【摘要】：以紫色丘陵區(qū)代表性農(nóng)田土壤—紫色土和水稻土為供試土樣,采用野外采樣和室內(nèi)模擬培養(yǎng)的方法,研究了紫色丘陵區(qū)典型農(nóng)田土壤有機碳礦化(Soil organic carbon,SOC)對溫度變化的響應(yīng)。研究設(shè)置2個培養(yǎng)試驗,試驗一:針對2種供試土壤,設(shè)置2個水分梯度:好氣(70%WHC)和淹水(土水比=1:2),記為M1,M2;每個水分梯度設(shè)置3個恒溫15℃、20℃、25℃和1個周期性變溫15/25℃(變溫順序為15℃—20℃—25℃—20℃—15℃)。試驗二:針對紫色土,調(diào)整土壤含水量為70%WHC,設(shè)置恒溫20℃(HW)、突發(fā)性降溫(20℃→10℃)(BW1)和突發(fā)性升溫(20℃→30℃)(BW2)3個溫度處理,其中溫度突變的具體設(shè)置為:待20℃恒溫培養(yǎng)至SOC礦化速率基本平穩(wěn)且維持在較低水平時(第29 d后),將培養(yǎng)溫度分別突降至10℃和突升至30℃,繼續(xù)培養(yǎng)47 d。根據(jù)測定過程中所得的CO_2釋放量,分析紫色丘陵區(qū)典型農(nóng)田土壤有機碳礦化對不同溫度模式和水分的響應(yīng)特征,并結(jié)合雙庫礦化動力學(xué)模型和溫度敏感性系數(shù),探討不同溫度和水分條件下紫色丘陵區(qū)典型農(nóng)田土壤有機碳礦化的動力學(xué)特征和溫度敏感性,以期為全面認(rèn)識紫色丘陵區(qū)農(nóng)田耕層土壤有機碳礦化機制、正確評價氣溫變化的環(huán)境效應(yīng)提供科學(xué)參考。研究結(jié)果如下:(1)70%WHC條件下,各溫度處理的供試土壤在培養(yǎng)前期(0~10 d)SOC礦化速率先呈急劇下降趨勢,而淹水時則呈現(xiàn)降幅較小甚至小幅升高后回落現(xiàn)象;10~39 d土壤有機碳礦化速率漸趨平緩,39 d后保持相對穩(wěn)定。相同溫度培養(yǎng)下,在第1 d時,2種供試土壤的SOC礦化速率均表現(xiàn)為70%WHC處理高于淹水,而隨培養(yǎng)時間的延長結(jié)果則相反,紫色土和水稻土的礦化速率分別在培養(yǎng)第2 d和第5 d及以后出現(xiàn)淹水高于好氣的現(xiàn)象,且淹水條件下SOC礦化速率達(dá)到平穩(wěn)的時間要比好氣滯后。(2)整個培養(yǎng)期內(nèi),相同水分狀況下,2種供試土壤各溫度處理的SOC累積礦化總量的高低順序依次為:25℃15/25℃20℃15℃。其中,25℃培養(yǎng)的SOC累積礦化量顯著大于15℃(P0.05)。在相同水分下,周期性變溫(15/25℃)與恒溫20℃培養(yǎng)的紫色土在各培養(yǎng)時段的SOC累積礦化量均無顯著差異,而水稻土除淹水培養(yǎng)時的第0~3 d外,其余時段也無明顯差異。這表明,好氣和淹水條件下紫色土和好氣狀態(tài)下的水稻土,可用20℃恒溫來評估變溫(15/25℃)SOC礦化的影響效應(yīng)。另外,溫度和水分對紫色土SOC礦化的交互作用僅表現(xiàn)在培養(yǎng)前期(0~3d),而對水稻土則表現(xiàn)在中期(10~39 d)。(3)好氣狀態(tài)下,紫色土和水稻土SOC礦化的溫度敏感性(Q_(10))隨溫度的升高而增強,但不存在顯著差異;淹水時,紫色土在低溫(15℃)條件下SOC礦M~化_(處養(yǎng))B~對_(理中)C_(的期)~(升())_(紫()~(4溫)分_(5色)~()更)別~在_(~2土)~敏于_5~6_(和d)~(6感)1~d~_),_水1~培0~而_(對稻)~養(yǎng)d~水_(紫土)~期_(色M)~(和稻內(nèi))2~土_(土B)5,_C~~則_M 6~各6~是_(B顯C)~處d~在_(著具)~理各_(大有)~(2的0)出_于~(℃土)_(顯15著℃影)~(現(xiàn)時壤一升微個);_(響周(期P)~(溫生峰更物值敏量,)_(性)~(感碳在)_(0變)。~(._(0溫5)僅)~(峰M值icr培o),_在~(b養(yǎng))_(而70)~(ial時)_(對%)~(bi)段_(淹W)~(om),_(水H)~(as)高~s_(C狀)~c溫~a_(態(tài)時)~r2~b_(下的)5_的~(on)℃_培,@ùH紫色土和各水分處理下的水稻土均無明顯影響。可見,溫度對MBC的影響在微生物生長高峰期較為突出;結(jié)合SOC礦化特征可得,高溫可通過改變微生物數(shù)量進(jìn)而影響SOC礦化,但周期性變溫不能。(5)各水分狀態(tài)下,供試土壤的易分解有機碳庫含量(C_0)均隨培養(yǎng)溫度的升高而增大,與SOC總累積礦化量的變化規(guī)律一致。其中,好氣時,25℃處理的C_0顯著大于其余溫度;淹水時,2種供試土壤在25℃和15/25℃培養(yǎng)下的C_0與低溫15℃處理間也存在明顯差異(P0.05);但周期性變溫和恒溫20℃處理間,各水分下的C_0在紫色土和水稻土上均未表現(xiàn)出顯著差異。另外,紫色土在平均積溫≥20℃處理下,淹水時的C_0與好氣存在顯著差異(P0.05),而低溫間的淹水與好氣無明顯差異;對于水稻土,僅在高溫25℃處理下淹水的C_0明顯大于70%WHC(P0.05)。同時,易分解有機碳庫含量對SOC礦化過程具有重要作用,各處理間的C_0/C_(66)雖無顯著差異,但均達(dá)60%以上。這表明高溫高水分對C_0的影響最為突出,且溫度和水分可通過改變土壤易分解有機碳庫含量進(jìn)而影響SOC礦化。溫度對難分解有機碳礦化速率常數(shù)(h)也具有顯著影響,好氣狀態(tài)下,供試土壤h隨溫度的升高而增大,紫色土在各溫度間的h值無顯著差異,而水稻土在恒溫25℃和周期性變溫下的h明顯大于低溫(15℃);淹水時,紫色土15℃培養(yǎng)下的h顯著低于其余溫度處理;水稻土高溫25℃培養(yǎng)下的h分別是15/25℃、20℃和15℃的2.6、2.9和3.0倍,達(dá)顯著差異(P0.05)。由此可得,各溫度對h的影響也是導(dǎo)致各處理間SOC礦化量存在差異的原因。(6)突發(fā)性變溫對紫色土SOC礦化有顯著影響(P0.05),在變溫當(dāng)天(第30 d),突發(fā)性升溫(BW2)處理對紫色土SOC礦化有明顯促進(jìn)作用,而突發(fā)性降溫(BW1)處理則會明顯削弱紫色土SOC礦化,二者的SOC礦化速率分別較恒溫(HW)處理提高了225.1%,降低了38.5%;變溫后的培養(yǎng)初期(第30~44 d),各溫度處理間的SOC累積礦化量存在顯著差異(P0.05),與HW處理相比,BW2和BW1處理中紫色土SOC累積礦化量的變幅分別為+140.5%(升高)和-55.3%(降低);隨培養(yǎng)時間的延續(xù),各處理間的SOC累積礦化量未發(fā)現(xiàn)明顯差異。表明突發(fā)性變溫對紫色土SOC礦化的影響具有一定的時限性,其影響時長在2周左右。結(jié)合礦化動力學(xué)分析可知,同恒溫相比,突發(fā)性變溫主要通過改變土壤易分解有機碳庫(C_0)大小進(jìn)而影響紫色土SOC礦化。
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S153.6
【圖文】：

技術(shù)路線

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2755667