秸秆还田改良盐碱地土壤效应及其过程
1关键词 1Abstract 1Key words 1引言 11 实验材料和方法 21.1实验地点 21.3 pH、电导率测定方法 31.4有机质测定 31.5木质素测定 31.6分解速率 31.7微生物多样性分析 31.8实验数据处理 32结果与分析 32.1 秸秆填埋对土壤性质的影响 42.1.1秸秆填埋对土壤pH变化的影响 42.1.1.1 低盐组土壤pH比较 42.1.1.2 中盐组土壤pH比较 42.1.1.3 高盐组土层pH比较 52.1.2秸秆填埋对土壤盐度变化的影响 62.1.2.1 低盐组土壤盐度变化比较 62.1.2.2中盐组土壤盐度变化比较 72.1.2.3高盐组土壤盐度变化比较 72.1.3 秸秆填埋对土壤有机质变化的影响 82.1.3.1 低盐组土壤有机质变化比较 82.1.3.2 中盐组土壤有机质变化比较 82.1.3.3 高盐组土壤有机质变化比较 92.3 秸秆木质素含量变化分析 102.4 土壤微生物多样性分析 112.4.1 有效数据统计 112.4.2 OTU聚类分析 122.4.3 OTU分布Venn图 132.4.4 Alpha多样性分析 142.4.4.1 稀释性曲线（Rarefaction curve) 142.4.4.3 alpha多样性指数 152.4.5物种注释 162.4.5.1物种组成分析 163 讨论 183.1秸秆填埋对土壤性质的影响 183.1.1对土壤pH以及盐度的影响 183.1.2 对土壤有机质的影响 183.2 对秸秆分解速率的影响 183.3 对菊芋秸秆木质素含量的影响 193.4 对土壤微生物的影响 194 结论 19致谢 19参考文献 20秸秆还田改良盐碱地土壤效应及其过程为了阐明秸秆还田改良盐碱地土壤效应及其过程，本研究以盐碱地典型指示物菊芋（多年宿根性草本植物）为研究对象，实验设置三个盐度（低盐、中盐、高盐）、两个秸秆填埋重量梯度（50 g、30 g），两个采样深度（0-10 cm、10-20 cm）来比较研究不同盐度对滨海滩涂盐碱地植物（菊芋）秸秆分解过程的影响以及不同盐度下秸秆填埋后盐碱地土壤pH、盐度和有机质的影响。实验结果表明秸秆还田会使盐碱地土壤pH和盐度降低，增加土壤中有机质含量，从而改良盐碱土。秸秆的分解规律是前期快后期慢，填埋菊芋秸秆的量越大，其分解速率越高。高盐组的分 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
解速率<中盐组的分解速率<低盐组的分解速率。秸秆填埋后，其木质素含量呈现降低的趋势。微生物物种丰富度与盐度以及土层深度有关，低盐组物种丰度最大。
目录
引言
引言
土壤盐碱化制约农作物的产量和质量，已然成为了一个影响全球的普遍性问题。据统计，全世界已有10亿多公顷土地在受不同程度的盐渍化的危害，大约占全世界土地面积的7%，这个数字还在以每年100150万公顷的速度增长[1]。综合我国情况来看，我国存在盐渍土面积大、分布广泛的问题，我国有大约80%的盐渍土尚未得到开发利用[2]。而盐渍土存在大量问题的同时也蕴藏着巨大的发展潜力。
我国是农业大国，每年会产生大量的农作物废弃物也就是秸秆资源。而对于秸秆的处理问题，大部分农民会选择直接就地焚烧，对当地的环境造成严重危害。如何解决这两大棘手问题成为许多人关注的重点[3]。有研究表明，秸秆还田能有效地增加土壤有机质含量、改良土壤理化性质、培肥地力。同时，若在秸秆还田时通过适当的手段进行调节，增强土壤微生物的作用，可以有效地促进腐解，进而促进农业生产的良性循环。这就使得人们不禁思考如果将秸秆还田与改良盐碱化土地相结合，是不是可以同时使这两大问题有所改善。经过大量的研究人们发现通过秸秆还田，秸秆在土壤微生物作用下分解矿化，释放养分，能有效增加土壤有机质含量，改良土壤，培肥地力，协调土壤中氮、磷、钾比例失调的矛盾，达到蓄水保墒、控制水土流失、调节生态环境的目的[46]。
作物秸秆是一种宝贵的可再生有机资源，全世界每年农业生产中产生的秸秆为1000亿2000亿t，我国来源丰富且数量巨大，每年秸秆产生量约6亿t，其中稻谷、小麦、玉米3种粮食作物所产生的秸秆量占总量的76%左右。然而被利用秸秆的不足2000万t，约97%的秸秆被焚烧、堆积和遗弃，既造成资源浪费，又造成环境污染[78]。秸秆资源当中的菊芋是比较耐盐的一种，菊芋是菊科向日葵属植物，又被称为鬼子姜或洋姜，主要分布在北美温带地区，以块茎繁殖为主，对生境要求较低。碱蓬是一年生草本积盐植物，植物学分类为藜科碱蓬属主要生长于海滨、湖边、荒漠等处的盐碱荒地，是一种典型的盐碱地指示植物[911]。
土壤盐碱化是盐分不断向土壤表层聚积的过程，其对作物生长的危害主要是两方面：高盐渗透作用，影响作物吸收水分；单盐毒害，它会影响到土壤的结构，土壤微生物间接影响到作物生长[1213]。秸秆还田后，秸秆可以在土壤微生物作用下分解矿化，释放养分，能有效增加土壤有机质含量，改良土壤，培肥地力，协调土壤中氮、磷、钾比例失调的矛盾，达到蓄水保墒、控制水土流失、调节生态环境的目的[1416]。另有研究表明对于盐碱土壤，秸秆还田能够切断上下层土壤的联系，防止水分上移，避免盐分表聚，同时细菌多样性和丰度均增加[17]。因此将秸秆还田应用于土壤盐碱化改良的研究具有重要意义。本研究设置不同盐度、不同秸秆种类、不同秸秆填埋重量梯度，探究秸秆降解过程中各种变化以及对盐碱土壤的改良效应。
1 实验材料和方法
1.1实验地点
种植地点位于江苏省大丰市大丰港盐土大地实验园区（N：33°53’78，E：120°50’80）。
1.2样品制备
原始土采集：在每个区组附近（30 cm内）采集010 cm、1020 cm、原始土样，放于自封袋中并做好标记，用于测定土壤pH值、电导率和有机质含量。
植物秸秆和凋落袋：收集秸秆后，去掉侧枝、上部，只留主茎部分，将其剪成20 cm左右的小段，一部分按要求称重平铺于网袋中并贴上标签记下重量，准备进行覆盖试验。另取50 g/袋菊芋秸秆8袋、，带回实验室60℃烘干至恒重，研磨并过100目筛子，测定秸秆初始木质素含量。
秸秆分解试验开始后，将取回网袋中的秸秆小心地用刷子或毛笔清除枯落物表面附着的土和砂砾等，于60℃烘干至恒重后称重，用于秸秆分解速率的测定，随后研磨并过100目筛子，测定秸秆填埋后木质素含量。
土壤微生物：采集网袋对应的不同分层的土壤用锡箔纸包好后写上编号，放入液氮中运回实验室后，用于分析微生物的组成和活性。
1.3 pH、电导率测定方法
自然风干的土壤研磨过60目筛，称取20 g，加100 ml蒸馏水，180 r/min震荡10 min后静置，过滤用pH计和电导率测定仪测定pH和电导率。
1.4有机质测定
准确称量0.5000 g过60目筛风干土样（土壤有机质在1％4％）放入50 ml具塞试管中，并记录称量重量，同时做标准曲线。具塞试管中依次加入2.5 ml重铬酸钾溶液和2.5 ml浓硫酸，摇匀放入100℃水浴锅中加热90 min后于冷水浴中冷却，加水至25 ml，摇匀静置过夜或离心，取上清液测定吸光度（λ=590 nm，蒸馏水调零）。
1.5木质素测定
样品80 ℃烘干至恒重，粉碎，过40目筛，称取约2 mg（记为W）于10 mL玻璃试管中（务必用玻璃试管，不可用Ep管）。然后按照测定操作表进行操作，操作表如下：
表1 操作表
Table 1 Operation Table
空白管
测定管
样本（mg）
2
试剂一（uL）
500
500
高氯酸（uL）
解速率<中盐组的分解速率<低盐组的分解速率。秸秆填埋后，其木质素含量呈现降低的趋势。微生物物种丰富度与盐度以及土层深度有关，低盐组物种丰度最大。
目录
引言
引言
土壤盐碱化制约农作物的产量和质量，已然成为了一个影响全球的普遍性问题。据统计，全世界已有10亿多公顷土地在受不同程度的盐渍化的危害，大约占全世界土地面积的7%，这个数字还在以每年100150万公顷的速度增长[1]。综合我国情况来看，我国存在盐渍土面积大、分布广泛的问题，我国有大约80%的盐渍土尚未得到开发利用[2]。而盐渍土存在大量问题的同时也蕴藏着巨大的发展潜力。
我国是农业大国，每年会产生大量的农作物废弃物也就是秸秆资源。而对于秸秆的处理问题，大部分农民会选择直接就地焚烧，对当地的环境造成严重危害。如何解决这两大棘手问题成为许多人关注的重点[3]。有研究表明，秸秆还田能有效地增加土壤有机质含量、改良土壤理化性质、培肥地力。同时，若在秸秆还田时通过适当的手段进行调节，增强土壤微生物的作用，可以有效地促进腐解，进而促进农业生产的良性循环。这就使得人们不禁思考如果将秸秆还田与改良盐碱化土地相结合，是不是可以同时使这两大问题有所改善。经过大量的研究人们发现通过秸秆还田，秸秆在土壤微生物作用下分解矿化，释放养分，能有效增加土壤有机质含量，改良土壤，培肥地力，协调土壤中氮、磷、钾比例失调的矛盾，达到蓄水保墒、控制水土流失、调节生态环境的目的[46]。
作物秸秆是一种宝贵的可再生有机资源，全世界每年农业生产中产生的秸秆为1000亿2000亿t，我国来源丰富且数量巨大，每年秸秆产生量约6亿t，其中稻谷、小麦、玉米3种粮食作物所产生的秸秆量占总量的76%左右。然而被利用秸秆的不足2000万t，约97%的秸秆被焚烧、堆积和遗弃，既造成资源浪费，又造成环境污染[78]。秸秆资源当中的菊芋是比较耐盐的一种，菊芋是菊科向日葵属植物，又被称为鬼子姜或洋姜，主要分布在北美温带地区，以块茎繁殖为主，对生境要求较低。碱蓬是一年生草本积盐植物，植物学分类为藜科碱蓬属主要生长于海滨、湖边、荒漠等处的盐碱荒地，是一种典型的盐碱地指示植物[911]。
土壤盐碱化是盐分不断向土壤表层聚积的过程，其对作物生长的危害主要是两方面：高盐渗透作用，影响作物吸收水分；单盐毒害，它会影响到土壤的结构，土壤微生物间接影响到作物生长[1213]。秸秆还田后，秸秆可以在土壤微生物作用下分解矿化，释放养分，能有效增加土壤有机质含量，改良土壤，培肥地力，协调土壤中氮、磷、钾比例失调的矛盾，达到蓄水保墒、控制水土流失、调节生态环境的目的[1416]。另有研究表明对于盐碱土壤，秸秆还田能够切断上下层土壤的联系，防止水分上移，避免盐分表聚，同时细菌多样性和丰度均增加[17]。因此将秸秆还田应用于土壤盐碱化改良的研究具有重要意义。本研究设置不同盐度、不同秸秆种类、不同秸秆填埋重量梯度，探究秸秆降解过程中各种变化以及对盐碱土壤的改良效应。
1 实验材料和方法
1.1实验地点
种植地点位于江苏省大丰市大丰港盐土大地实验园区（N：33°53’78，E：120°50’80）。
1.2样品制备
原始土采集：在每个区组附近（30 cm内）采集010 cm、1020 cm、原始土样，放于自封袋中并做好标记，用于测定土壤pH值、电导率和有机质含量。
植物秸秆和凋落袋：收集秸秆后，去掉侧枝、上部，只留主茎部分，将其剪成20 cm左右的小段，一部分按要求称重平铺于网袋中并贴上标签记下重量，准备进行覆盖试验。另取50 g/袋菊芋秸秆8袋、，带回实验室60℃烘干至恒重，研磨并过100目筛子，测定秸秆初始木质素含量。
秸秆分解试验开始后，将取回网袋中的秸秆小心地用刷子或毛笔清除枯落物表面附着的土和砂砾等，于60℃烘干至恒重后称重，用于秸秆分解速率的测定，随后研磨并过100目筛子，测定秸秆填埋后木质素含量。
土壤微生物：采集网袋对应的不同分层的土壤用锡箔纸包好后写上编号，放入液氮中运回实验室后，用于分析微生物的组成和活性。
1.3 pH、电导率测定方法
自然风干的土壤研磨过60目筛，称取20 g，加100 ml蒸馏水，180 r/min震荡10 min后静置，过滤用pH计和电导率测定仪测定pH和电导率。
1.4有机质测定
准确称量0.5000 g过60目筛风干土样（土壤有机质在1％4％）放入50 ml具塞试管中，并记录称量重量，同时做标准曲线。具塞试管中依次加入2.5 ml重铬酸钾溶液和2.5 ml浓硫酸，摇匀放入100℃水浴锅中加热90 min后于冷水浴中冷却，加水至25 ml，摇匀静置过夜或离心，取上清液测定吸光度（λ=590 nm，蒸馏水调零）。
1.5木质素测定
样品80 ℃烘干至恒重，粉碎，过40目筛，称取约2 mg（记为W）于10 mL玻璃试管中（务必用玻璃试管，不可用Ep管）。然后按照测定操作表进行操作，操作表如下：
表1 操作表
Table 1 Operation Table
空白管
测定管
样本（mg）
2
试剂一（uL）
500
500
高氯酸（uL）
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