秸秆还田对黑土有机质变化的影响效应

发布时间：2017-10-15 11:28

  本文关键词：秸秆还田对黑土有机质变化的影响效应

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【摘要】：近年来我国东北黑土耕地土壤有机质数量与质量均呈现快速下降的态势,本研究针对黑土耕地秸秆还田技术不成熟、固碳效应不明确的科学问题,以典型东北黑土区黑龙江省青冈县不同秸秆还田方式试验、吉林省公主岭市不同秸秆还田量试验和国家土壤肥力与肥效监测点—黑土长期定位试验为平台,通过田间试验和生物地球化学模型相结合的研究方法,系统分析不同秸秆还田量、不同秸秆还田方式及耕作措施对东北黑土有机质的影响,为黑土耕地土壤有机质提升提供技术支撑,为探索秸秆还田对黑土碳素循环和平衡过程提供理论依据。主要研究结果如下:(1)不同秸秆还田方式试验表明,秸秆翻压还田与秸秆覆盖对土壤有机碳含量和土壤全氮含量的提升没有显著性差异;不同秸秆还田量试验表明,秸秆100%、1/2和1/3还田量显著提高土壤有机碳含量16.56%、5.06%和4.92%,长期秸秆还田处理显著提高土壤有机碳含量23.74%。(2)秸秆还田可以显著提高土壤呼吸速率,增加土壤碳排放量。综合不同点位的试验来看,不同处理土壤呼吸速率对土壤温度和含水量的敏感程度不同,总体来说,各处理土壤呼吸速率受土壤温度影响相对较大,温度整体上可以解释土壤呼吸变异的26%~79%。(3)秸秆还田能够提高土壤活性碳库组分含量和土壤酶活性。不同秸秆还田方式试验表明,秸秆翻压还田方式相对秸秆覆盖还田方式显著提高易氧化有机碳含量47.20%。与秸秆1/3还田量相比,秸秆100%和1/2还田显著提高土壤颗粒有机碳54.33%和42.45%。(4)基于黑土长期定位试验1990-2012年的田间实测数据对DNDC模型的适用性进行评估,模型模拟值与实测值拟合程度较好,表明该模型可以用于东北黑土有机碳变化的模拟研究。对60年时间尺度不同农田管理措施下土壤有机碳变化进行模拟,结果显示,长期不施肥和单施化肥NPK措施导致土壤有机碳下降,长期有机无机配施或者秸秆还田可以明显增加土壤有机碳含量。在不同的施氮水平下,作物产量均随着SOC含量的增加而升高,且在施氮量低的情况下产量的提升幅度相对较大。
【关键词】：黑土有机质 秸秆还田 DNDC模型
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S141.4
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第一章 引言13-24
• 1.1 选题背景与研究意义13-14
• 1.2 国内外研究进展14-21
• 1.2.1 农田土壤有机质变化14-16
• 1.2.2 农田土壤呼吸特征16-18
• 1.2.3 土壤活性有机碳库分组18-20
• 1.2.4 土壤酶活性20-21
• 1.2.5 土壤有机碳的模型模拟21
• 1.3 研究内容21-22
• 1.4 技术路线22-24
• 第二章 材料与方法24-31
• 2.1 试验地概况24-25
• 2.1.1 黑龙江青冈县试验点24
• 2.1.2 吉林公主岭市试验点24-25
• 2.2 试验设计及样品采集25-27
• 2.2.1 青冈不同秸秆还田方式田间试验25
• 2.2.2 公主岭不同秸秆还田量的田间试验25-26
• 2.2.3 公主岭黑土长期定位试验26-27
• 2.3 测定项目与方法27-29
• 2.3.1 土壤的基本理化性质测定27
• 2.3.2 土壤活性碳库组分的测定27
• 2.3.3 土壤酶活性的测定27
• 2.3.4 土壤呼吸速率、水分与温度的测定27-28
• 2.3.5 土壤呼吸排放量估算28
• 2.3.6 DNDC模型简介28-29
• 2.4 数据分析及处理方法29-31
• 第三章 秸秆还田对黑土有机质与全氮含量的影响31-37
• 3.1 秸秆还田对黑土有机碳含量的影响31-33
• 3.1.1 不同秸秆还田方式对黑土有机碳含量的影响31-32
• 3.1.2 不同秸秆还田量对黑土有机碳含量的影响32
• 3.1.3 长期秸秆还田对黑土有机碳含量的影响32-33
• 3.2 秸秆还田对黑土全氮含量的影响33-35
• 3.2.1 不同秸秆还田方式对黑土全氮含量的影响33-34
• 3.2.2 不同秸秆还田量对黑土全氮含量的影响34
• 3.2.3 长期秸秆还田对黑土全氮含量的影响34-35
• 3.3 讨论35-36
• 3.3.1 秸秆还田对黑土有机质的影响35-36
• 3.3.2 秸秆还田对黑土全氮的影响36
• 3.4 小结36-37
• 第四章 秸秆还田对黑土土壤呼吸作用的影响37-50
• 4.1 秸秆还田对黑土土壤呼吸速率的影响37-40
• 4.1.1 不同秸秆还田方式对黑土土壤呼吸速率的影响37-38
• 4.1.2 不同秸秆还田量对黑土土壤呼吸速率的影响38-39
• 4.1.3 长期秸秆还田对黑土土壤呼吸速率的影响39-40
• 4.2 秸秆还田对黑土土壤CO2排放量的影响40-42
• 4.2.1 不同秸秆还田方式对黑土土壤CO_2排放量的影响40-41
• 4.2.2 不同秸秆还田量对黑土土壤CO_2排放量的影响41
• 4.2.3 长期秸秆还田对黑土土壤CO_2排放量的影响41-42
• 4.3 土壤呼吸与土壤温度与湿度的相关分析42-47
• 4.3.1 不同秸秆还田方式下土壤呼吸速率与土壤温度与湿度的相关关系42-44
• 4.3.2 不同秸秆还田量下土壤呼吸速率与土壤温度与湿度的相关关系44
• 4.3.3 长期秸秆还田下土壤呼吸速率与土壤温度与湿度的相关关系44-47
• 4.4 讨论47-49
• 4.4.1 秸秆还田对黑土土壤碳排放的影响47-48
• 4.4.2 土壤呼吸与土壤水热条件的相关关系48-49
• 4.5 小结49-50
• 第五章 秸秆还田对黑土活性碳库及土壤酶活性的影响50-62
• 5.1 秸秆还田对黑土活性碳库的影响50-54
• 5.1.1 不同秸秆还田方式对黑土活性碳库的影响50-51
• 5.1.2 不同秸秆还田量对黑土活性碳库的影响51-53
• 5.1.3 长期秸秆还田对黑土活性碳库的影响53-54
• 5.2 秸秆还田对黑土活性氮库的影响54-56
• 5.2.1 不同秸秆还田方式下黑土活性氮库的变化特征54-55
• 5.2.2 不同秸秆还田量下黑土活性氮库的变化特征55-56
• 5.2.3 长期秸秆还田下黑土活性氮库的变化特征56
• 5.3 秸秆还田下黑土酶活性的变化56-59
• 5.3.1 不同秸秆还田方式下黑土酶活性的变化56-57
• 5.3.2 不同秸秆还田量下黑土酶活性的变化57-58
• 5.3.3 长期秸秆还田下黑土酶活性的变化58-59
• 5.4 讨论59-61
• 5.4.1 秸秆还田对黑土活性碳库组分的影响59-60
• 5.4.2 秸秆还田对黑土活性氮库组分的影响60
• 5.4.3 秸秆还田对黑土酶活性的影响60-61
• 5.5 小结61-62
• 第六章 SOC与产量协同关系的模拟分析62-72
• 6.1 秸秆还田对春玉米产量的影响62-64
• 6.1.1 不同秸秆还田方式对春玉米产量的影响62-63
• 6.1.2 不同秸秆还田量对春玉米产量的影响63
• 6.1.3 长期秸秆还田对春玉米产量的影响63-64
• 6.2 DNDC模型的验证64-67
• 6.2.1 不同田间管理措施下产量的模拟值与实测值比较64-66
• 6.2.2 不同田间管理措施下土壤有机碳的模拟值与实测值比较66-67
• 6.3 不同施肥措施对 0～20cm土层SOC影响的模拟67-68
• 6.4 SOC与玉米产量的协同关系模拟68-69
• 6.5 讨论69-71
• 6.5.1 秸秆还田对玉米产量的影响69-70
• 6.5.2 DNDC模型的验证70
• 6.5.3 土壤有机碳的长期演变规律70
• 6.5.4 土壤有机碳和作物产量之间的协同关系70-71
• 6.6 小结71-72
• 第七章 结论与展望72-74
• 7.1 主要结论72-73
• 7.2 研究展望73-74
• 参考文献74-88
• 致谢88-89
• 作者简介89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 ;Studies on the Situation of Soil Organic Carbon Storage in Croplands in Northeast of China[J];Agricultural Sciences in China;2005年08期

，

本文编号：1036867