本文關(guān)鍵詞： 長(zhǎng)期連作 黑土 團(tuán)聚體 密度組分 有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu) 紅外光譜 核磁共振　出處：《中國(guó)科學(xué)院研究生院(東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：土壤有機(jī)質(zhì)是土壤質(zhì)量的一個(gè)重要指示因子,提高土壤有機(jī)質(zhì)固定量對(duì)于修復(fù)退化土壤、提高土壤肥力和生產(chǎn)力、減緩溫室效應(yīng)具有重要意義,因此,對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定性機(jī)制的研究是土壤研究領(lǐng)域的一個(gè)重點(diǎn)。近十年,中國(guó)東北黑土退化問題嚴(yán)重,有機(jī)質(zhì)含量降低,且自引進(jìn)玉米新品種后,由于經(jīng)濟(jì)效益好,玉米連作面積不斷擴(kuò)大,而長(zhǎng)期連作下黑土有機(jī)質(zhì)變化情況還不清楚。因此,本研究基于中國(guó)科學(xué)院海倫農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站長(zhǎng)期定位試驗(yàn),根據(jù)團(tuán)聚體和密度大小對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)進(jìn)行分組,并采用傅里葉紅外光譜、固態(tài)~(13)C核磁共振和穩(wěn)定性同位素技術(shù),探究長(zhǎng)期連作下,黑土有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)特征及周轉(zhuǎn)情況,從化學(xué)結(jié)構(gòu)角度闡明黑土有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定性機(jī)制,完善土壤有機(jī)質(zhì)動(dòng)態(tài)變化理論,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)優(yōu)化種植模式提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果與結(jié)論如下:(1)長(zhǎng)期連作降低耕層土壤及各組分有機(jī)質(zhì)含量。與長(zhǎng)期輪作相比,長(zhǎng)期連作下各粒級(jí)團(tuán)聚體結(jié)合有機(jī)質(zhì)含量顯著降低,且在微團(tuán)聚體中降低幅度最大。與連作前相比,經(jīng)過長(zhǎng)期玉米連作后,各粒級(jí)團(tuán)聚體結(jié)合有機(jī)質(zhì)含量有降低的趨勢(shì),且在微團(tuán)聚體中顯著降低5.85%;各密度組分中,輕組有機(jī)質(zhì)含量顯著變化,游離態(tài)輕組(LF)增加32.74%,閉蓄態(tài)輕組(OF)減少16.72%,而礦質(zhì)結(jié)合態(tài)組分(MF)變化不顯著。(2)長(zhǎng)期連作使耕層土壤及其各組分有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)趨于簡(jiǎn)單化,氧化性增強(qiáng),而芳香性降低。與長(zhǎng)期輪作相比,長(zhǎng)期連作下耕層黑土各粒級(jí)團(tuán)聚體中有機(jī)質(zhì)脂肪族-CH、多糖C-O、酚醇-OH相對(duì)含量增加,而芳香族C=C,C=O含量減少,且微團(tuán)聚體中有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)變化程度最大。長(zhǎng)期玉米連作后,黑土有機(jī)質(zhì)中脂肪族-CH、多糖C-O、酚醇-OH相對(duì)含量增加,芳香族C=C和羧基C=O相對(duì)含量降低,脂肪族-CH/芳香族C=C比值增加。在各粒級(jí)團(tuán)聚體中,-CH/C=C比值增加主要表現(xiàn)在2 mm團(tuán)聚體中,主成分分析也表明2 mm團(tuán)聚體中有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)變化最大,該粒級(jí)團(tuán)聚體中三個(gè)密度組分LF、OF和MF有機(jī)質(zhì)-CH/C=C比值增加,且LF中增加程度最大;在其他粒級(jí)中的三個(gè)密度組分有機(jī)質(zhì)-CH/C=C比值有增加的趨勢(shì)。(3)長(zhǎng)期連作下,黑土有機(jī)質(zhì)烷氧碳特征峰與芳香碳特征峰相對(duì)強(qiáng)度比值增加,氧化性增強(qiáng),有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定性降低。固態(tài)~(13)C核磁共振表明,連作耕層土壤有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)的相對(duì)含量低于輪作;隨土壤深度增加,有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定性增強(qiáng),與耕層相比,大豆連作在40~60 cm層增加幅度最大,芳香-C/烷-O-C升高60.22%,玉米連作則在80~100 cm層增加幅度最大,芳香-C/烷-O-C升高80.95%。在上層土壤中,大豆連作有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定性增強(qiáng)程度高于玉米連作,而下層土壤80~100 cm層,玉米連作有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定性降低。(4)不同作物長(zhǎng)期連作,土壤有機(jī)質(zhì)δ~(13)C、周轉(zhuǎn)速率不同。在耕層土壤中,玉米連作土壤有機(jī)質(zhì)δ~(13)C高于大豆連作,而有機(jī)質(zhì)周轉(zhuǎn)速率比大豆連作的慢。玉米和大豆連作,在各粒級(jí)團(tuán)聚體中,土壤有機(jī)質(zhì)δ~(13)C和周轉(zhuǎn)速率均表現(xiàn)為大團(tuán)聚體高于小團(tuán)聚體,在2 mm團(tuán)聚體中差異最大。在不同深度土壤剖面中,與實(shí)驗(yàn)設(shè)置前相比,長(zhǎng)期玉米連作后土壤剖面0~1.8 m層δ~(13)C值增加,而長(zhǎng)期大豆連作后,0~0.8 m層δ~(13)C值減小;大豆連作土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化速率高于玉米連作。長(zhǎng)期連作降低黑土有機(jī)質(zhì)含量,使黑土有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化,氧化性增強(qiáng),而芳香性降低,穩(wěn)定性降低。不同作物連作,黑土有機(jī)質(zhì)周轉(zhuǎn)不同,玉米(C4作物)連作有機(jī)質(zhì)周轉(zhuǎn)速率低于大豆(C3作物)連作。不同深度土壤剖面有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)和周轉(zhuǎn)也不同,隨著土壤深度加深,有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增強(qiáng),周轉(zhuǎn)速率降低。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S153.6
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本文編號(hào)：1485194