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水热梯度变化及不同施肥措施对东北地区土壤有机碳的影响

作　者: 曹宏杰
导　师: 汪景宽
学　校: 沈阳农业大学
专　业: 土壤学
关键词: 水热梯度 东北地区 施肥 有机碳 微生物量碳 水溶性有机碳 轻组有机碳 颗粒有机碳
分类号: S153
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


农业土壤碳库是受人为强烈干扰而又可以在较短时间尺度上调节的碳库。农田土壤有机碳库储量对全球气候变化起着非常重要的作用,农业土壤固碳研究已成为全球变化研究中的重点。气候因子强烈影响着土壤碳素状况,土壤有机碳库受降雨量和温度强烈影响。本论文根据东北地区温度及降水量的大致分布趋势进行采样地点的设置,并选取代表性地段的长期定位试验站不同施肥处理（共计4个长期定位站的26个处理）的土壤样品,系统地研究了水热条件变化下土壤有机碳含量、储量以及活性有机碳的含量变化情况;探讨了特定水热条件下长期不同施肥处理条件下土壤有机碳含量、储量以及活性有机碳含量的变化情况。研究表明:采样区域内土壤有机碳含量和土壤碳储量分布特点均为北高南低。土壤有机碳含量不仅与年均温、降雨量及有效积温有关,而且与耕作、施肥方式等有关。在表征土壤有机碳含量、土壤碳储量和气候因素关系时,P/t与二者的相关性要好。采样区域内土壤活性有机碳各组分的分布趋势均为南低北高。活性有机碳各组分与土壤全量有机碳之间具有良好的相关关系,各组分间也具有良好的相关性。活性有机碳各部分与气候因素之间具有良好的相关性,活性有机碳各部分与年均温之间的相关性（年均温与轻组有机碳、微生物量碳和溶解性有机碳的相关系数分别为-0.727、-0.349和-0.639）大于活性有机碳各部分与降雨量之间的相关性（降雨量与轻组有机碳、微生物量碳和溶解性有机碳的相关系数分别为-0.449、-0.241和-0.335）。土壤微生物商与气候的相关性要高于土壤微生物量碳与气候之间的相关性,因此在表征和预测气候变化对土壤碳的影响时微生物商变化的预警作用要比土壤微生物量碳含量变化的指示作用灵敏。适当的施肥措施可以增加农田土壤有机碳的累积,使农田土壤成为大气碳素的汇而不是源。长期定位施肥表明,在相同水热条件下外源有机肥的加入,以及合理施肥都能提高土壤碳含量;相同施肥处理在不同水热梯度条件下差异显著。沈阳地区:经过18年长期施肥各处理间耕层土壤有机碳含量差异显著。有机肥和无机肥配合施用,除M1N1处理外,与无肥处理和试验前土壤有机碳含量间差异均达1%极显著水平。轻组含量的变化范围为4.325 g kg-1～6.750 g kg-1。空白处理与N2P2、N4P2、M1N1、M1N1P1处理差异不显著,与M2N2P1、M4N2P1处理差异达:5%显著水平。轻组有机碳含量的变化范围为0.875 g kg-1～2.075 g kg-1。除N4P2处理外,其它各处理土壤轻组有机碳含量与CK处理土壤有机碳含量间差异均达5%显著水平。土壤微生物量碳含量的变化范围为195.51 mg kg-1～334.02 mg kg-1。不同的施肥处理土壤微生物量碳与CK处理微生物量碳含量间差异达显著水平。溶解性有机碳含量的变化范围为139.86 mgkg-1～281.10 mg kg-1。各施肥处理与CK处理溶解性有机碳含量间差异均达显著水平。不同的施肥处理土壤耕层颗粒有机碳含量的变化范围为1.918 g kg-1～3.100 g kg-1。有机肥和无机肥配合施用处理土壤颗粒有机碳含量均高于单施化肥处理和CK处理。公主岭地区:经过25年长期施肥各处理间耕层土壤有机碳含量差异显著。低量有机肥区组和高量有机肥区组的处理土壤有机碳的含量比试验前(17.13g kg-1)分别增加了-0.16～0.69 g kg-1和11.79～12.74 g kg-1。单施化肥各处理耕层有机碳含量均有下降,各处理比试验前土壤降低了13.49%～16.17%,比无肥处理提高了2.72%～6.01%,差异达5%显著水平。不同施肥处理土壤轻组含量在土壤中形成一定的差异。土壤轻组含量的变化范围为5.325 g kg-1～17.450 g kg-1。轻组有机碳占总有机碳的比例（LFOC/TOC）的变化范围在9.0%～18.53%之间。土壤微生物量碳含量的变化范围为296.21mg kg-1～981.60 mg kg-1。土壤溶解性有机碳含量的变化范围为176.42 mg kg-1～425.13 mg kg-1。溶解性有机碳与全量有机碳的比值变化范围为1.26%～1.78%。各处理土壤颗粒有机碳含量的变化范围为2.763 g kg-1～10.108 g kg-1。除NP处理外,其它各处理土壤颗粒有机碳含量与CK处理相比差异均达显著水平。不同施肥处理条件下,颗粒有机碳占总有机碳的比例存在着很大的差异,土壤颗粒有机碳占总有机碳的比例的变化范围为19.76%～33.84%。哈尔滨地区:长期定位试验站各施肥处理经过25年后,有机无机肥配合施用各处理与CK处理的土壤有机碳含量差异达到1%极显著水平。土壤轻组的含量之间出现差异,土壤轻组的变化范围在4.975 g kg-1～13.100 g kg-1。土壤轻组有机碳含量的变化范围为1.400 g kg-1～3.792 g kg-1。土壤微生物量碳含量的变化范围为336.14mg kg-1～579.53 mg kg-1。各施肥处理土壤微生物量碳含量与CK处理间差异均达显著水平。土壤溶解性有机碳含量的变化范围为152.22 mg kg-1～268.27 mg kg-1。土壤溶解性有机碳含量与土壤全量有机碳含量的比值变化范围为1.13%～1.53%。土壤颗粒有机碳含量的变化范围为2.794 g kg-1～5.150 g kg-1。各施肥处理土壤耕层颗粒有机碳含量与CK相比差异均达显著水平。海伦地区:经过20年的施肥和撂荒处理土壤有机碳含量与试验前土壤相比均有所下降,尤以CK处理明显。CK处理有机碳含量由试验前的31.32g kg-1下降到2005年的23.61gkg-1,NP、NPK和MNPK处理土壤有机碳含量与试验前土壤有机碳含量相比,分别下降了20.37%、19.57%和15.23%。各处理间土壤轻组含量差异达显著水平,变化范围为9.800 g kg-1～18.525 g kg-1。撂荒处理即自然恢复处理土壤轻组含量最高,是CK处理的1.89倍。轻组有机碳占总有机碳比例（LFOC/TOC）的变化范围在10.32%～24.73%之间。土壤微生物量碳含量的变化范围为529.62mg kg-1～893.20 mg kg-1。方差分析表明,各处理土壤微生物量碳含量之间差异达显著水平。土壤溶解性有机碳含量的变化范围为328.72 mg kg-1～469.16 mg kg-1。除NP和NPK处理土壤溶解性有机碳含量无差异外,其它各处理间差异均达显著水平。土壤耕层颗粒有机碳含量的变化范围为4.498 g kg-1～10.354 g kg-1。撂荒处理土壤耕层颗粒有机碳含量最高,较CK增加了5.553 g kg-1,增加幅度达115.67%。土壤颗粒有机碳占总有机碳的比例的变化范围为19.05%～35.00%。

全文目录


摘要  10-14
Abstract  14-18
第一章 前言  18-36
  1.1 研究背景  18-20
  1.2 水热梯度与有机碳的关系  20-22
  1.3 施肥与有机碳的关系  22-23
  1.4 土壤活性有机质组成及其研究意义  23-34
  1.5 研究的目标、主要内容和解决的关键问题  34-35
  1.6 研究方法和创新点  35-36
第二章 材料与方法  36-40
  2.1 长期定位试验站基本状况  36-38
  2.2 水热条件下样品的采集  38
  2.3 样品分析方法  38-39
  2.4 数据计算与统计  39-40
第三章 水热梯度下东北地区耕层土壤有机碳含量及储量分布状况  40-46
  3.1 区域土壤有机碳含量、储量分布及其与水热条件的相关性  40-44
    3.1.1 土壤有机碳含量与年均温、降水量、有效积温以及水热比的关系  41-43
    3.1.2 土壤有机碳储量与年均温、降水量、有效积温以及水热比的关系  43-44
  3.2 小结  44-46
第四章 水热梯度下东北地区耕层土壤活性有机碳的分布状况  46-54
  4.1 土壤轻组有机碳与全碳、年均温、降水量、有效积温以及水热比的关系  46-48
  4.2 土壤微生物量碳与全碳、年均温、降水量、有效积温以及水热比的关系  48-51
  4.3 土壤溶解性有机碳与全碳、年均温、降水量、有效积温以及水热比的关系  51-53
  4.4 小结  53-54
第五章 水热梯度条件下施肥措施对耕层土壤有机碳含量的影响  54-60
  5.1 沈阳地区长期施肥对耕层有机碳含量的影响  55-56
  5.2 公主岭地区长期施肥对耕层有机碳含量的影响  56-57
  5.3 哈尔滨地区长期施肥对耕层有机碳含量的影响  57-58
  5.4 海伦地区长期施肥对耕层有机碳含量的影响  58-60
第六章 水热梯度条件下施肥措施对耕层土壤活性有机碳含量的影响  60-70
  6.1 长期不同施肥对土壤耕层轻组有机碳的影响  60-64
    6.1.1 沈阳地区长期不同施肥对土壤耕层轻组有机碳的影响  62
    6.1.2 公主岭地区长期不同施肥对土壤耕层轻组有机碳的影响  62-63
    6.1.3 哈尔滨地区长期不同施肥对土壤耕层轻组有机碳的影响  63-64
    6.1.4 海伦地区长期不同施肥对土壤耕层轻组有机碳的影响  64
  6.2 长期不同施肥对土壤耕层微生物量碳和水溶性有机碳含量的影响  64-70
    6.2.1 沈阳地区长期不同施肥对土壤耕层微生物量碳和水溶性有机碳含量的影响  65-66
    6.2.2 公主岭地区长期不同施肥对土壤耕层微生物量碳和水溶性有机碳含量的影响  66-67
    6.2.3 哈尔滨地区长期不同施肥对土壤耕层微生物量碳和水溶性有机碳含量的影响  67-68
    6.2.4 海伦地区长期不同施肥对土壤耕层微生物量碳和水溶性有机碳含量的影响  68-70
第七章 水热梯度条件下施肥措施对耕层土壤颗粒有机碳的影响  70-74
结论  74-76
参考文献  76-84
致谢  84-86
攻读硕士学位期间发表文章  86

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中图分类: > 农业科学 > 农业基础科学 > 土壤学 > 土壤化学、土壤物理化学
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