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长期不同种植模式下东北黑土理化性状和有机碳稳定性的差异研究

作　者: 彭现宪
导　师: 张卫建
学　校: 南京农业大学
专　业: 作物栽培学与耕作学
关键词: 种植模式土壤团聚体土壤养分土壤有机碳有机碳稳定性
分类号: S153
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

我国东北黑土区总面积约1100万公顷,其中耕地面积约为815万公顷,占东北地区总耕地面积的32.5%,粮食产量占东北地区粮食总产量的44.4%。黑土带是东北玉米带的核心,玉米产量和出口量分别占全国的1/3和1/2。但是,黑土长期开垦后,土壤有机质下降和土壤侵蚀现象日趋严重,耕层变薄,土壤肥力下降等问题突出。因此,比较分析长期不同种植模式对黑土农田土壤理化性状及有机碳数量和质量的影响,对优化黑土区现有种植制度和实现黑土农田的可持续利用意义重大。本试验借助始于1990年的吉林省农科院黑土肥力长期定位试验地,采集长期休耕、玉米连作、玉米-玉米-大豆轮作和大豆连作四种种植模式下的耕层和剖面土壤样品,研究了不同种植模式对土壤容重、团聚体特征的影响；阐明了不同种植模式下土壤pH和养分状况的差异；并采用土壤有机碳化学分组方法,揭示了不同种植模式下耕层土壤有机碳质量的差异,进而探讨了长期不同种植模式下东北黑土的理化性状和有机碳稳定性的变化,并阐明了不同种植模式下,东北黑土耕层土壤团聚体的稳定性、土壤有机碳的质量以及剖面土壤养分含量的变化特征。主要结论如下：东北黑土长期休耕处理的耕层土壤团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)显著高于玉米连作、轮作、大豆连作处理。长期持续耕作提高了耕层土壤容重,显著降低了水稳定性大团聚体(>2mm和2-0.25mm)的比例,从而降低了土壤团聚体的稳定性和土壤的抗侵蚀能力。与玉米连作和大豆连作处理相比,轮作显著提高了土壤团聚体的GMD值,并且土壤团聚体的MWD值有上升的趋势,表明轮作有改善土壤结构和提高土壤团聚体稳定性的作用。与长期休耕相比,黑土农田土壤在持续耕作18年后,由于有机肥与化肥的配合施入,长期玉米连作、玉米-玉米-大豆轮作处理耕层土壤中有机碳、总氮及碱解氮的浓度显著增加。与休耕处理相比,长期的耕作显著提高了种植作物各处理耕层土壤中速效磷的含量,而加重了耕层及亚耕层土壤中速效钾的流失,造成了土壤养分的偏耗。长期大豆连作导致耕层土壤pH值显著下降,并且玉米-玉米-大豆轮作处理pH也有下降的趋势。长期玉米连作、玉米-玉米-大豆轮作和大豆连作处理耕层土壤的微团聚体(0.25-0.053mm)和粘粉粒有机碳(<0.053mm)占土壤总有机碳的比重显著高于长期休耕处理。土壤有机碳向微团聚体和粘粉粒中聚集,并受到微团聚体和粘粉粒的物理和化学保护而更加稳定。玉米-玉米-大豆轮作和大豆连作处理的土壤微生物活性显著低于玉米连作和休耕处理。玉米-玉米-大豆轮作处理耕层土壤的化学活性指数和活性碳库占总有机碳的比重均显著小于长期玉米连作、大豆连作和休耕处理,耕层土壤有机碳的化学活性最低,因此显著提高了耕层土壤有机碳的化学稳定性。

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目录 4-7摘要 7-9ABSTRACT 9-11第一章文献综述 11-23 1 东北黑土区存在的主要问题 11-13 2 不同种植制度对土壤质量的影响 13-14 2.1 长期连作对土壤肥力的影响 13-14 2.2 轮作的土壤肥力效应 14 3 土壤有机碳 14-16 3.1 土壤有机碳对土壤生产力的影响 14-15 3.2 土壤有机碳的稳定机制 15-16 4 研究目的、内容和技术路线 16-19 4.1 研究的目的意义 16-17 4.2 研究内容 17-18 4.3 技术路线 18-19 参考文献 19-23第二章不同种植模式对土壤容重和团聚体特征的影响 23-33 1 材料与方法 23-25 1.1 试验地概况 23-24 1.2 试验设计 24 1.3 取样方法 24 1.4 测定指标及方法 24-25 1.5 试验数据的处理分析 25 2 结果与分析 25-29 2.1 土壤容重 25-26 2.2 土壤团聚体分布 26-27 2.3 土壤团聚体的分形特征 27-29 3 讨论 29-31 3.1 不同种植模式对耕层土壤容重的影响 29 3.2 不同种植模式对耕层土壤团聚体分布的影响 29-30 3.3 不同种植模式对耕层土壤团聚体分形特征的影响 30-31 4 结论 31 参考文献 31-33第三章不同种植模式对土壤PH和养分状况的影响 33-45 1 材料与方法 33-35 1.1 试验地概况 33 1.2 试验设计 33 1.3 取样方法 33-34 1.4 测定指标及方法 34-35 1.5 试验数据的处理分析 35 2 结果与分析 35-40 2.1 耕层土壤pH值 35-36 2.2 土壤有机碳 36-37 2.3 土壤总氮 37-38 2.4 土壤碱解氮 38-39 2.5 土壤速效磷 39-40 2.6 土壤速效钾 40 3 讨论 40-43 3.1 不同种植模式对耕层土壤pH的影响 40-41 3.2 不同种植模式对土壤C、N的影响 41-42 3.3 不同种植模式对土壤速效态养分的影响 42-43 4 结论 43 参考文献 43-45第四章不同种植模式对耕层土壤有机碳质量的影响 45-63 1 材料与方法 45-48 1.1 试验地概况 45 1.2 试验设计 45 1.3 取样方法 45-46 1.4 测定指标及方法 46-48 1.5 试验数据的处理分析 48 2 结果与分析 48-56 2.1 土壤微生物呼吸 48-49 2.2 土壤微生物量C、N 49-50 2.3 土壤团聚体有机碳含量与分布的差异 50-53 2.4 土壤有机碳组分分布的差异 53-56 3 讨论 56-59 3.1 不同种植模式下耕层土壤微生物量的差异 56-57 3.2 土壤团聚体有机碳的分布 57-58 3.3 土壤有机碳组分的分布 58-59 4 结论 59 参考文献 59-63第五章全文讨论与结论 63-71 1 讨论 63-67 1.1 不同种植模式对黑土耕层容重与团聚体分布的影响 63-64 1.2 不同种植模式对黑土耕层pH及剖面土壤养分状况的影响 64-66 1.3 不同种植模式对耕层土壤有机碳质量的影响 66-67 2 结论 67-68 3 研究的不足之处 68-69 3.1 土壤养分状况 68 3.2 土壤物理性质 68 3.3 土壤δ~(13)C、δ~(15)N的测定 68-69 参考文献 69-71致谢 71-73硕士期间发表的主要论文 73

长期不同种植模式下东北黑土理化性状和有机碳稳定性的差异研究

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