【摘要】：土壤有機碳(SOC)是土壤肥力核心,且與全球碳循環(huán)密切相關(guān)。土壤穩(wěn)定碳庫(即礦物顆粒結(jié)合有機碳,MOC)是土壤固碳的重要部分,已經(jīng)成為當前土壤固碳研究的熱點。已有研究表明礦物結(jié)合有機碳存在固碳飽和值,其飽和值由礦物類型及礦物顆粒質(zhì)量比例決定。碳飽和虧缺率(Carbon saturation deficit,CSD,土壤碳飽和值與當前有機碳含量的差值占碳飽和值的百分比)決定著土壤的固碳效率及固碳空間大小。我國農(nóng)田土壤總有機碳(TOC)水平較低,但穩(wěn)定態(tài)組分的CSD時空變化特征,以及土壤、氣候及管理措施如何共同作用影響CSD,土壤穩(wěn)態(tài)組分是否存在碳飽和跡象尚不明確。本研究選取了我國多個典型農(nóng)田長期定位施肥試驗,通過分析3個長期試驗田塊土壤CSD的時間尺度變化以及多點位的CSD空間尺度的變化特征,明確了氣候因子、土壤性質(zhì)及管理措施等環(huán)境因子對CSD的影響,量化了顯著影響CSD環(huán)境因子的貢獻率,探討了土壤總有機碳及穩(wěn)態(tài)碳組分的碳飽和跡象,為農(nóng)田土壤固碳減排的管理及實施提供重要理論依據(jù)。本研究的主要結(jié)果和結(jié)論如下:(1)連續(xù)17年施用有機肥的碳飽和虧缺率呈顯著線性下降,且下降速率為公主嶺黑土祁陽紅壤烏魯木齊灰漠土。土壤碳飽和虧缺率隨時間的變化主要受土壤養(yǎng)分、碳投入數(shù)量和溫度共同作用影響,三者對全部3個點位CSD變化的解釋率為86.4%。不同點位CSD的變化主要驅(qū)動因子存在差異,土壤養(yǎng)分或碳投入數(shù)量對CSD變化的貢獻率最高。(2)北方上壤(東北、西北和華北)的MOC含量和MOC/TOC值顯著高于南方土壤。其中,年均降水量(MAP)是MOC含量空間變異的最主要驅(qū)動因子,解釋MOC含量變異的26.6%;pH對MOC/TOC比值空間變異解釋能力為33.5%。綜合分析表明,上壤性質(zhì)均對MOC含量和MOC/TOC的影響起主導(dǎo)作用,綜合解釋能力分別為29.4%和66.6%。從降水和pH等因素考慮,是調(diào)控區(qū)域MOC含量及在TOC中所占比例的關(guān)鍵所在。(3)當前所有土壤的碳飽和虧缺率均值為68.6%,絕對固碳潛力均值為31.1 Mg/ha,固碳空間較大。但在不同區(qū)域CSD差異顯著,以2:1型粘土礦物為主的北方土壤的CSD顯著高于以1:1型粘土礦物為主的南方土壤。分析得出氣候因子是影響土壤CSD的最主要因子,對CSD變異的解釋率達到29.2%,而對絕對固碳潛力的解釋率為63.1%。單個環(huán)境因子中,MAP和碳投入數(shù)量是CSD的主要驅(qū)動因子,對CSD的解釋能力分別為27.8%和8.3%。絕對固碳潛力的主要驅(qū)動因子為MAP、海拔和年均蒸發(fā)量,MAP、海拔和年均蒸發(fā)量分別對絕對固碳潛力的的解釋率別為44.6%、10.4%和8.2%。(4)總有機碳和礦物結(jié)合有機碳對外源碳的轉(zhuǎn)化效率(CSE)對CSD沒有明顯響應(yīng)關(guān)系,表明當前土壤對外源碳的投入以較穩(wěn)定的速率固存,并無碳飽和跡象,總有機碳和礦物結(jié)合有機碳對外源碳的轉(zhuǎn)化效率平均值分別為7%和2%。但在不同區(qū)域CSE差異顯著,東北旱地和南方旱地的CSE顯著高于其他地區(qū)。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士后
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S153
【圖文】：

最晚起始Ｆ】９９５年。５個長期試驗位ｆ東北地Ｋ：黑河（ＨＨ）、哈爾濱（ＨＥＢ）嶺（ＧＺＬ－Ａ和Ｂ）和沈陽（ＳＹ）；５個長期試驗位于西北地區(qū)：烏魯木齊⑴Ｍ）（ＷＷ）、平?jīng)觯ǎ校蹋�、天水〔ＴＳ）和楊凌（ＹＬ）；邋１１個長期試驗位于華：天津（ＴＪ），鋅集（ＸＪ），衡水（ＨＳ），濟南（ＪＮ－Ａ、Ｂ和Ｃ），禹城ＣＹＣ）（ＬＹ），鄭州（ＺＺ），徐州＜ＸＺ）和蒙城（ＭＣ）：邋１１個位于南方地區(qū)：（ＳＺ），武漢（ＷＨ），遂寧（ＳＮ）＊重慶（ＣＱ），祁陽（ＱＹ），南昌（ＮＣ）賢（ＪＸ－Ａ、Ｂ和Ｃ），望城（ＷＣ）邋ａｎｄ福州（ＦＺ）．這吟試驗點的氣候條類XΑ

本文編號：2795360