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湘中丘陵区不同土地利用方式土壤的碳氮含量及质量评价

作　者: 洪瑜
导　师: 方晰
学　校: 中南林业科技大学
专　业: 生态学
关键词: 土地利用方式土壤碳氮土壤质量湘中丘陵区
分类号: S153
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

不同土地利用方式对土壤碳氮特征、土壤质量水平以及全球气候变暖有着重大的影响。本论文采用野外定点采样和室内分析结合的方法,在2006年3月、5月、7月、9月、11月、2007年1月,对湘中丘陵区7种典型的土地利用方式——次生林地、经济林地、人工林地、采伐迹地、、弃耕地、坡耕地、苗圃地的土壤碳氮含量进行了采样和测定分析,同时运用土壤综合质量指数和土壤退化指数评价了不同土地利用方式下土壤质量水平。主要的研究结果为：7种土地利用方式的土壤有机碳含量、全氮含量、铵态氮含量、硝态氮含量在水平空间分布上呈极显著差异(p<0.01),而水解氮含量没有显著差异(p>0.05)。土壤表层(0～15cm)有机碳含量(g/kg)从高到低依次为：经济林地(16.96)>次生林地(16.46)>人工林地(14.96)>采伐迹地(11.82)>弃耕地(11.77)>坡耕地(11.41)>苗圃地(10.11)；全氮含量(g/kg)：次生林地(1.45)>经济林地(1.27)>坡耕地(1.26)>采伐迹地(1.02)>弃耕地(1.01)>人工林地(1.00)>苗圃地(0.95)；铵态氮含量(mg/kg)：经济林地(12.20)>次生林地(8.45)>坡耕地(8.04)>人工林地(7.96)>弃耕地(7.88)>苗圃地(4.48)>采伐迹地(3.95)；硝态氮含量(mg/kg)：坡耕地(14.12)>采伐迹地(5.88)>人工林地(3.59)>弃耕地(3.15)>经济林地(2.96)>次生林地(2.20)>苗圃地(2.14)；水解氮含量(mg/kg)：次生林地(149.89)>弃耕地(132.53)>经济林地(123.83)>采伐迹地(107.73)>人工林地(107.66)>苗圃地(100.51)>坡耕地.(96.78)。7种土地利用方式的土壤有机碳含量、全氮含量与水解氮含量的深度变化大体表现为：0～15cm土层>15～30cm土层>30～45cm土层>45～60cm土层,而土壤铵态氮含量、硝态氮含量的剖面分异比较复杂,没有明显规律性。不同土地利用方式下,土壤碳氮含量在各个月份之间大体表现出差异不显著(p>0.05)。在3种林地类型中,除了在个别月份差别较大外,土壤碳氮含量的季节动态基本相同,而苗圃地、坡耕地、采伐迹地、弃耕地的土壤碳氮含量波动有所差异。土壤有机碳含量、全氮含量与水解氮含量剖面分异的时间分布均较为相似。相关分析表明,7种土地利用方式的土壤有机碳含量、全氮含量与水解氮含量之间均存在极显著线性正相关关系(p<0.01)不同土地利用方式下,土壤中的有机碳储量与氮储量的消长趋势基本一致。土壤碳储量(t/hm2)从高到低依次为：次生林地(104.68)>经济林地(99.62)>人工林地(87.55)>采伐迹地(84.63)>弃耕地(61.38)>坡耕地(55.91)>苗圃地(49.59)；土壤氮储量(t/hm2)坡耕地(7.92)>次生林地(7.69)>经济林地(7.48)>采伐迹地(6.78)>人工林地(6.73)>弃耕地(6.52)>苗圃地(5.60)7种土地利用方式的土壤质量综合指数(%)从高到低依次为：次生林(95.35)>经济林(73.83)>采伐迹地(64.41)>人工林(62.61)>弃耕地(56.30)>坡耕地(27.35)>苗圃地(4.84),土壤退化指数(%)从高到低依次为：次生林(0)>经济林(-9.90)>采伐迹地(-14.35)>人工林(-14.96)>弃耕地(-22.22)>坡耕地(-32.16)>苗圃地(-40.44)。两种定量化方法所得出的评价结果一致,而且土壤质量综合指数和土壤退化指数之间具有良好的线性关系(R=0.99,p<0.01)综上所述,土地利用方式与人为经营管理对土壤碳氮特征及土壤质量的影响非常明显。次生林地依然保持有较高的土壤碳氮储量和质量水平；经济林地主要由于粗放性人为管理与树种类型,保持有良好的土壤碳氮水平；而采伐迹地具有明显的土壤碳氮流失的趋势；人工林地在人为干扰、恶劣的立地条件等因素影响下,土壤碳素、氮素难以蓄积；弃耕地的土壤得到恢复,营养元素逐渐积累；坡耕地和苗圃地中,不合理的开垦耕作和掠夺性的人为管理造成土壤碳素、氮素的大量流失,导致土壤肥力下降。因此,森林保护对于全球变暖的缓解具有极其重要的意义,应当重视植树造林,及对人工林的抚育管理,并且采用减少森林砍伐、植被恢复等保护性管理措施,可以减少陆地生态系统向大气的CO2净排放,增加碳的汇集。同时,长期采用合理的农田管理措施,如免耕、少耕、轮作、农林复合系统等保护性的耕作体系,可以减少农田生态系统的有机碳损失,稳定甚至增加土壤碳储量,从而使农业土壤成为大气CO2的“汇”,对土壤质量的维持改善具有长期稳定的作用,有利于农业可持续性发展。

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摘要  6-8
ABSTRACT  8-11
1 绪论  11-24
  1.1 土地利用方式及其变化对大气温室效应的影响  11-13
  1.2 湘中丘陵区土地利用现状及土地退化现象  13-15
    1.2.1 土地利用的现状  14
    1.2.2 土地退化现象  14-15
  1.3 研究现状  15-21
    1.3.1 土地利用方式对土壤有机碳的影响  16-18
    1.3.2 土地利用方式对土壤氮素的影响  18-20
    1.3.3 不同土地利用方式对土壤质量的影响  20-21
  1.4 相关研究存在的问题  21-24
2 研究区域概况与研究方法  24-28
  2.1 研究区域自然概况  24
  2.2 研究方法  24-28
    2.2.1 样品的采集  24-25
    2.2.2 测定方法  25
    2.2.3 数据分析与处理  25
    2.2.4 土壤质量评价方法  25-28
3 结果与分析  28-72
  3.1 不同土地利用方式土壤表层(0～15cm)碳氮含量的比较  28-33
    3.1.1 土壤有机碳含量  28-29
    3.1.2 土壤全氮含量  29-30
    3.1.3 土壤中氮的形态特征  30-32
    3.1.4 小结与讨论  32-33
  3.2 不同土地利用方式土壤表层(0～15cm)碳氮含量的时间动态  33-42
    3.2.1 土壤有机碳  33-34
    3.2.2 土壤全氮  34-36
    3.2.3 土壤铵态氮  36-37
    3.2.4 土壤硝态氮  37-39
    3.2.5 土壤水解氮  39-40
    3.2.6 小结与讨论  40-42
  3.3 不同土地利用方式下土壤碳氮含量的剖面特征  42-60
    3.3.1 土壤碳氮含量与深度的关系  42-48
    3.3.2 不同深度土壤碳氮含量的时间变化  48-57
    3.3.3 土壤碳氮含量之间的相关性  57-58
    3.3.4 小结与讨论  58-60
  3.4 不同土地利用方式下土壤碳氮储量的特征  60-64
    3.4.1 不同土地利用方式下土壤中的有机碳储量  60-61
    3.4.2 不同土地利用方式下土壤中的氮储量  61-63
    3.4.3 小结与讨论  63-64
  3.5 不同土地利用方式对土壤质量的影响  64-72
    3.5.1 不同土地利用方式土壤的质地、容重、总孔隙度  64-65
    3.5.2 不同土地利用方式对土壤化学性质的影响  65-67
    3.5.3 不同土地利用方式的土壤综合质量指数  67-69
    3.5.4 不同土地利用方式的土壤退化指数  69-70
    3.5.5 小结与讨论  70-72
4 结论  72-76
  4.1 不同土地利用方式下土壤表层碳氮含量  72
  4.2 不同土地利用方式下土壤表层碳氮含量的时间动态  72-73
  4.3 不同土地利用方式下土壤碳氮含量的剖面特征  73
  4.4 不同土地利用方式下土壤碳氮储量  73-74
  4.5 不同土地利用方式的土壤质量  74-76
5 创新点  76-77
6 研究展望  77-78
参考文献  78-91
附录  91-92
致谢  92

湘中丘陵区不同土地利用方式土壤的碳氮含量及质量评价

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