黑土區(qū)是我國重要的商品糧生產基地,但是由于該區(qū)域地形起伏、土壤質地黏重,加上長期的不合理耕作,嚴重的土壤侵蝕降低了土壤肥力的同時也增強了土壤養(yǎng)分空間變異程度,給區(qū)域土壤養(yǎng)分管理增加了難度,威脅到當地的生態(tài)環(huán)境和農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。磷素(P)是植物生長必需的營養(yǎng)元素,影響作物的生長發(fā)育過程、產量和品質。同時P作為一種與環(huán)境質量關系密切的元素,其在環(huán)境中的富集或流失直接關系到地表水和地下水的安全。作物生長季節(jié)內,從春季開始到秋收的整個管理過程中,如耕作、播種、施肥、除草、中耕等均不同程度的影響著P的空間異質性,加上降雨、作物生長和侵蝕等因素的影響,坡面土壤P一直處于動態(tài)變化之中。同時黑土區(qū)每年秋冬交替和冬春交替存在較長時期凍結和融凍現象,凍融和融凍過程顯著影響著土壤結構、土壤侵蝕、磷素(P)素轉化過程,進而改變凍融前后土壤P時空分布特征。因此,明確作物生長時期和凍融前后土壤P素空間分布格局變化及其主要驅動機制對黑土區(qū)農田土壤P管理十分重要,是準確評估土壤肥力、指導施肥和環(huán)境治理等的重要依據。為此本研究以東北典型黑土坡面為研究對象,通過2年的系統(tǒng)定位觀測,結合經典統(tǒng)計學和地統(tǒng)計學的分析方法,研究作物生長季節(jié)內和凍融前后土壤全磷(TP)和速效磷(AP)的時空分布特征,并結合土壤氮(N)、水、熱、作物生長特征指標等系統(tǒng)地分析P空間分布的主要驅動機制,旨在為黑土區(qū)耕地土壤P素管理提供理論依據和技術支撐。主要研究結果和結論如下:作物生長時期和凍融過程AP時空格局變化和主要驅動機制:(1)作物生長時期,AP含量在苗期、生長期和成熟期分別處于3.11-315.09 mg kg-1、15.26-340.52 mgkg-1 和 1.01-60.07mgkg-1 之間;凍融前處于 1.96-42.60 mgkg-1之間,凍融后處于4.68-156.20 mg kg-1之間。生長季和凍融季土壤速效磷平均含量分別為36.81 mg kg-1和26.49 mg kg-1。(2)受降雨、氣溫、侵蝕和作物生長對P吸收等作用的影響,不同處理各坡位間AP的動態(tài)變化規(guī)律相近,但是年際間差異較大;生長期各坡位和處理的土壤AP含量高于苗期和成熟期,但各坡位和各處理之間差異不大;坡面尺度秸稈還田和輪作措施對作物生長時期內AP時空分布的影響較弱或在短時期內影響不顯著。(3)苗期、生長期和成熟期,除施肥后AP的異質性主要受隨機因子影響外,其他時期主要受結構因子的影響,空間自相關性較強。秋季土壤凍融前土壤AP異質性主要受隨機因子的影響,凍融后無覆蓋0-20 cm和有覆蓋0-5 cm土層和主要受隨機因子影響,有覆蓋5-10 cm仍然主要受隨機因子的影響。(4)凍融后土壤AP含量普遍高于凍融前土壤AP含量,連作還田處理下無小桶覆蓋10-20 cm 土層AP含量高于該處理凍融前58.94%;連作不還田處理下有小桶覆蓋5-10 cm 土層AP含量高于該處理凍融前40.31%,均達到顯著水平。凍融過程TP時空格局變化和主要驅動機制:(1)凍融前土壤TP含量處于0.20-1.01 gkg-1之間,凍融后TP含量處于0.04-1.84gkg-1之間;凍融過程中,增大蒸發(fā)量以及合適的土壤含水量有利于土壤P向上運動。(2)凍融過程,由于坡背處土壤容重較大,有利于P向表土層運移;凍融后多數處理坡頂TP向表土層遷移量最大,而坡低TP的遷移量最少。(3)覆蓋(秸稈還田和小桶覆蓋)雖然減少蒸發(fā),但是無侵蝕或侵蝕量少,有利于增加表層土壤磷的含量,凍融后TP最高值(大豆-玉米輪作無秸稈還田)顯著高出凍融前56.05%;而無覆蓋蒸發(fā)量雖大,P向上遷移量大,但是侵蝕降低了表土層磷含量。(4)耕種方式即玉米大豆輪作和玉米連作對凍融期間耕層土壤TP動態(tài)變化影響不大。(5)凍融前TP主要受結構因子影響,凍融后有覆蓋主要受結構因子的影響,而無覆蓋表土層0-5 cm和10-20 cm的TP卻表現出主要受隨機因子的影響。
【學位單位】：東北農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：S153.6
【部分圖文】：

２材料與方法逡逑２．１研究區(qū)概況逡逑研宄區(qū)如圖２－丨所示，位于黑龍江省哈爾濱市香坊區(qū)向陽鄉(xiāng)東北農業(yè)大學向陽實驗基地逡逑（４５°４５２７＂－４５°４６’３３〃Ｎ，邋１２６°３５Ｗ４＂－１２６°５５３４”Ｅ），地形為漫川漫崗，土壤類型為典型黑土中逡逑的黃土質黑土。典型黑土區(qū)原始自然植被為草原化草甸植物，俗稱“五花草塘”，當前主要以逡逑玉米大豆輪作為主，一年一熟制。該區(qū)屬寒溫帶大陸性季風氣候區(qū)，冬季寒冷干燥，夏季溫逡逑熱多雨，氣候有明顯的季節(jié)性變化，春季回暖快而多大風，容易出現春旱；夏季短促而炎熱，逡逑雨水較多，秋季降溫急劇，容易出現早霜，冬季漫長而寒冷。年平均氣溫３．６°Ｃ，最低氣溫逡逑為－３８．ｒＣ；年平均降雨量為５５３．５邋ｍｍ

玉米連作無稻稈換田（ＣＣＮ，Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ邋ｃｏｒｎ邋ｗｉｔｈｏｕｔ邋ｒｅｓｉｄｕｅ）、玉米大豆輪作稽稈還田（ＣＳＲ，逡逑Ｃｏｒｎ邋ａｎｄ邋Ｓｏｙｂｅａｎ邋ｒｏｔａｔｉｏｎ邋ｗｉｔｈ邋ｒｅｓｉｄｕｅ）和玉米大豆輪作無秸稈還田（ＣＳＲＮ，Ｃｏｒｎ邋ａｎｄ邋ｓｏｙｂｅａｎ逡逑ｒｏｔａｔｉｏｎ邋ｗｉｔｈｏｕｔ邋ｒｅｓｉｄｕｅ），每個處理包括從坡頂到坡底的全部坡位，具體小區(qū)布局如圖２－２所逡逑７Ｊｎ邋0逡逑Ｉ邋ｆ邐１９．５邋ｍ邋邐Ｉ邐邐１９．５邋ｍ邋邐－邋＿逡逑！丨？—：？灥—：—幽？邋—：■■！逡逑［１：１曜：：１逡逑Ｉ邐ｒ＂３．２邋５Ｔ邐邐Ｉ邐６．５０？邋Ｉ邋ｆ邋＾邐？邋ｓ＇邋１逡逑Ｌ邐Ｔ］……」邐逡逑每根壟０．６５邋ｍ邐每根壟０．６５邋ｍ邐西逡逑南＂＊逡逑圖２－２實驗小區(qū)布置圖逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｄｅｓｉｇｎ邋ｏｆ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ邋ｐｌｏｔｓ逡逑玉米連作秸稈還田（ＣＣ）：連續(xù)種植玉米，玉米品種選用當地主流品種，玉米成熟后通過逡逑收割機一次性收獲和秸稈粉碎還田，旋耕機旋翻起壟，次年春天直接播種。逡逑玉米連作無秸稈換田（ＣＣＮ）：連續(xù)種植玉米，玉米品種選用當地主流品種，玉米成熟后逡逑通過收割機一次性收獲，并將粉碎秸稈全部移除耕地，旋耕機旋翻起壟，次年春天直接播種。逡逑輪作秸稈還田（ＣＳＲ）：大豆和玉米輪作，玉米和大豆品種選用當地主流品種，成熟后通逡逑過收割機一次性收獲和秸稈粉碎還田，旋耕機旋翻起壟，次年春天直接播種。逡逑輪作無秸桿還田（ＣＳＲＮ）：大豆和玉米輪作，玉米和大豆品種選用當地主流品種，成熟后逡逑通過收割機一次性收獲

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【參考文獻】

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本文編號：2808296