥力田的趋势;在东北地区,辽宁省大洼县和辽中区水稻土游离铁含量普遍高于吉林省。所有水稻土无定形铁和全铁含量均呈高肥力>中肥力>低肥力的趋势。高肥力水平上,辽宁省大洼县水稻土络合铁含量显著低于其他地区;中肥力水平,贵州省水稻土络合态含量显著低于其他地区;低肥力水平上,吉林省水稻土络合态含量显著低于其他地区。吉林省水稻土各形态氧化铁含量均显著低于其他省份,这是由于吉林地理位置纬度高,气候寒冷。2.除四川省以外,各省份各区域高肥力水稻土可溶性有机碳含量明显高于低肥力土壤。所有省份水稻土微生物量碳含量在高、中、低肥力上均呈递减趋势,高肥力土壤微生物量碳含量显著高于低肥力土壤。所有省份高、中、低肥力水稻土活性有机碳含量差异明显,随肥力水平降低而呈现递减趋势,辽宁省大洼县高肥力水稻土活性有机碳含量显著高于其它省份和区域。各省份水稻土有机碳含量差异显著,随土壤肥力水平降低也呈递减规律。高肥力水平土壤有机碳含量明显高于中、低肥力水平土壤。3.在三个不同区域土壤中,东北平原盐渍区不同肥力水平水稻土游离铁和无定形铁含量与土壤活性有机碳含量呈显著正相关关系,而络合铁与土壤可溶性有机碳呈极显著正相关关系。南方河网平原区土壤络合铁含量与土壤活性有机碳、可溶性有机碳和微生物量碳含量呈极显著或者显著正相关。西南低山丘陵区土壤游离铁与可溶性有机碳呈显著正相关关系。4.高肥力水稻土可溶性有机碳与游离铁和全铁间均呈显著正相关。中等肥力水稻土氧化铁形态与有机碳各组分均未呈现相关性。低肥力土壤无定形铁含量与土壤可溶性有机碳含量呈显著正相关。综上所述,不同肥力水平水稻土铁和碳形态差异表现为:中、高肥力水稻土游离铁、无定形铁、可溶性有机碳、微生物量碳、活性有机碳以及全量有机碳含量均高于低肥力土壤,且游离铁含量与可溶性有机碳呈显著正相关关系;而低肥力土壤无定形铁含量与可溶性有机碳呈显著正相关关系。该结果为了解我国不同区域不同肥力水平水稻土氧化铁和有机碳状况及其形态转化提供理论参考和数据支持。

关键词：水稻土肥力产量氧化铁形态有机碳组分

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聚合氨基酸对北方水稻土中氧化铁存在形态的影响

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中国生态农业学报 2017年第4期25卷 616-622页

作者：查文文关连珠张广才张昀高晓丹陈伟伟吴春龙王明达姜雪楠潘林林张婷赵雅沈阳农业大学土地与环境学院/土肥资源高效利用国家工程实验室/农业部东北耕地保育重点实验室沈阳110866

为了解不同类型水稻土中氧化铁含量特征,探明添加外源聚合氨基酸对水稻土中氧化铁形态变化的影响,本研究以中国北方不同类型水稻土(棕壤型、草甸土型和滨海盐渍型)为研究对象,设置添加占供试土壤干重0.05%的γ-聚谷氨酸和聚天冬氨酸处理... 详细信息

为了解不同类型水稻土中氧化铁含量特征,探明添加外源聚合氨基酸对水稻土中氧化铁形态变化的影响,本研究以中国北方不同类型水稻土(棕壤型、草甸土型和滨海盐渍型)为研究对象,设置添加占供试土壤干重0.05%的γ-聚谷氨酸和聚天冬氨酸处理,以不添加氨基酸作为对照。通过室内恒温厌氧培养30 d后,测定各水稻土全铁、游离氧化铁、无定形氧化铁和络合态铁含量及氧化铁的活化和络合程度。结果表明:供试的北方3种典型水稻土中,游离氧化铁含量为滨海盐渍型>草甸土型≥棕壤型,络合态铁含量为棕壤型>滨海盐渍型≥草甸土型,而无定形氧化铁含量为棕壤型>滨海盐渍型>草甸土型。两种外源聚合氨基酸对不同类型水稻土氧化铁形态转化能力影响存在差异,与不添加氨基酸的对照相比,添加γ-聚谷氨酸的棕壤型水稻土无定形氧化铁和络合态铁含量分别增加27.72%和32.25%,聚天冬氨酸对无定形氧化铁和络合态铁含量无显著促进作用;在草甸土型水稻土中,γ-聚谷氨酸和聚天冬氨酸均能显著增加无定形氧化铁含量,且与对照相比,络合态铁含量分别增加136.24%和12.00%;γ-聚谷氨酸能有效促进滨海盐渍型水稻土中无定形氧化铁和络合态铁的生成。总之,添加γ-聚谷氨酸和聚天冬氨酸对水稻土游离氧化铁的含量没有明显影响;而添加γ-聚谷氨酸能有效增加水稻土中无定形氧化铁和络合态铁含量,降低晶胶率,有利于提高土壤中有效铁含量,显著活化铁氧化物,抑制各类型水稻土中铁的结晶老化;而聚天冬氨酸对水稻土无定形氧化铁和络合态铁没有明显的激发效应。

关键词：水稻土氧化铁形态 γ-聚谷氨酸聚天冬氨酸

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聚合氨基酸对北方水稻土中氧化铁转化与活性有机碳组分的影响

聚合氨基酸对北方水稻土中氧化铁转化与活性有机碳组分的影响

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作者：查文文沈阳农业大学

学位级别：硕士

氧化铁在土壤中的含量较为丰富,由于其氧化还原特性,其形态、结构及性质易受环境影响而发生变化。淹水厌氧环境下土壤微生物以有机质等作为电子供体,经电子传递使Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ)。该过程能够缓解重金属毒性、抑制甲烷排放,对土壤有... 详细信息

氧化铁在土壤中的含量较为丰富,由于其氧化还原特性,其形态、结构及性质易受环境影响而发生变化。淹水厌氧环境下土壤微生物以有机质等作为电子供体,经电子传递使Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ)。该过程能够缓解重金属毒性、抑制甲烷排放,对土壤有机污染物的降解与净化方面有重要意义,因此研究铁转化及其还原是当今环境化学的热点问题。土壤中电子供体及受体数量是限制氧化铁形态转变及铁的还原的因素之一,而添加外源有机物料,一方面可增加土壤电子供体数量从而促进Fe(Ⅲ)还原,另外通过增大与氧化铁的接触,使铁的溶解度增加,促进其活化络合。水稻土施用聚合氨基酸不仅能给稻田提供养分,还能改变其土壤有机碳组成,因此能在不同程度上影响土壤中氧化铁的转化,使氧化铁含量和形态存在较大的分异。本研究以中国北方不同类型(棕壤型、草甸土型和滨海盐渍型)水稻土为研究对象,采用室内恒温淹水厌氧培养方法研究不同类型水稻土氧化铁形态变化特征,通过添加γ-聚谷氨酸(γ-PGA)和聚天冬氨酸(PASP)两种外源肥料增效剂对水田土壤铁还原、氧化铁形态及活性有机碳组分的影响研究,比较不同起源水稻土在氧化铁形态及铁还原过程中对两种外源氨基酸的利用能力的差异,并探究氧化铁形态和铁还原与土壤活性有机碳组分间的相关关系,为深入研究该过程提供科学依据。实验结果如下:(1)供试的北方3种典型水稻土中,游离铁含量由高到低为:滨海盐渍型>草甸土型≥棕壤型;络合态铁含量:棕壤型>滨海盐渍型≥草甸土型;而无定形铁含量由高到低为:棕壤型>滨海盐渍型>草甸土型。(2)外源聚合氨基酸对各水稻土中氧化铁形态转化的影响不同:添加γ-聚谷氨酸和聚天冬氨酸对水稻土游离氧化铁的含量没有明显影响;而添加γ-聚谷氨酸能有效增加水稻土中无定形铁和络合态铁的含量,有利于提高土壤中有效铁含量,显著活化铁氧化物,抑制各类型水稻土中铁的老化;而聚天冬氨酸对水稻土无定形铁和络合态铁没有明显的激发效应。(3)添加γ-PGA和PASP均能促进各类型水稻土中氧化铁的还原,且γ-PGA对铁的还原能力较PASP强。γ-PGA和PASP处理下对各水稻土中铁还原能力的顺序相同,其大小均依次为:棕壤型>草甸土型>滨海盐渍型。(4)不同类型水稻土中Fe(Ⅱ)的生成一定程度上降低了游离铁的转化,使其结晶化得到抑制,同时,Fe(Ⅱ)与无定形铁和络合态铁显著的正相关关系表明土壤中铁氧化物的反应性与铁化合物的形态有关:通常即铁氧化物的络合活化程度愈厉害,则反应性增强愈甚。(5)γ-PGA促进了土壤碳库的累积,提升了土壤有机碳库的稳定性。而三种水稻土经PASP处理后虽然在一定程度上提高了土壤中微生物量碳的比例,但却抑制了对土壤中ROC的分解转化,其对维持碳库稳定和提升土壤有机碳的积累效果不及γ-PGA。(6)三种水稻土中的活性有机碳组分(ASOC)组分含量与氧化铁形态有一定的联系,ASOC组分含量的提升能有效阻碍氧化铁的沉淀,妨碍晶质氧化铁的形成,活性有机质与铁的结合,通过还原使铁进入土壤溶液中,从而促进了氧化铁的活化,从而抑制铁的结晶老化。

关键词：北方水稻土氧化铁形态有机碳组分聚谷氨酸聚天冬氨酸

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