旱作农田土壤碳、氮对秸秆和地膜覆盖方式的响应

摘要

土壤有机碳(SOC)和土壤氮素二者存在密切的相关性，其动态变化直接或间接的影响着土壤有机质、农作物产量以及土壤质量。近年来，秸秆和地膜覆盖因具蓄水保墒、增温稳温等生态功能在我国黄土高原干旱半干旱地区得到广泛采用。本文基于田间定位试验和室内分析，以黄土旱塬区冬小麦和春玉米农田土壤为研究对象，探讨秸秆和地膜覆盖对黄土高原旱塬区土壤有机碳、全氮(TN)及其组分的含量以及各组分间相关性的影响。
　　冬小麦农田试验共设5个处理:无覆盖对照处理(CK)、全生育期地膜覆盖(PM)、夏闲期9000 kg/hm2秸秆覆盖(SM)、全生育期9000 kg/hm2秸秆覆盖(M1)、全生育期4500 kg/hm2秸秆覆盖(M2)。观测和分析指标包括土壤总有机碳、全氮、潜在可矿化碳/氮(PMC、PMN)、微生物量碳/氮(MBC、MBN)和颗粒有机碳/氮(POC、PON)的含量以及土壤有机碳、全氮与其组分间的相关关系。结果表明:(1)各处理0～10 cm和10～20 cm土层的土壤有机碳、全氮及其组分的含量均显著增加(P＜0.05)，而20～40cm土层差异不明显。其中M1处理效果最显著，SM和PM处理作用相对较弱。(2)不同覆盖处理下土壤微生物量碳、潜在可矿化碳和颗粒有机碳的相对含量变化范围分别为1.96％～3.31％、2.83％～3.78％和18.13％～37.25％。土壤微生物量氮、潜在矿化氮和颗粒有机氮的相对含量变化范围为3.06％～4.91％、1.07％～1.75％和7.94％～20.75％。(3)不同覆盖方式下，冬小麦农田土壤有机碳、全氮及其组分之间表现极显著正相关关系(P＜0.01)，但颗粒有机氮与其他组分之间无显著性。颗粒有机碳、微生物量碳和潜在可矿化碳与土壤有机碳的相关系数依次为:0.847、0.700和0.614。土壤碳氮之间关系甚是密切，颗粒有机碳和微生物量碳是土壤肥力变化更加敏感的指标。(4)不同处理的土壤有机碳、全氮及其组分含量都是0～10 cm最表层较高，且越往下层，变化越趋于稳定，土壤碳氮变化趋势较一致。
　　春玉米农田试验共设置3个处理方式:无覆盖对照处理(CK)、全生育期地膜覆盖(P1)、全生育期9000 kg/hm2秸秆覆盖(S1)。结果表明:(1)秸秆和地膜两种覆盖方式均有利于0～10 cm和10～20 cm土壤全氮、微生物量氮、潜在矿化氮含量的增加。此外，两种覆盖方式有利于显著增加0～10 cm和10～20 cm土层有机碳和微生物量碳的含量，而对潜在可矿化碳有影响不显著。而秸秆和地膜覆盖对颗粒有机碳/氮具有负效应，尤其对表层0～10 cm土层影响显著。(2)土壤微生物量碳、潜在可矿化碳和颗粒有机碳的相对含量变化范围分别为2.78％～3.95％、2.46％～3.58％和8.82％～32.81％。土壤微生物量氮、潜在矿化氮和颗粒有机氮的相对含量变化范围为6.16％～7.64％、2.66％～3.26％和12.41％～28.51％。(3)不同覆盖方式下春玉米地土壤有机碳与全氮关系密切，土壤颗粒有机碳，微生物量碳对土壤碳库的动态变化响应更加敏感。颗粒有机氮、潜在矿化氮和微生物量氮的含量对氮库的动态变化响应较快。微生物量氮与潜在矿化氮之间具有极显著水平(P＜0.01)，但是微生物量碳与潜在可矿化碳无显著相关性。(4)春玉米地的碳氮组分含量均低于冬小麦地。(5)各处理表层0～10 cm土壤碳氮含量最多，且越往下层，含量越低，变化越趋于稳定，这与小麦地变化趋势一致。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的与意义

1．3 国内外土壤碳、氮动态研究现状

1．3．1 土壤有机碳库存量的国内外研究

1．3．2 不同地表覆盖方式对土壤有机碳、全氮影响的研究概况

1．3．3 不同地表覆盖方式对土壤微生物量碳、氮影响的研究概况

1．3．4 不同地表覆盖方式对土壤潜在可矿化碳、氮影响的研究概况

1．3．5 不同地表覆盖方式对土壤颗粒有机碳、氮影响的研究概况

1．4 影响农田土壤碳氮动态变化的因素

1．4．1 自然因素

1．4．2 人为因素

1．5 研究内容

1．6 技术路线

第二章 研究区概况和研究方法

2．1 研究区概况

2．2 试验设计

2．3 指标测定和方法

2．4 数据处理和分析

第三章 不同覆盖方式对冬小麦农田土壤碳氮及其组分的影响

3．1 冬小麦地土壤总有机碳、全氮

3．2 冬小麦地土壤微生物量碳／氮

3．3 冬小麦地土壤潜在可矿化碳／氮

3．4 冬小麦地土壤颗粒有机碳／氮

3．5 不同覆盖方式对冬小麦地土壤碳／氮分组相对含量的影响

3．6 冬小麦地土壤有机碳、全氮分组的相关性分析

3．7 讨论

3．7．1 秸秆覆盖对土壤碳氮的影响

3．7．2 地膜覆盖对土壤碳氮的影响

3．7．3 不同覆盖方式对土壤碳氮分组相对含量的影响

3．7．4 土壤总有机碳、全氮及其组分间的关系分析

3．8 小结

第四章 不同覆盖方式对春玉米农田土壤碳氮及其组分的影响

4．1 春玉米地土壤有机碳、全氮

4．2 春玉米地土壤微生物量碳／氮

4．3 春玉米地土壤潜在可矿化碳／氮

4．4 春玉米地土壤颗粒有机碳／氮

4．5 不同覆盖方式对春玉米地土壤碳／氮分组相对含量的影响

4．6 春玉米地土壤碳氮组分的相关性分析

4．7 讨论

4．7．1 不同覆盖方式对土壤碳氮及其分组的影响

4．7．2 土壤碳氮组分间的相关性分析

4．7．3 不同农作物系统下碳氮的差异

4．8 小结

5．1 主要结论

5．2 创新与不足之处

5．2．1 创新

5．2．2 不足之处

参考文献

攻读硕士学位期间取得的科研成果

致谢