秸秆还田对长期连作棉田土壤团聚体结构及有机碳稳定性的影响

摘要

本研究以棉花长期连作定位试验田土壤为研究对象，通过分层取样，测定干筛条件下土壤团聚体结构及有机碳、酸水解有机碳组分和可矿化碳含量来反映土壤有机碳组分的变化特点，分析长期连作棉田土壤团聚体结构及有机碳组分之间的关系，探讨秸秆还田对长期连作棉田土壤稳定性的影响。为绿洲棉田合理应用秸秆还田技术，提高棉田土壤肥力、实现资源可持续利用和指导区域农业发展提供科学理论依据。
　　本研究主要内容包括：⑴秸秆还田及长期连作棉田0-60cm土层的>2 mm粒级干筛团聚体含量随土层深度的增加而增大，各连作年限间无明显差异；无秸秆还田处理下>2 mm粒级团聚体含量随连作年限的增加而明显减小，随土层深度的增加而增加。随着连作年限的增加，秸秆还田处理整体上提高了长期连作棉田三个土层的机械稳定性；无秸秆还田处理下，各土层平均重量直径值（MWD）随着连作年限的增加呈降低趋势，无论是秸秆还田还是无秸秆还田处理，各连作年限MWD值均随着土层深度的增加而增加。秸秆还田处理能够提高长期连作棉田0-60cm土层各级团聚体有机碳含量，随着连作年限的增加小粒级团聚体有机碳含量的增幅较大，较小粒级团聚体有机碳含量均高于较大粒级，土壤各粒级团聚体有机碳含量随着连作年限的增加而有一定的增加；无秸秆还田处理与之表现出与之相反的趋势。秸秆还田处理下各粒级团聚体有机碳含量均高于无秸秆还田处理。无论是秸秆还田还是无秸秆还田，土壤团聚体对有机碳的贡献率来自>2 mm粒级的团聚体啊约占50％-70%，且随着土层深度的增加而增加，而<2 mm粒级的团聚体有机碳贡献率则表现出与之相反的变化趋势。⑵秸秆还田能促进连作棉田0-60cm土层总有机碳（TOC）的积累，且随着连作年限增加TOC含量逐渐升高；秸秆还田处理下各连作年限0-60cm土层有机碳活性组分（I和II）含量随着连作年限的增加呈现先增加后减少的趋势，而难降解组分含量与活性组分含量呈相反的趋势。秸秆还田能够显著地增加长期连作棉田0-60cm土层有机碳活性组分和难降解组分的含量，与TOC变化趋势一致，且各组分含量均为0-20cm>20-40cm>40-60cm土层。秸秆还田处理下0-60cm土层有机碳活性指数( LIc)均小于无秸秆还田处理，且除连作15a外，随连作年限增加LIc呈下降趋势，30a时达到最低；而秸秆还田条件下0-60cm土层土壤有机碳难降解指数（RIc）均大于无秸秆还田处理，且表现出与活性指数( LIc)相反的趋势，0-20cm土层RIc随连作年限的增加呈上升趋势，20-40cm和40-60cm土层除连作15a，随连作年限增加RIc呈下降趋势，30a时达到最大。⑶秸秆还田处理明显的增加了0-60cm土层的可矿化碳（MC）的含量和可矿化速率（MR），随连作年限的增加呈上升趋势，随土层深度的增加而减少，与TOC含量变化趋势一致，且秸秆还田处理下MC和MR均高于无秸秆还田处理。秸秆还田处理下,土壤矿化率(MC/TOC)整体上随着连作年限的增加呈降低趋势；无秸秆还田处理下有机碳矿化率整体上随连作年限的增加呈稳定趋势。秸秆还田均提高了长期连作棉田土壤有机碳累积矿化排放量，随着培养时间的延长而增加。秸秆还田处理下三个土层的土壤呼吸熵（qCO2）较无秸秆还田处理要低，随着连作年限的增加而降低，各土层的土壤呼吸熵表现为40-60cm>20-40cm>0-20cm；无秸秆还田处理下土壤呼吸熵随着连作年限的增加而增加，与秸秆还田处理变化趋势相反。

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第1章 绪论

1.1 研究目的与意义

1.2 国内外研究综述

1.3 研究目标、研究内容和技术路线

第2章 材料与方法

2.1 试验材料

2.2 试验方法

第3章 连作棉田土壤团聚体机械稳定性及有机碳分布的变化特征

3.1 连作棉田土壤团聚体粒级分布及机械稳定性变化特征

3.2 连作棉田土壤团聚体有机碳储量分布特征

3.3 连作棉田土壤团聚体有机碳贡献率的变化特征

3.4 本章小结

第4章 连作棉田土壤有机碳活性和难降解性组分的变化特征

4.1 秸秆还田对长期连作棉田土壤有机碳组分含量的影响

4.2 秸秆还田对长期连作棉田土壤有机碳活性的影响

4.3 秸秆还田对长期连作棉田土壤有机碳难降解性的影响

4.4 本章小结

第5章 秸秆还田及长期连作棉田土壤可矿化碳库特征

5.1 秸秆还田对长期连作棉田土壤总有机碳含量的影响

5.2 秸秆还田对长期连作棉田土壤可矿化碳库特征的影响

5.3 秸秆还田及长期连作棉田的土壤呼吸熵变化特征

5.4 秸秆还田及长期连作棉田土壤可矿化碳与有机碳之间的相关性

5.5 本章小结

第6章 结论与讨论

6.1 讨论

6.2 结论

6.3 研究展望

参考文献

致谢

作 者 简 介

石河子大学硕士研究生学位论文导师评阅表