本文關(guān)鍵詞：旱地高產(chǎn)高效玉米栽培體系土壤碳氮變化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：黃土高原位于典型的半干旱季風(fēng)氣候區(qū),玉米是該地區(qū)的主要糧食作物之一,然而作物生長(zhǎng)前期低溫干旱通常會(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量偏低。砂石和地膜覆蓋可以提高土壤水分和溫度,因而可以有效地提高作物產(chǎn)量,目前砂石和地膜覆蓋技術(shù)已在我國(guó)半干旱地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。地表覆蓋可以緩解作物生長(zhǎng)水熱條件的限制,但可能同時(shí)提高土壤有機(jī)質(zhì)礦化速率及微生物活性,因而增加土壤有機(jī)質(zhì)耗竭及土壤質(zhì)量下降的可能性,維持適宜的土壤有機(jī)質(zhì)水平,對(duì)確保糧食安全及緩解氣候變暖具有重要意義。地表覆蓋會(huì)導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)發(fā)生顯著變化,進(jìn)而影響到土壤碳氮循環(huán)過(guò)程。本研究基于5年春玉米田間定位試驗(yàn),系統(tǒng)分析不同覆蓋方式下農(nóng)田土壤有機(jī)碳氮及其組分時(shí)空動(dòng)態(tài)變化,旨在探討不同覆蓋方式對(duì)旱作農(nóng)田土壤有機(jī)碳氮庫(kù)的影響。本研究獲得以下主要結(jié)論:(1)砂石覆蓋和地膜覆蓋5年后對(duì)土壤有機(jī)碳含量沒(méi)有顯著影響。與起始有機(jī)碳貯量相比,地膜覆蓋增加0-40 cm土層有機(jī)碳貯量2.0 Mg hm-2。砂石覆蓋和地膜覆蓋顯著影響土壤活性有機(jī)碳組分及碳庫(kù)管理指數(shù)。與對(duì)照處理相比,4年后砂石覆蓋顯著降低0-40 cm土層的輕組有機(jī)碳、水溶性有機(jī)碳及20-40 cm土層微生物量碳含量;地膜覆蓋顯著降低0-20 cm土層浸提態(tài)有機(jī)碳含量,但同時(shí)顯著增加20-40 cm土層輕組有機(jī)碳含量17.2 mg kg-1。砂石覆蓋降低各土層多年碳庫(kù)管理指數(shù)平均值,而地膜覆蓋碳庫(kù)管理指數(shù)多年平均值與對(duì)照處理沒(méi)有顯著差異。因此,在我國(guó)西北半干旱地區(qū),地膜覆蓋可提高作物產(chǎn)量并保持土壤質(zhì)量。(2)砂石覆蓋和地膜覆蓋5年后對(duì)土壤全氮含量和貯量都沒(méi)有影響。與對(duì)照處理相比,4年后砂石覆蓋和地膜覆蓋分別顯著降低0-20 cm土層輕組有機(jī)氮12.2和6.5 mg kg-1,分別顯著降低0-20 cm土層浸提態(tài)有機(jī)氮7.7和9.3 mg kg-1,同時(shí)分別顯著增加0-20 cm土層水溶性有機(jī)氮1.6和1.5 mg kg-1及20-40 cm土層水溶性有機(jī)氮1.3和1.2 mg kg-1,此外,砂石覆蓋還顯著降低20-40 cm浸提態(tài)有機(jī)氮1.6 mg kg-1,而地膜覆蓋顯著增加0-20 cm微生物氮19.5 mg kg-1。與砂石覆蓋相比,地膜覆蓋在提高作物產(chǎn)量及生物量同時(shí),可以進(jìn)一步提高土壤活性有機(jī)氮庫(kù)。因此,在我國(guó)西北半干旱地區(qū),地膜覆蓋更有利于實(shí)現(xiàn)增加作物產(chǎn)量和改善土壤氮有效性。(3)與全生育期覆膜相比,玉米生育后期揭膜引起水分和溫度變化,進(jìn)而影響活性有機(jī)碳氮組分及碳庫(kù)管理指數(shù)變化。試驗(yàn)6年后,生育后期揭膜對(duì)土壤有機(jī)碳和全氮含量都沒(méi)有影響。生育后期揭膜處理顯著增加20-40 cm土層輕組有機(jī)碳0.05 g kg-1、輕組有機(jī)氮3.4 mg kg-1和微生物量碳14.7 mg kg-1,然而減少0-20 cm土層輕組有機(jī)碳0.24 g kg-1、輕組有機(jī)氮20.0 mg kg-1和微生物氮26.1 mg kg-1,對(duì)水溶性有機(jī)碳氮含量影響差異不顯著,但顯著增加0-20 cm和20-40 cm土層浸提態(tài)有機(jī)碳(10.3和2.6 mg kg-1)、浸提態(tài)有機(jī)氮(19.5和4.6 mg kg-1)和活性有機(jī)碳(0.59和0.10 g kg-1),并提高各層土壤庫(kù)管理指數(shù)。因此,在玉米生育后期降雨充足的半干旱地區(qū),生育后期揭膜可以提高作物產(chǎn)量及土壤生產(chǎn)力可持續(xù)性。(4)不同覆蓋方式及玉米生育后期揭膜對(duì)土壤有機(jī)氮礦化有顯著影響。通過(guò)兩年生育期及休閑季有機(jī)氮田間原位礦化研究,發(fā)現(xiàn)砂石覆蓋可以顯著提高0-40 cm全年凈氮礦化累積量7.5 kg N hm-2,而地膜覆蓋降低0-40 cm全年凈氮礦化累積量7.1 kg N hm-2。全生育期覆膜相比,玉米生育后期揭膜增加0-40 cm全年凈氮礦化累積量6.5 kg N hm-2,但差異未達(dá)顯著水平。與不覆蓋處理相比,地膜覆蓋處理不會(huì)影響生育期內(nèi)0-40 cm土層土壤供氮能力,卻可降低休閑季硝態(tài)氮淋溶風(fēng)險(xiǎn);相反砂石覆蓋處理降低生育期內(nèi)0-40 cm土層土壤供氮能力,而增加休閑季硝態(tài)氮淋溶風(fēng)險(xiǎn)。(5)不同覆蓋方式及玉米生育后期揭膜在短期內(nèi)(5-6年)對(duì)土壤團(tuán)聚體分布及穩(wěn)定性特征有顯著影響。與不覆蓋相比,砂石覆蓋和地膜覆蓋處理顯著提高0-20 cm土層土壤團(tuán)聚體數(shù)量、分布和穩(wěn)定性,表現(xiàn)在顯著增加機(jī)械穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性大團(tuán)聚體數(shù)量(R0.25)、平均重量直徑(MWD)、幾何平均直徑(GMD),同時(shí)顯著降低分形維數(shù)(D)、團(tuán)聚體破壞率(PAD)和不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)(ELT),而砂石覆蓋和地膜覆蓋處理間沒(méi)有顯著差異。玉米生育后期揭膜顯著增加0-20 cm土層機(jī)械和水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的MWD值,有利于提高土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。綜上可見(jiàn),地膜覆蓋及生育后期揭膜可在實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)同時(shí),提高西北半干旱地區(qū)春玉米農(nóng)田土壤可持續(xù)性。
【關(guān)鍵詞】：地表覆蓋 有機(jī)碳庫(kù) 有機(jī)氮庫(kù) 凈氮礦化 團(tuán)聚體穩(wěn)定性
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S513
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-15
• 第一章 文獻(xiàn)綜述15-24
• 1.1 研究目的及意義15-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況16-21
• 1.2.1 地表覆蓋類型16-17
• 1.2.2 地表覆蓋對(duì)有機(jī)碳氮庫(kù)的影響17-19
• 1.2.3 地表覆蓋對(duì)有機(jī)氮礦化的影響19-20
• 1.2.4 地表覆蓋對(duì)團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響20-21
• 1.3 問(wèn)題提出21-22
• 1.4 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線22-24
• 第二章 地表覆蓋對(duì)土壤有機(jī)碳及活性有機(jī)碳組分的影響24-45
• 2.1 前言24-25
• 2.2 材料與方法25-28
• 2.2.1 試驗(yàn)地概況25-26
• 2.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)26
• 2.2.3 土壤樣品采集26
• 2.2.4 土壤樣品測(cè)定26-28
• 2.2.5 相關(guān)指數(shù)計(jì)算28
• 2.2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析28
• 2.3 結(jié)果分析28-42
• 2.3.1 土壤有機(jī)碳28-30
• 2.3.2 土壤輕組有機(jī)碳30-33
• 2.3.3 土壤微生物量碳33-35
• 2.3.4 土壤水溶性有機(jī)碳35-38
• 2.3.5 土壤浸提態(tài)有機(jī)碳38-40
• 2.3.6 土壤活性有機(jī)碳40-41
• 2.3.7 碳庫(kù)管理指數(shù)41-42
• 2.4 討論42-43
• 2.5 小結(jié)43-45
• 第三章 地表覆蓋對(duì)土壤全氮及活性有機(jī)氮組分的影響45-61
• 3.1 前言45-46
• 3.2 材料與方法46-47
• 3.2.1 試驗(yàn)地概況46
• 3.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)46
• 3.2.3 土壤樣品采集46
• 3.2.4 土壤樣品測(cè)定46-47
• 3.2.5 相關(guān)指數(shù)計(jì)算47
• 3.2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析47
• 3.3 結(jié)果與分析47-58
• 3.3.1 土壤全氮含量47-50
• 3.3.2 土壤輕組有機(jī)氮50-51
• 3.3.3 土壤微生物量氮51-54
• 3.3.4 土壤水溶性有機(jī)氮54-57
• 3.3.5 土壤浸提態(tài)有機(jī)氮57-58
• 3.4 討論58-60
• 3.5 小結(jié)60-61
• 第四章 玉米生育后期揭膜對(duì)土壤有機(jī)碳氮庫(kù)的影響61-78
• 4.1 前言61
• 4.2 材料與方法61-62
• 4.2.1 試驗(yàn)地概況61
• 4.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)61-62
• 4.2.3 土壤樣品采集62
• 4.2.4 土壤樣品測(cè)定62
• 4.2.5 相關(guān)指數(shù)計(jì)算62
• 4.2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析62
• 4.3 結(jié)果與分析62-76
• 4.3.1 土壤有機(jī)碳及全氮62-64
• 4.3.2 土壤輕組有機(jī)碳氮64-65
• 4.3.3 微生物量碳氮65-69
• 4.3.4 水溶性有機(jī)碳氮69-72
• 4.3.5 浸提態(tài)有機(jī)碳氮72-75
• 4.3.6 活性有機(jī)碳及碳庫(kù)管理指數(shù)75-76
• 4.4 討論76-77
• 4.5 小結(jié)77-78
• 第五章 地表覆蓋及玉米生育后期揭膜對(duì)凈氮礦化的影響78-89
• 5.1 前言78-79
• 5.2 材料與方法79-81
• 5.2.1 試驗(yàn)地概況79
• 5.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)79-80
• 5.2.3 有機(jī)氮原位礦化試驗(yàn)80
• 5.2.4 土壤樣品采集與測(cè)定80-81
• 5.2.5 環(huán)境和土壤參數(shù)測(cè)定81
• 5.2.6 相關(guān)指數(shù)計(jì)算81
• 5.2.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析81
• 5.3 結(jié)果與分析81-87
• 5.3.1 土壤溫度81-82
• 5.3.2 土壤含水量82-83
• 5.3.3 土壤凈氮礦化量83-85
• 5.3.4 土壤凈氮礦化速率85-87
• 5.4 討論87-88
• 5.5 小結(jié)88-89
• 第六章 地表覆蓋及玉米生育后期揭膜對(duì)團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響89-101
• 6.1 前言89
• 6.2 材料與方法89-92
• 6.2.1 試驗(yàn)地概況89-90
• 6.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)90
• 6.2.3 土壤樣品采集與測(cè)定90
• 6.2.4 相關(guān)指數(shù)計(jì)算90-92
• 6.2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析92
• 6.3 結(jié)果與分析92-99
• 6.3.1 地表覆蓋及玉米生育后期揭膜對(duì)團(tuán)聚體數(shù)量的影響92-93
• 6.3.2 地表覆蓋及玉米生育后期揭膜對(duì)土壤團(tuán)聚體破壞率的影響93
• 6.3.3 地表覆蓋及玉米生育后期揭膜對(duì)不穩(wěn)地團(tuán)粒指數(shù)的影響93-95
• 6.3.4 地表覆蓋及玉米生育后期揭膜對(duì)平均重量直徑的影響95-96
• 6.3.5 地表覆蓋及玉米生育后期揭膜對(duì)幾何平均直徑的影響96-97
• 6.3.6 地表覆蓋及玉米生育后期揭膜對(duì)分形維數(shù)的影響97-99
• 6.4 討論99-100
• 6.5 小結(jié)100-101
• 第七章 主要結(jié)論、創(chuàng)新及進(jìn)一步研究問(wèn)題101-103
• 7.1 主要結(jié)論101-102
• 7.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)102
• 7.3 進(jìn)一步研究的問(wèn)題102-103
• 參考文獻(xiàn)103-116
• 致謝116-117
• 作者簡(jiǎn)介117

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：旱地高產(chǎn)高效玉米栽培體系土壤碳氮變化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：336712