世界四大黑土帶以土壤肥沃、有機質(zhì)含量高等自然優(yōu)勢而成為重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)土壤,是世界大糧倉,其中黑龍江位于東北平原黑土帶,占黑土總耕地面積的74.77%,是我國重要的商品糧基地。近幾十年黑土有機質(zhì)含量快速下降,研究施用化肥、畜禽糞污對該地區(qū)作物產(chǎn)量、土壤肥力及土壤可持續(xù)耕種具有重要意義。針對不同施肥投入對黑土碳氮庫變化特征及根際有機碳穩(wěn)定性等關(guān)鍵問題,本研究依托農(nóng)業(yè)農(nóng)村部黑龍江耕地保育與農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測試驗站38年的肥料長期定位試驗,通過對田間試驗歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析和DayCent模型模擬,結(jié)合作物根際土壤試驗,借助紅外光譜、核磁共振技術(shù)和高通量測序技術(shù)研究9個不同處理（不施肥CK、單施氮肥N,氮磷鉀配施NPK、單施有機肥M、有機肥配施氮肥MN、有機肥配施氮磷鉀MNPK、二倍氮肥N2、二倍有機肥M2和二倍有機肥氮肥M2N2）長期施用下土壤有機碳氮庫的演變規(guī)律及根際有機碳穩(wěn)定性的機制。研究獲得以下主要結(jié)論:（1）黑土長期定位試驗?zāi)昃驾斎肓?030.1 kg/hm2能維持土壤有機碳水平,NPK配施能夠維持有機碳含量。CK、N和N2處理有機碳、碳儲量顯著降低;施用M2和有機無機配施處理有機碳、... 

【文章來源】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京市

【文章頁數(shù)】：171 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

植物和土壤碳周轉(zhuǎn)的組分概念模型（修改自RyanandLaw,2005）

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士學(xué)位論文第一章前言7圖1.2激發(fā)效應(yīng)圖示Fig.1.2Schematicrepresentationoftheprimingeffect注：添加底物分解和土壤有機質(zhì)分解之間的非可加交互作用；a表示加速土壤有機質(zhì)分解-正激發(fā)效應(yīng)；b表示阻滯土壤有機質(zhì)分解-負(fù)激發(fā)效應(yīng)（Kuzyakovetal.,2000b）。Note:Non-additiveinteractionsbetweendecompositionoftheaddedsubstrateandofsoilorganicmatter（SOM）:（a）AccelerationofSOMdecomposition—positiveprimingeffect;（b）RetardationofSOMdecomposition—negativeprimingeffect（Kuzyakovetal.,2000b）.植物根系為適應(yīng)土壤中養(yǎng)分資源和水供應(yīng)不均勻的環(huán)境，往往表現(xiàn)出較強的可塑性反應(yīng)。植物遺傳特征和環(huán)境條件對植物根系構(gòu)型起主導(dǎo)作用，植物根系構(gòu)型在很大程度上決定了根系在土壤中的空間分布。一些研究表明，部分易分解的有機質(zhì)可能被隱藏在穩(wěn)定的土壤微團聚體中（Beareetal.,1994;Denefetal.,2001;McCarthyetal.,2008）。根系穿透土壤對破壞土壤團聚體可能起著重要作用，這個過程把被土壤顆粒包裹的有機質(zhì)暴露給微生物從而增加有機質(zhì)的分解（Kuzyakov,2002a）。在更大的空間尺度上根系生長有助于較大土塊解體，但根系傾向于聚集而不是分散2~250μm直徑的土壤顆粒和微團聚體，促進0.25~5mm直徑穩(wěn)定的團聚體形成（BradyandWeil,2008）。根系生長的壓力會迫使其附近的土壤顆粒更加緊密，土壤顆粒和微團聚體與粘性的根系分泌物結(jié)合形成大團聚體，影響的范圍取決于現(xiàn)有的土壤團聚化程度（BradyandWeil,2008）。微團聚體中有機碳結(jié)合更緊密更穩(wěn)定，與微團聚體中碳相比，在大團聚體中碳的平均停留時間要較短，這種機制可能解釋了土壤長期固碳（SchlesingerandLichter,2001;SixandJastrow,2002）。Cheng和Kuzyakov（2005）研究指出?

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士學(xué)位論文第一章前言11（1）長期不同施肥下作物產(chǎn)量及黑土有機碳、全氮的演變規(guī)律利用哈爾濱38年（1979-2017年）長期肥料定位試驗的歷史數(shù)據(jù)，分析長期施用化肥和有機肥對作物產(chǎn)量及黑土有機碳、全氮和碳氮儲量變化趨勢的影響。同時，整理歷年作物產(chǎn)量和生物量、以及計算肥料碳氮輸入量，分析土壤碳氮輸入量、固碳氮速率、輸入碳氮轉(zhuǎn)化速率，系統(tǒng)分析長期施肥下碳氮轉(zhuǎn)化的相互關(guān)系。（2）模型模擬長期不同施肥下黑土有機碳、全氮演變趨勢。本研究采用以“日”為步長的DayCent模型模擬不同施肥下土壤有機碳、全氮的變化特征。首先，收集氣象數(shù)據(jù)、土壤性質(zhì)及管理措施等信息，設(shè)置模型相關(guān)參數(shù)，利用歷史數(shù)據(jù)驗證與多重統(tǒng)計分析方法評價模型的適宜性，并調(diào)整模型參數(shù)至最佳，應(yīng)用模型預(yù)測不同施肥下有機碳、全氮演變趨勢。（3）長期施肥下大豆根際土壤碳氮組分、土壤團聚體以及有機碳結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律在小麥-大豆-玉米輪作體系下，研究長期施肥下大豆根際和非根際土壤碳氮組分和團聚體的變化，利用紅外光譜和核磁共振技術(shù)研究根際與非根際土壤有機碳結(jié)構(gòu)的差異，分析長期施肥下根際土壤有機碳穩(wěn)定性內(nèi)在機制。（4）長期施肥下大豆根際土壤微生物群落和多樣性特征的變化借助高通量測序技術(shù)研究根際與非根際土壤微生物群落和多樣性對有機無機肥的響應(yīng)，結(jié)合田間大豆根際與非根際土壤碳組分和結(jié)構(gòu)變化規(guī)律，研究碳組分與微生物的相關(guān)性認(rèn)識與有機碳穩(wěn)定性有關(guān)的特定微生物，同時，借助紅外光譜和核磁共振技術(shù)獲得的有機碳結(jié)構(gòu)變化，初步認(rèn)識微生物驅(qū)動有機碳穩(wěn)定性的作用機制。1.7.2技術(shù)路線圖1.3技術(shù)路線圖Fig.1.3Researchframework

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3434841