长期轮作施肥对棕壤有机碳组分、周转及其来源的影响

摘要

本文以棕壤长期肥料定位试验为基础，采用土壤有机碳结构分组技术和<'13>C自然丰度法，一方面研究长期施肥土壤有机碳及其组分的数量变化，借以深入探讨其影响机理；另一方面估算不同施肥土壤有机碳及其组分的周转和来源，以加深认识土壤有机碳的动态变化。为合理培肥土壤、科学管理农田生态系统以及调控其环境效应提供服务。结果表明： 长期单施化肥对土壤颗粒有机碳(POC)和可溶性有机碳(DOC)具有负效应，但进一步稳定了矿物结合态有机碳(MOC)，最终提高了土壤总有机碳(TOC)含量。长期施用有机肥和有机无机配施使土壤总有机碳和游离态颗粒有机碳(FPOC)、闭蓄态颗粒有机碳(OPOC)、矿物结合态以及可溶性有机碳均显著提高，且增加效果好于单施化肥。 土壤总有机碳的增加与各组分有机碳的变化有关，各组分有机碳在土壤中的浓度变化及其对土壤总有机碳水平的贡献，依其在土壤结构中的位置而不同。施用有机肥提高了游离态、闭蓄态颗粒有机碳和可溶性有机碳占土壤总有机碳的比例，相对降低了矿物结合态有机碳比例。而单施化肥则表现出相反的影响。说明，有机肥的施用促进了土壤对活性碳库的保护，而化肥则加速了土壤活性碳库向惰性碳库的转化。 相关分析结果显示，游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳、矿物结合态有机碳和可溶性有机碳均与土壤总有机碳之间呈显著正相关关系，但以游离态颗粒有机碳的直线斜率最大，说明其对土壤总有机碳积累的贡献尤为重要。另外，游离态、闭蓄态和可溶性有机碳两两之间也都表现出显著正相关关系，但与矿物结合态有机碳均不存在相关性。 本文利用δ <'13>C方法有效研究了长期不同施肥土壤有机碳的周转和来源。结果表明，长期施化肥可明显缩短土壤总有机碳、游离态颗粒有机碳和闭蓄态颗粒有机碳的半时值和周转时间，而对矿物结合态有机碳表现出相反的影响，说明施用化肥促进了土壤有机碳的周转，但从各有机碳组分来看，施化肥只是加速了活性组分有机碳的矿化，却进一步稳定了惰性组分有机碳。长期施用化肥提高了土壤总有机碳和矿物结合态有机碳的玉米残茬来源比例，但显著降低了游离态颗粒有机碳的玉米残茬来源比例，而大豆残茬来源比例在各组分有机碳均表现为提高；长期施用有机肥和有机无机配施均使土壤总有机碳的玉米和大豆残茬来源碳量显著增加。这些结果能够在一定程度上揭示施肥影响土壤有机碳的机理。

目录

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摘要

第一章前言

1.1土壤有机碳分组技术

1.2农业管理措施对土壤有机碳的影响

1.2.1耕作方式

1.2.2施肥制度

1.2.3种植制度

1.3施肥对土壤不同组分有机碳的影响

1.4 δ13C在土壤有机碳研究中的应用

1.4.1 δ13C的应用原理及公式

1.4.2 δ13C在简单系统中的应用

1.4.3 δ13C在复杂系统中的应用

1.5研究的目的和意义

第二章长期施肥对土壤有机碳及其组分的影响

2.1材料与方法

2.2.1研究区概况

2.2.2试验处理

2.2.3测定项目及方法

2.2结果与分析

2.2.1长期施肥对土壤总有机碳的影响

2.2.2长期施肥对土壤各组分有机碳的影响

2.2.3长期施肥对土壤各组分有机碳所占比例的影响

2.2.4长期不同施肥条件下土壤各组分有机碳与总有机碳的相关分析

2.2.5长期不同施肥条件下土壤各组分有机碳间的相关分析

2.3本章小结

第三章长期施肥对土壤有机碳周转及来源的影响

3.1材料与方法

3.1.1研究区概况

3.1.2施肥处理

3.1.3测定项目及方法

3.2结果与分析

3.2.1长期施肥对土壤有机碳周转的影响

3.2.2长期施肥对土壤有机碳来源的影响

3.3本章小结

第四章结论与建议

4.1结论

4.2建议

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学位论文