不同土地利用方式下黑土团聚体及有机碳组分特征

摘要

土壤有机碳对农业可持续发展和应对全球气候变化具有重要意义。土壤团聚体是土壤的重要组成部分，对土壤的理化性质具有重要影响。土壤有机碳和土壤团聚体在土壤中是相互作用的，团聚体是有机碳存在的场所，有机碳是团聚体存在的胶结物质。为探究黑土不同土地利用方式下（草地、农田、裸地）土壤团聚体和有机碳变化，本文以中国科学院海伦农田生态系统国家野外科学观测站长期定位试验为研究对象，通过团聚体湿筛分组、有机碳物理分组和化学分组相结合的方法，研究土壤有机碳及其密度组分和化学组分、土壤团聚体及其稳定性，分析土壤有机碳、全氮及其组分与土壤团聚体及其稳定性之间的相互关系。结论如下: (1)草地、农田、裸地对土壤团聚化影响不同。草地大幅度提高了土壤的团聚化程度，促进了大团聚体(＞0.25 mm)形成，尤其是＞2 mm团聚体，水稳性团聚体的平均重量直径(MWD)达1.43 mm;而裸地降低了土壤的团聚化程度，表现为微团聚体(0.053-0.25 mm)比例下降与粉粘粒(＜0.053 mm)比例增加。 (2)土壤总有机碳(TOC)变化，以草地＞农田＞裸地趋势递减，且其土壤有机碳在团聚体中分布不同。草地经过31年自然恢复，有机碳含量增加到40.80 g/kg，比农田、裸地分别提高26.32％、49.89％。草地有机碳含量分布为大团聚体＞微团聚体＞粉粘粒，表明随着粒级减小，土壤团聚体有机碳含量逐渐降低，且大团聚体有机碳含量显著高于微团聚体;而农田、裸地有机碳含量分布均是微团聚体＞大团聚体＞粉粘粒。 (3)草地、农田、裸地有机碳(SOC)、全氮(TN)密度组分分配存在显著差异。在游离态轻组、闭蓄态轻组、重组有机碳中均为草地显著高于农田和裸地（P＜0.005）;团聚体中游离态轻组、闭蓄态轻组、重组SOC和TN则表现为大团聚体(＞0.25 mm)＞微团聚(0.053-0.25mm)＞粉粘粒(＜0.053 mm)。 (4)土壤胡敏酸、富里酸、胡敏素含量在草地、农田、裸地及其各级团聚体中分布存在有很大分异。草地胡敏酸、富里酸、胡敏素含量显著高于农田和裸地(P＜0.005)。三种土壤富里酸含量分布趋势相同，均按以下顺序递减:团聚体(0.25-2 mm)＞团聚体(0.053-0.25 mm)＞团聚体(＞2 mm)＞团聚体(＜0.053 mm)。各级团聚体胡敏酸含量平均值表现为，农田、裸地均为0.053-0.25 mm粒级组胡敏酸含量较高，而草地0.25-2 mm粒级组胡敏酸含量最高，其次是＞2 mm、0.053-0.25 mm，＜0.053 mm粒级组最低;三种土地利用方式团聚体胡敏酸含量分布均为，随着粒径变小，均有先增加后减少的趋势。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 研究背景

1．2 文献综述

1．2．1 土壤有机碳组分

1．2．2 土壤团聚体形成及其组成研究

1．2．3 土壤有机碳组分的影响因素

1．3 研究目的及意义

1．4 研究目标及主要内容

1．4．1 研究目标

1．4．2 主要内容

1．5 研究方法和创新点

2 材料与方法

2．1 黑土试验区概况

2．1．1 研究区概况

2．1．2 供试土壤

2．1．3 土壤样品的采集和制备

2．3 测定项目及方法

2．4 数据分析

3 结果与分析

3．1．1 土壤团聚体的粒径分布特征

3．1．2 土壤团聚体中有机碳含量分布

3．1．3 土壤总有机碳与团聚体质量分数相关分析

3．2 不同土地利用方式下有机碳密度组分中碳氮的分配变化

3．2．1 土壤总有机碳、全氮含量的变化

3．2．2 土壤轻重组有机碳含量变化

3．2．3 土壤轻重组氮含量变化

3．2．4 土壤及各密度组分的C／N比值

3．3 不同土地利用方式下团聚体内密度组分碳氮的分配变化

3．3．1 土壤团聚体中游离态轻组碳氮含量

3．3．2 土壤团聚体闭蓄态轻组碳氮含量

3．3．3 土壤团聚体重组碳氮含量

3．4 不同土地利用方式下土壤腐殖质组成变化

3．4．1 土壤富里酸含量变化

3．4．2 土壤胡敏酸含量变化

3．4．3 土壤胡敏素含量变化

3．4．4 土壤PQ值变化

3．5 不同土地利用方式下土壤团聚体腐殖质组成

3．5．1 土壤团聚体中富里酸含量变化

3．5．2 土壤团聚体中胡敏酸含量变化

3．5．3 土壤团聚体中胡敏素含量变化

4 讨论

4．1 土层深度对团聚体粒级分布及有机碳含量的影响

4．2 不同土地利用方式对土壤团聚体粒径分布的影响

4．2 不同土地利用方式对土壤团聚体密度组分的影响

4．3 不同土地利用方式对土壤团聚体腐殖质组成的影响

5 结论

5．1 不同土地利用方式土壤团聚体粒径分布

5．2 不同土地利用方式下团聚体有机碳含量的分布特征

5．3 不同土地利用方式下密度组分碳氮的分配变化

5．4 不同土地利用方式下土壤腐殖质组成

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文