单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,中国南方稻田烤烟可持续发展技术保障体系研究,：,土壤的变化及其调控技术研究方案,尹 力 初,湖南农业大学烟草工程技术研究中心,湖南农业大学资源环境学院,1 前言,2 烟稻轮作下土壤中发生的主要化学反应,3 烟稻轮作对土壤基本理化性质的影响及其调控技术研究,4 烟稻轮作对土壤养分释放规律的影响及其调控技术研究,5 烟稻轮作对土壤微生物的影响及其调控技术研究,6 烟稻轮作对土壤温室气体排放的影响及其调控技术研究,报 告 内 容,一、前 言,随着“北烟南移”的发展，南方烟区烟稻轮作,的种植规模不断扩大,烟稻轮作下土壤水分存在周期性变化,土壤水分的周期性变化引起一系列的土壤化,学反应,土壤基本理化性质、微生物种群组成、养分,形态及其释放规律的改变，影响烟草的产量,与品质,土壤温室气体排放进程改变,烟稻轮作下烟叶产量、品质及其环境效应的,综合评价与改善最终将决定南方烟区烟稻轮,作的可持续发展,土壤组成,水分是协调土壤内部各种矛盾的焦点,二、烟稻轮作下土壤中发生的主要化学反应,烟稻轮作,土壤水分周期性变化,土壤中交替进行氧化、还原反应，土壤粘粒氧化物（尤其是氧化铁与氧化锰等）的形态发生周期性的转变,土壤氧化、还原反应需要释放或消耗H,+,，土壤pH周期性地降低与升高,氧化剂+H,+,还原剂+H,2,O,土壤Eh、pH的变化影响土壤微生物，从而影响有机质在土壤的积累与矿化,土壤氧化还原电位下降，土壤中发生还原反应,Fe,2,O,3,、MnO,2,从结晶氧化态转变为还原溶解态,还原反应消耗H,+,，土壤pH提高,嫌气条件下土壤微生物活性减弱,土壤有机质累积（尤其是游离态有机质）,淹水种稻,土壤氧化还原电位上升，土壤中发生氧化反应,Fe,2+,、Mn,2+,从还原溶解态转变为结晶氧化态,氧化反应释放H,+,，土壤pH下降,好气条件下土壤微生物活性增强,土壤有机质分解加快,排水种烟,四大肥力因子,水、肥、气、热,三、烟稻轮作对土壤基本理化性质的影响及其调控技术研究,土壤基本理化性质,土壤四大肥力因子,水,肥,气,热,土壤容重、土壤孔隙度、土壤结构、土壤有机-无机复合体的数量与质量等,土壤胶体比表面积、土壤pH、Eh、CEC、有机质含量及组成、土壤可溶性盐、游离氧化铁、氧化铝、氧化锰含量等,土壤温度、土壤含水量等,土壤含水量、土壤通气性、土壤结构等,淹水种稻后，土壤有机无机复合体中有机质与矿物质结合的牢固程度下降，土壤游离态有机质增多，使土壤稳定性团聚体难以形成,土壤团聚体,毛管孔隙,大孔隙,淹水种稻后土壤结构受到破坏，土壤变得粘闭板,结，土壤中通气孔隙比例低，水分过多,如何改善植烟期间土壤的通气性？可能是我们关注土壤各种基本理化性质的核心内容,烟稻轮作下土壤基本理化性质调控技术研究方案,土壤各基本理化性质分析,在南方七省主要烟区的不同土壤上建立土壤质量监测点,设置不同烟草种植模式,烟草的产量与品质,确定烟稻轮作下土壤理化障碍因子,室内培养、盆栽试验,土壤稳定性团聚体的形成与破坏,施用石灰、土壤结构改良剂,控制烟草不同生长阶段的水分、温度条件,土壤粘粒氧化物、pH、Eh的控制,土壤可溶性盐在土壤中的运移,烟稻轮作下土壤基本理化性质调控技术研究方案,运用土壤学理论，初步提出土壤理化性质的改造技术,大田烟草栽培试验的检验与校正,逐步完善并建立烟稻轮作条件下土壤基本理化性质调控技术体系,探讨不同措施对不良土壤理化性质的改良效果及对烟草产量、品质的促进作用，,烟稻轮作下土壤基本理化性质调控技术研究方案,烟稻轮作下土壤,N素养分,的转化,土壤中的N包括有机N与无机N。无机N主要为,NH,4,+,与NO,3,-,，它们能被植物直接吸收利用,有机N,矿化作用,微生物,NH,4,+,NH,4,+,硝化作用,硝化细菌,NO,3,-,NO,3,-,反硝化作用,反硝化细菌,N,2,或N,2,O,四、烟稻轮作对土壤养分释放规律的影响及其调控研究,N0,3,-,NH,4,+,NH,4,+,NH,4,+,层状黏土矿物,土 壤 溶 液,固定态,交换态,水溶态,土壤对NH,4,+,具有强烈的吸附固定作用，但对NO,3,-,的吸附作用却较弱，所以，NO,3,-,大部分呈溶解态分布在土壤溶液中，而NH,4,+,却能以水溶态、交换态与固定态存在,NH,4,+,NH,4,+,层状黏土矿物,土 壤 溶 液,Fe,2+,Mn,2+,淹水种稻,NH,4,+,的硝化作用受阻；土壤pH的增大；或土壤矿物八面体上Fe,3+,被还原成Fe,2+,，增加土壤胶体的负电荷；矿物晶层充分膨胀；包裹在粘土矿物表面的铁锰氧化物胶膜被还原溶解，都有利于NH,4,+,进人粘土矿物层间,NH,4,+,NH,4,+,NH,4,+,Fe,3+,Fe,2+,NH,4,+,NH,4,+,层状黏土矿物,土 壤 溶 液,NO,3,-,排水种烟,固定态NH,4,+,有释放的趋势，但铁锰氧化物胶膜的形成也可阻止它们的释放；另外大量有机质的矿化也可释放出NH,4,+,NH,4,+,NH,4,+,NH,4,+,烟稻轮作下土壤,P素养分,的转化,土壤中的P包括有机P与无机P,无机磷分为以下几种形态：Al-P(磷酸铝盐)、Fe-P(磷酸铁盐)、Ca-P(磷酸钙盐)、O-P(被氧化铁胶膜包裹的磷酸盐),土壤中P的有效性主要取决于以上无机磷酸盐的溶解、释放,淹水种稻,pH值的升高促进磷酸盐的水解作用,磷酸高铁的还原,有机质的厌气分解产生大量有机阴离子，它们能与铁、铝、钙等形成稳定的螯合体,活化并消耗土壤中的P,排水种烟时发生完全相反的反应，土壤中P的固定作用强。所以，种烟时可能需要提高P肥的施用水平,烟稻轮作下土壤K素养分的转化,层状黏土矿物,土 壤 溶 液,K,+,K,+,K,+,K,+,K,+,矿物K,固定态K,交换态K,水溶态K,K,+,淹水种稻时，土壤负电荷的增加可能增强对K,+,的吸附，包裹层状粘土矿物的铁、锰氧化物的还原溶解也可能会加强对K,+,的固定；但当土壤溶液中K浓度较低时，固定K,+,将释放,K,+,K,+,层状黏土矿物,土 壤 溶 液,Fe,2+,Mn,2+,K,+,K,+,排水种烟时，铁、锰被重新氧化覆盖在粘土矿物表面，使得粘土矿物层间固定的K很难释放。但同时土壤pH的下降将减少可变负电荷的数量，或由于H,+,与K,+,的竞争吸附，土壤对K,+,的吸附固定作用会降低,K,+,K,+,层状黏土矿物,土 壤 溶 液,K,+,烟稻轮作下土壤养分调控技术研究方案,土壤N、P、K、各种中微量元素养分的形态及其数量,在南方七省主要烟区的不同土壤上建立土壤养分监测点,设置不同烟草种植模式,烟草的产量与品质,确定烟稻轮作下土壤养分障碍因子,室内培养、盆栽试验,NH,4,+,的硝化作用,N、P、K肥的施用形态、数量与时间,土壤有机质的矿化,土壤NH,4,+,、K,+,的固定与释放,土壤P的固定与活化,烟稻轮作下土壤养分调控技术研究方案,探讨不同措施对不良土壤养分的改良效果及对烟草产量、品质的促进作用，,初步总结南方烟区的烤烟施肥理论并提出适合稻田烤烟生长的肥料配方,大田烟草栽培试验的检验与校正,逐步完善并建立烟稻轮作条件下土壤养分调控技术体系,烟稻轮作下土壤养分调控技术研究方案,微生物适宜土壤含水量为田间持水量的50-80%,大多数细菌适合中性环境，放线菌一般在微碱性最适宜，真菌则适宜于酸性环境,好氧性微生物适宜氧化还原电位高的环境，而厌氧性微生物则相反,五、烟稻轮作对微生物的影响及其调控技术研究,土壤微生物活性降低，数量与类型减少，以厌氧性微生物为主,烟稻轮作下土壤微生物调控技术研究方案,土壤微生物总量、种类、种群及遗传多样性、各种酶活性,在南方七省主要烟区的不同土壤上建立土壤微生态监测点,设置不同烟草种植模式,烟草的产量与品质,确定烟稻轮作下对烟叶生产有着负面影响的土壤微生物种类及其不合理的种群演变过程,探讨不同措施对土壤微生物种群演变的调节效果及对烟草产量、品质的促进作用,初步提出调节土壤微生物的田间管理措施,大田烟草栽培试验的检验与校正,逐步完善并建立烟稻轮作条件下土壤微生物调控技术体系,室内培养、盆栽试验,烟稻轮作下土壤微生物调控技术研究方案,土壤可释放CO,2,、CH,4,和N,2,O等温室气体,土壤通过“土壤呼吸”产生CO,2,土壤CH4的排放是土壤CH,4,产生、再氧化及排放传输三个过程相互作用的结果,土壤中N,2,O的产生主要是在微生物的参与下，通过硝化或反硝化作用完成的,六、烟稻轮作对温室气体排放的影响及其调控技术研究,与“稻稻连作”相比，“烟稻轮作”将会有利于CO,2,、N,2,0的排放，而减少CH,4,的排放，其温室综合效应有待进一步研究,烟稻轮作下土壤温室气体排放调控技术研究方案,CO,2,、CH,4,、N,2,O等温室气体的排放通量、排放总量与总体温室效应,在南方七省主要烟区的不同土壤上建立温室气体排放监测点,设置不同烟草种植模式,土壤基本理化性质,综合分析烟稻轮作条件下土壤温室气体排放的特点及其影响因素,室内培养、盆栽试验,土壤CH4排放规律,N的硝化作用与反硝化作用,土壤有机质的矿化,土壤微生物呼吸强度,N肥施用数量、形态与时间,烟稻轮作下土壤温室气体排放调控技术研究方案,初步拟定减少土壤温室气体排放的田间管理措施,大田监测的检验与校正,逐步完善并建立烟稻轮作条件下土壤温室气体排放调控技术体系,探讨土壤CO,2,、CH,4,、及N,2,O等温室气体产生、排放的内部机理及其调控手段,烟稻轮作下土壤温室气体排放调控技术研究方案,研究重点,种植水稻后，如何尽快改善土壤的结构性能，提高植烟期间土壤的通气性？,如何减少种植水稻后土壤大量NH,4,+,的固定与积累，如何避免固定态NH,4,+,与土壤有机质在烟草生长后期的释放？,如何减少烟草生长前期土壤对施入K肥的固定，提高生长后期土壤的供K能力？,如何减少烟稻轮作条件下土壤CO,2,与N,2,O的排放？,谢 谢,敬请大家指正！,