灌溉处理蔬菜栽培论文
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1.1土壤总有机碳(TOC)不同灌溉处理土壤总有机碳含量测定结果如图1所示。0~20cm土层沟灌、滴灌、渗灌处理土壤有机碳含量分别为21.66、25.53和21.15g/kg，20~40cm土层分别为11.62、17.55和16.20g/kg。从图中可见，3种灌溉处理0~20cm土层有机碳含量均高于20~40cm土层，t检验结果表明所有灌溉处理两土层间有机碳含量差异均达到了P<0.05显著水平。同一土层不同灌溉处理间土壤总有机碳含量差异总体上也都达到P<0.05显著水平，即0~20cm土层滴灌处理有机碳含量显著高于沟灌和渗灌处理，而20~40cm土层沟灌处理则显著低于滴灌和渗灌处理。
1.2土壤黑碳(BC)是不同灌溉处理0~20cm和20~40cm两土层土壤黑碳含量测定结果。不同灌溉处理间黑碳含量差异明显，0~20cm土层土壤黑碳含量为滴灌处理(7.59g/kg)>渗灌处理(5.64g/kg)>沟灌处理(5.30g/kg)；20~40cm土层各灌溉处理土壤黑碳含量大小顺序与0~20cm土层相一致，亦为滴灌处理(5.40g/kg)＞渗灌处理(3.69g/kg)>沟灌处理(3.39g/kg)。统计检验结果表明，处理间土壤黑碳含量差异总体达到P<0.05显著水平，即滴灌处理明显高于渗灌和沟灌处理，但渗灌和沟灌两处理间差异不显著。上下土层间比较，各灌溉处理0~20cm土层土壤黑碳含量均高于20~40cm土层，且差异达到P<0.05显著水平。
1.3土壤腐殖酸(SHC)3种灌溉处理0~20cm土层土壤腐殖酸含量(3.64~5.75g/kg)均高于20~40cm土层的含量(3.54~3.83g/kg)。不同灌溉处理间土壤腐殖酸含量比较，0~20cm土层为沟灌>滴灌>渗灌，且差异达P<0.05显著水平；20~40cm土层与0~20cm土层变化趋势一致，但差异未达P<0.05显著水平。上下土层间腐殖酸含量比较，沟灌处理差异达到P<0.05显著水平，而滴灌和渗灌处理上下土层间差异不显著。
1.4土壤黑碳、腐殖酸占总有机碳的比例(BC/TOC，SHC/TOC)各灌溉处理土壤黑碳占总有机碳的比例(BC/TOC)，其变化范围为22.81%~30.85%，且表现出灌溉处理间差异较大、上下土层间差异相对较小的变化趋势。0~20cm土层的BC/TOC为滴灌>渗灌>沟灌，三者之间差异均达到P<0.05显著水平；而20~40cm土层的BC/TOC为滴灌>沟灌>渗灌，渗灌与沟灌、滴灌间差异达P＜0.05显著水平。沟灌和滴灌两处理20~40cm土层BC/TOC高于0~20cm土层，而渗灌处理则0~20cm土层高于20~40cm土层。不同灌溉处理土壤腐殖酸占总有机碳(SHC/TOC)的变化范围为16.60%~33.03%。由表中可见0~20cm土层和20~40cm土层处理间顺序均为沟灌>渗灌>滴灌，且两土层沟灌与渗灌、滴灌处理间差异达P<0.05显著水平；两土层比较，20~40cm土层各灌溉处理土壤SHC/TOC高于0~20cm土层，但差异不显著。不同处理间黑碳与腐殖酸关系比较，沟灌处理上下两土层SHC/TOC均大于BC/TOC，但相差较小；而滴灌和渗灌处理差异明显，且均为SHC/TOC小于BC/TOC。这说明滴灌和渗灌处理所形成的土壤环境条件对黑碳形成更为有利。
1.5土壤黑碳与总有机碳、腐殖酸的关系不同土层各处理土壤黑碳与总有机碳、腐殖酸含量间的相关分析结果。上下两土层土壤黑碳与总有机碳含量间均呈极显著正相关关系，说明设施土壤黑碳形成依赖于有机质的增加，土壤中有机物质越多，土壤中形成的黑碳也越多，而黑碳则是土壤有机碳保存的重要形式。上下两土层黑碳–总有机碳相关方程的相关系数数值不同，上层土壤的相关系数大于下层，说明上层土壤黑碳的形成更密切地受制于施肥、耕翻等常规耕作措施。而土壤中黑碳与腐殖酸之间不具有相关性。
2讨论
不同灌溉处理0~20cm土壤有机碳含量均高于20~40cm土层，这是由于长期施肥，特别是大量施用有机肥造成的。不同灌溉方式创造不同土壤通气性、pH、团聚体组成、水热等条件，进而影响有机质矿化和腐殖化进程。由于滴灌灌水后湿润的只是作物根系层局部，灌水相对频繁，土层湿润部分保持较高含水量，而未被湿润部分相对干燥，这种土壤环境条件易于有机碳的积累。而沟灌一次灌水数量较大，灌水间隔较长，整个作物根系层土壤干湿交替明显，土壤中易于分解的有机碳分解矿化，残留的有机碳稳定性较高。渗灌灌水时灌溉用水自下而上浸润，速度慢，灌水后土层局部湿润，且地表保持相对干燥，这一水热条件使土壤有机质矿化速率处于中等位置。因此，有机碳含量为滴灌处理最高、沟灌最低；腐殖酸含量则为沟灌最高。3种灌溉处理土壤黑碳含量变化范围为3.39~7.59g/kg，黑碳占总有机碳的比例为22.81%~30.85%，这一测定结果高于已有的大多数国内外研究结果。一方面在于所测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颗粒包裹的植物残体；另一方面由于土壤类型、黑碳来源各异，黑碳的测定方法也不完全相同，故所得结果难于直接比较。自然土壤中黑碳主要源于生物质燃烧、大气沉降以及施肥，而设施土壤处于“被保护”状态，连续大量施用有机肥料可能是黑碳生成的基础物质，而特殊的水热条件则是其生成的主要影响因素，本文0~20cm土层黑碳含量明显高于20~40cm土层的试验结果证明了这一点。土壤黑碳数量取决于总有机碳含量。就表层土壤而言，由于滴灌灌水后总是处于部分干燥、部分湿润，湿润部分有利土壤有机物质的积累，而干燥部分不利于有机物质矿化，结果导致了滴灌处理表层土壤黑碳含量明显高于沟灌和渗灌处理。同时，黑碳主要以与矿物颗粒结合成重组有机碳形式存在于土壤微团聚体(<53μm)中，不易被氧化和微生物利用，而更有利于土壤碳的保存。灌溉方式影响黑碳在土层间的分布，随着土层深度的增加，沟灌和滴灌两处理黑碳占有机碳的比例也随之升高，这与Sonja等的研究结果一致，由于较小的黑碳颗粒或与黏粒结合会随水分移动而进入到下层土壤中。渗灌处理却表现出相反的趋势，这可能与渗灌灌溉水分长年向上运动有关。有研究认为黑碳可能是土壤腐殖质中高度芳香化结构的组成成分，本研究中黑碳与腐殖酸未表现出密切的相关性，但黑碳应该是比腐殖酸碳更为稳定的有机质成分。此外，黑碳具有较高的比表面积和羧基、羟基、酚羟基等多种功能团，可吸附土壤中可溶性碳，对土壤固碳起到积极的作用。因此，测定和研究黑碳在土壤培肥及环境保护方面具有重要意义。
3结论
沟灌、滴灌和渗灌3种灌溉处理，0~20cm土层土壤黑碳、总有机碳和腐殖酸含量均高于20~40cm土层。在0~20cm和20~40cm两土层，土壤总有机碳含量滴灌处理高于渗灌和沟灌，黑碳含量滴灌高于渗灌、渗灌高于沟灌，腐殖酸含量沟灌处理高于滴灌、滴灌高于渗灌。土壤黑碳、腐殖酸占总有机碳的比例分别在22.81%~30.85%、16.60%~33.03%之间，黑碳与土壤总有机碳之间具有良好的相关性。综上所述，不同灌溉方式下土壤的理化性质不同，致使土壤有机碳及其组分产生差异，滴灌提高总有机碳、黑碳含量，渗灌次之；相比较而言，虽然沟灌处理有机碳、黑碳含量均明显低于滴灌和渗灌处理，但腐殖质含量却高于滴灌和渗灌处理。
作者：薛媛媛张玉龙党秀丽单位：沈阳农业大学土地与环境学院
