發(fā)布時間：2017-09-28 05:19

  本文關(guān)鍵詞：我國典型農(nóng)田土壤固碳效率特征及影響因素

  更多相關(guān)文章： 土地利用方式 土壤有機(jī)碳 農(nóng)田 長期施肥 固碳效率

【摘要】：土壤有機(jī)碳(Soil organic carbon,SOC)是農(nóng)田土壤肥力的核心,同時也是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的有機(jī)碳庫。土壤固碳效率(單位外源碳輸入到土壤中經(jīng)一定時間后轉(zhuǎn)化成土壤有機(jī)碳的量)是土壤有機(jī)碳動態(tài)變化的反映指標(biāo)之一,而我國土壤固碳效率的時空差異特征及不同影響因素(人為因素、土壤屬性和氣候因素)對其影響程度,仍是我國土壤有機(jī)碳循環(huán)研究中尚未解決的問題。針對以上科學(xué)問題,本研究通過從中國知網(wǎng)、萬方、Science Direct和Springer link這4個文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫,設(shè)定檢索的時間“2000年~2014年”及“中國土壤有機(jī)碳”和“53μm團(tuán)聚體分組”這3組關(guān)鍵詞,篩選出已發(fā)表的111篇目標(biāo)文獻(xiàn),收集901組土壤有機(jī)碳和礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量與比例的相關(guān)數(shù)據(jù)集;并以我國25個長期定位施肥試驗為基礎(chǔ),依據(jù)外源有機(jī)碳累積輸入梯度,建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫,以數(shù)據(jù)的整合分析(Meta-analysis)為手段,研究了不同影響因素(氣候、土壤屬性和管理措施)下土壤有機(jī)碳變化和土壤總有機(jī)碳及不同顆粒有機(jī)碳固定效率的特征及影響因素。該研究不僅能豐富土壤有機(jī)碳動態(tài)循環(huán)的理論基礎(chǔ)知識,對提高我國土壤肥力、增加糧食產(chǎn)量及增匯控溫都具有重要的實際意義。論文研究的主要進(jìn)展如下:1、農(nóng)田和草地中,土壤礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳還未達(dá)到飽和,仍有一定的提升空間,土壤細(xì)顆粒(53μm)仍具有一定的固碳潛力。研究表明,不同利用方式下土壤總有機(jī)碳和礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量的中值均存在顯著差異(P0.05)。其中,林地土壤總有機(jī)碳含量的中值為18.2 g/kg,顯著高于草地(12.0 g/kg)和農(nóng)田(10.3 g/kg);且林地礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量(12.0 g/kg)也顯著高于農(nóng)田和草地(8.0 g/kg~7.6 g/kg)。三種利用方式下土壤礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳與總有機(jī)碳之間均呈現(xiàn)極顯著的正相關(guān)關(guān)系(P0.001),農(nóng)田土壤礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳所占比例的中值為74.8%,顯著高于林地(70.3%)和草地(67.8%)。農(nóng)田中不同土壤類型的礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳占總有機(jī)碳的比例也存在顯著差異,其中,黑土中礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳的比例最高,中值為87.4%,其次是水稻土(76.7%)和紅壤(74.0%),而灰漠土最低(62.5%)。農(nóng)田、草地和林地中土壤礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量與土壤細(xì)顆粒(53μm)含量均呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系,與Six等(2002)的估算結(jié)果相比,我國農(nóng)田、草地和林地下土壤飽和程度分別為68.4%、58.7%和91.5%。2、有機(jī)肥的施用(增施或配施),尤其在一年一熟及有機(jī)碳水平較低的砂土上,對于農(nóng)田土壤有機(jī)碳積累及肥力維持與提升均具有重要意義。研究表明,與不施肥相比,施用(增施或配施)有機(jī)肥對土壤總有機(jī)碳及礦物結(jié)合態(tài)組分的提高幅度(58.4%和41.9%)是化肥(13.4%和8.0%)的3.4倍和5.2倍。不同種植制度、利用類型和土壤質(zhì)地條件下,施用化肥和有機(jī)肥對土壤總有機(jī)碳和礦物結(jié)合態(tài)組分的影響程度存在顯著差異。一年一熟下,施用有機(jī)肥對土壤總有機(jī)碳的提高幅度顯著高于一年兩熟制,施用化肥對礦物結(jié)合態(tài)組分含量的提高幅度(10.7%)也顯著高于一年兩熟(7.3%)。不同利用類型下,施肥能顯著提高旱地土壤總有機(jī)碳及礦物結(jié)合態(tài)組分,且提高的幅度均高于水田。不同土壤質(zhì)地條件下,施用有機(jī)肥能使土壤總有機(jī)碳水平較低的砂土提高64.4%,顯著高于土壤有機(jī)碳水平較高的壤土和黏土(48.7%和50.3%);施用化肥使礦物結(jié)合態(tài)組分含量較低的砂土提高15.6%,其提高的幅度均顯著高于礦物結(jié)合態(tài)組分含量較高的壤土和黏土(7.8%和8.1%)。3、長期配施有機(jī)肥不僅是紅壤有機(jī)質(zhì)提升的重要措施,也是改善紅壤結(jié)構(gòu)的重要途徑。研究表明,與不施肥相比,長期施肥均能顯著增加土壤總有機(jī)碳及各級顆粒中的有機(jī)碳的儲量,其中以施用有機(jī)肥的效果最明顯。不同施肥處理各級顆粒中以粘粒的有機(jī)碳儲量最高。施用秸稈還田和有機(jī)肥均能顯著增加砂粒中有機(jī)碳的分配比例,而對粗粉粒和細(xì)粉粒無顯著影響。分析結(jié)果還表明,土壤總有機(jī)碳及各級顆粒有機(jī)碳與外源有機(jī)碳的輸入呈顯著正線性相關(guān)關(guān)系(P0.05),其中土壤總固碳效率為10.6%,而各級顆粒之間,粘粒和砂粒組分的固碳效率(4.3%和3.6%)相當(dāng)于粗粉粒和細(xì)粉粒(1.7%和1.0%)的2倍以上。南方紅壤各級顆粒中有機(jī)碳均沒有出現(xiàn)飽和現(xiàn)象,有機(jī)碳主要在土壤粘粒和砂粒組分中富集,細(xì)顆粒中有機(jī)碳的富集會促進(jìn)大粒徑土壤顆粒的形成,而粘粒是土壤固碳效率最重要的礦物顆粒組成部分。4、長期施肥下土壤有機(jī)碳固定效率存在時空差異性,并受多種因素所驅(qū)動。研究表明,我國土壤有機(jī)碳固定效率的中位數(shù)及變化范圍隨著試驗?zāi)晗薜倪M(jìn)行而下降,它們之間呈現(xiàn)顯著的負(fù)指數(shù)關(guān)系(P0.05),其中,土壤有機(jī)碳固定效率的理論最大值約為44.6%。氣候、土壤屬性、管理措施及試驗?zāi)晗薜纫蛩貙ν寥烙袡C(jī)碳固定效率解釋率可以達(dá)到73.4%,其中,試驗?zāi)晗捱@一因素解釋率為42.2%,超過其它因素解釋率的和。土壤有機(jī)碳固定效率的變化率因氣候區(qū)、土壤利用和土壤類型的差異而不同。通過逐步回歸顯示,積累溫度是影響土壤有機(jī)碳固定效率變化速率的主要因素;連續(xù)施肥20年后,年均積溫、年均氮肥輸入量和土壤粉粒含量是影響土壤有機(jī)碳固定效率的關(guān)鍵因素;不同區(qū)域下,土壤C/N的變化量及土壤有效磷含量的變化量均與土壤固碳效率存在顯著的相關(guān)關(guān)系(P0.05)。
【關(guān)鍵詞】：土地利用方式 土壤有機(jī)碳 農(nóng)田 長期施肥 固碳效率
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S153.6
【目錄】：

• 摘要6-8
• abstract8-14
• 英文縮略表14-15
• 第一章 引言15-21
• 1.1 研究背景15
• 1.2 土壤固碳效率的特征15-16
• 1.3 土壤固碳效率的研究進(jìn)展16-17
• 1.4 土壤固碳效率影響因素17-20
• 1.4.1 氣候因素17-18
• 1.4.2 管理措施18-19
• 1.4.3 土壤屬性19
• 1.4.4 試驗?zāi)晗?/span>19-20
• 1.5 擬解決的科學(xué)問題20-21
• 第二章 研究內(nèi)容與研究方法21-24
• 2.1 研究內(nèi)容21-22
• 2.1.1 不同利用方式下土壤有機(jī)碳特征與容量分析21
• 2.1.2 施肥對中國農(nóng)田土壤有機(jī)碳及其組分的影響21
• 2.1.3 基于長期試驗條件下土壤不同大小顆粒固碳效率的研究21
• 2.1.4 基于長期試驗條件下土壤總有機(jī)碳固定效率及影響因素21-22
• 2.2 技術(shù)路線22
• 2.3 數(shù)據(jù)來源22-23
• 2.4 數(shù)據(jù)處理及圖表繪制23-24
• 第三章 不同土地利用方式下土壤有機(jī)碳特征與容量24-33
• 3.1 研究方法24-25
• 3.1.1 數(shù)據(jù)收集24-25
• 3.1.2 統(tǒng)計分析25
• 3.2 結(jié)果與分析25-30
• 3.2.1 不同利用方式下土壤礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳組分特征25-27
• 3.2.2 農(nóng)田土壤礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳的分配比例特征27-29
• 3.2.3 土壤顆粒含量與礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量的關(guān)系29-30
• 3.3 討論30-31
• 3.4 小結(jié)31-33
• 第四章 施肥對農(nóng)田土壤有機(jī)碳組分的影響33-42
• 4.1 研究方法33-35
• 4.1.1 數(shù)據(jù)來源33-34
• 4.1.2 數(shù)據(jù)分析34-35
• 4.2 結(jié)果與分析35-40
• 4.2.1 土壤有機(jī)碳的整體分布35-36
• 4.2.2 施肥對土壤有機(jī)碳的影響程度36-38
• 4.2.3 施用化肥和有機(jī)肥對土壤有機(jī)碳的影響程度38-40
• 4.3 討論40-41
• 4.4 小結(jié)41-42
• 第五章 長期試驗條件下不同土壤顆粒固碳效率42-50
• 5.1 材料與方法42-44
• 5.1.1 供試土壤42-43
• 5.1.2 各級顆粒有機(jī)碳分離和測定43
• 5.1.3 計算方法43-44
• 5.1.4 統(tǒng)計分析44
• 5.2 結(jié)果與分析44-48
• 5.2.1 長期施肥對土壤有機(jī)碳的影響44-46
• 5.2.2 長期施肥條件下不同顆粒有機(jī)碳含量與其質(zhì)量的關(guān)系46
• 5.2.3 長期施肥條件下土壤固碳速率的變化46-47
• 5.2.4 土壤有機(jī)碳增加量與外源碳輸入量之間的關(guān)系47-48
• 5.3 討論48-49
• 5.4 小結(jié)49-50
• 第六章 我國農(nóng)田土壤總有機(jī)碳固定效率及影響因素50-59
• 6.1 研究方法50-53
• 6.1.1 點位信息及數(shù)據(jù)來源50-51
• 6.1.2 計算方法51-52
• 6.1.3 統(tǒng)計分析52-53
• 6.2 結(jié)果與分析53-57
• 6.2.1 土壤固碳效率隨時間的變化53-54
• 6.2.2 環(huán)境因素對土壤固碳效率的影響54
• 6.2.3 土壤固碳效率變化率的差異性54-55
• 6.2.4 初始土壤屬性與土壤固碳效率的關(guān)系（20年）55-57
• 6.3 討論57-58
• 6.4 小結(jié)58-59
• 第七章 總結(jié)與展望59-61
• 7.1 研究結(jié)果與結(jié)論59-60
• 7.2 創(chuàng)新點60
• 7.3 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-71
• 附錄71-77
• 致謝77-78
• 作者簡歷78

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 ;Influences of Long-Term Fertilizer and Tillage Management on Soil Fertility of the North China Plain[J];Pedosphere;2011年06期

2 ;Factors affecting potassium fixation in seven soils under 15-year long-term fertilization[J];Chinese Science Bulletin;2009年10期

3 李忠,孫波,林心雄;我國東部土壤有機(jī)碳的密度及轉(zhuǎn)化的控制因素[J];地理科學(xué);2001年04期

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本文編號：933993