灌溉處理蔬菜栽培論文
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1.1土壤總有機碳(TOC)不同灌溉處理土壤總有機碳含量測定結果如圖1所示。0~20cm土層溝灌、滴灌、滲灌處理土壤有機碳含量分別為21.66、25.53和21.15g/kg，20~40cm土層分別為11.62、17.55和16.20g/kg。從圖中可見，3種灌溉處理0~20cm土層有機碳含量均高于20~40cm土層，t檢驗結果表明所有灌溉處理兩土層間有機碳含量差異均達到了P<0.05顯著水平。同一土層不同灌溉處理間土壤總有機碳含量差異總體上也都達到P<0.05顯著水平，即0~20cm土層滴灌處理有機碳含量顯著高于溝灌和滲灌處理，而20~40cm土層溝灌處理則顯著低于滴灌和滲灌處理。
1.2土壤黑碳(BC)是不同灌溉處理0~20cm和20~40cm兩土層土壤黑碳含量測定結果。不同灌溉處理間黑碳含量差異明顯，0~20cm土層土壤黑碳含量為滴灌處理(7.59g/kg)>滲灌處理(5.64g/kg)>溝灌處理(5.30g/kg)；20~40cm土層各灌溉處理土壤黑碳含量大小順序與0~20cm土層相一致，亦為滴灌處理(5.40g/kg)＞滲灌處理(3.69g/kg)>溝灌處理(3.39g/kg)。統計檢驗結果表明，處理間土壤黑碳含量差異總體達到P<0.05顯著水平，即滴灌處理明顯高于滲灌和溝灌處理，但滲灌和溝灌兩處理間差異不顯著。上下土層間比較，各灌溉處理0~20cm土層土壤黑碳含量均高于20~40cm土層，且差異達到P<0.05顯著水平。
1.3土壤腐殖酸(SHC)3種灌溉處理0~20cm土層土壤腐殖酸含量(3.64~5.75g/kg)均高于20~40cm土層的含量(3.54~3.83g/kg)。不同灌溉處理間土壤腐殖酸含量比較，0~20cm土層為溝灌>滴灌>滲灌，且差異達P<0.05顯著水平；20~40cm土層與0~20cm土層變化趨勢一致，但差異未達P<0.05顯著水平。上下土層間腐殖酸含量比較，溝灌處理差異達到P<0.05顯著水平，而滴灌和滲灌處理上下土層間差異不顯著。
1.4土壤黑碳、腐殖酸占總有機碳的比例(BC/TOC，SHC/TOC)各灌溉處理土壤黑碳占總有機碳的比例(BC/TOC)，其變化范圍為22.81%~30.85%，且表現出灌溉處理間差異較大、上下土層間差異相對較小的變化趨勢。0~20cm土層的BC/TOC為滴灌>滲灌>溝灌，三者之間差異均達到P<0.05顯著水平；而20~40cm土層的BC/TOC為滴灌>溝灌>滲灌，滲灌與溝灌、滴灌間差異達P＜0.05顯著水平。溝灌和滴灌兩處理20~40cm土層BC/TOC高于0~20cm土層，而滲灌處理則0~20cm土層高于20~40cm土層。不同灌溉處理土壤腐殖酸占總有機碳(SHC/TOC)的變化范圍為16.60%~33.03%。由表中可見0~20cm土層和20~40cm土層處理間順序均為溝灌>滲灌>滴灌，且兩土層溝灌與滲灌、滴灌處理間差異達P<0.05顯著水平；兩土層比較，20~40cm土層各灌溉處理土壤SHC/TOC高于0~20cm土層，但差異不顯著。不同處理間黑碳與腐殖酸關系比較，溝灌處理上下兩土層SHC/TOC均大于BC/TOC，但相差較小；而滴灌和滲灌處理差異明顯，且均為SHC/TOC小于BC/TOC。這說明滴灌和滲灌處理所形成的土壤環境條件對黑碳形成更為有利。
1.5土壤黑碳與總有機碳、腐殖酸的關系不同土層各處理土壤黑碳與總有機碳、腐殖酸含量間的相關分析結果。上下兩土層土壤黑碳與總有機碳含量間均呈極顯著正相關關系，說明設施土壤黑碳形成依賴于有機質的增加，土壤中有機物質越多，土壤中形成的黑碳也越多，而黑碳則是土壤有機碳保存的重要形式。上下兩土層黑碳–總有機碳相關方程的相關系數數值不同，上層土壤的相關系數大于下層，說明上層土壤黑碳的形成更密切地受制于施肥、耕翻等常規耕作措施。而土壤中黑碳與腐殖酸之間不具有相關性。
2討論
不同灌溉處理0~20cm土壤有機碳含量均高于20~40cm土層，這是由于長期施肥，特別是大量施用有機肥造成的。不同灌溉方式創造不同土壤通氣性、pH、團聚體組成、水熱等條件，進而影響有機質礦化和腐殖化進程。由于滴灌灌水后濕潤的只是作物根系層局部，灌水相對頻繁，土層濕潤部分保持較高含水量，而未被濕潤部分相對干燥，這種土壤環境條件易于有機碳的積累。而溝灌一次灌水數量較大，灌水間隔較長，整個作物根系層土壤干濕交替明顯，土壤中易于分解的有機碳分解礦化，殘留的有機碳穩定性較高。滲灌灌水時灌溉用水自下而上浸潤，速度慢，灌水后土層局部濕潤，且地表保持相對干燥，這一水熱條件使土壤有機質礦化速率處于中等位置。因此，有機碳含量為滴灌處理最高、溝灌最低；腐殖酸含量則為溝灌最高。3種灌溉處理土壤黑碳含量變化范圍為3.39~7.59g/kg，黑碳占總有機碳的比例為22.81%~30.85%，這一測定結果高于已有的大多數國內外研究結果。一方面在于所測得的黑碳含量可能包含尚未完全被氧化的腐殖酸、部分胡敏素和被黑碳顆粒包裹的植物殘體；另一方面由于土壤類型、黑碳來源各異，黑碳的測定方法也不完全相同，故所得結果難于直接比較。自然土壤中黑碳主要源于生物質燃燒、大氣沉降以及施肥，而設施土壤處于“被保護”狀態，連續大量施用有機肥料可能是黑碳生成的基礎物質，而特殊的水熱條件則是其生成的主要影響因素，本文0~20cm土層黑碳含量明顯高于20~40cm土層的試驗結果證明了這一點。土壤黑碳數量取決于總有機碳含量。就表層土壤而言，由于滴灌灌水后總是處于部分干燥、部分濕潤，濕潤部分有利土壤有機物質的積累，而干燥部分不利于有機物質礦化，結果導致了滴灌處理表層土壤黑碳含量明顯高于溝灌和滲灌處理。同時，黑碳主要以與礦物顆粒結合成重組有機碳形式存在于土壤微團聚體(<53μm)中，不易被氧化和微生物利用，而更有利于土壤碳的保存。灌溉方式影響黑碳在土層間的分布，隨著土層深度的增加，溝灌和滴灌兩處理黑碳占有機碳的比例也隨之升高，這與Sonja等的研究結果一致，由于較小的黑碳顆粒或與黏粒結合會隨水分移動而進入到下層土壤中。滲灌處理卻表現出相反的趨勢，這可能與滲灌灌溉水分長年向上運動有關。有研究認為黑碳可能是土壤腐殖質中高度芳香化結構的組成成分，本研究中黑碳與腐殖酸未表現出密切的相關性，但黑碳應該是比腐殖酸碳更為穩定的有機質成分。此外，黑碳具有較高的比表面積和羧基、羥基、酚羥基等多種功能團，可吸附土壤中可溶性碳，對土壤固碳起到積極的作用。因此，測定和研究黑碳在土壤培肥及環境保護方面具有重要意義。
3結論
溝灌、滴灌和滲灌3種灌溉處理，0~20cm土層土壤黑碳、總有機碳和腐殖酸含量均高于20~40cm土層。在0~20cm和20~40cm兩土層，土壤總有機碳含量滴灌處理高于滲灌和溝灌，黑碳含量滴灌高于滲灌、滲灌高于溝灌，腐殖酸含量溝灌處理高于滴灌、滴灌高于滲灌。土壤黑碳、腐殖酸占總有機碳的比例分別在22.81%~30.85%、16.60%~33.03%之間，黑碳與土壤總有機碳之間具有良好的相關性。綜上所述，不同灌溉方式下土壤的理化性質不同，致使土壤有機碳及其組分產生差異，滴灌提高總有機碳、黑碳含量，滲灌次之；相比較而言，雖然溝灌處理有機碳、黑碳含量均明顯低于滴灌和滲灌處理，但腐殖質含量卻高于滴灌和滲灌處理。
作者：薛媛媛張玉龍黨秀麗單位：沈陽農業大學土地與環境學院
