坡改梯后不同利用方式对土壤碳库及土壤质量演变的影响

发布时间：2020-07-09 06:19

【摘要】：为了有效改善耕地数量和质量情况,进而保证粮食安全,实施坡改梯土地整治项目是提升耕地数量和质量的有效途径,但坡改梯工程的实施,对土壤环境和生态系统造成严重扰动,强扰动后对土壤有机碳组分和土壤质量均会造成影响,使坡改梯后的土壤碳库和土壤质量发生较大变化,探明坡改梯后不同利用方式下土壤有机碳组分和土壤质量随时间变化的动态修复特征,对改善和保护农用地质量至关重要。本文以太行山低山丘陵区典型坡改梯整治项目中利用为耕地和园地的土壤为研究对象,对比坡改梯不同年限的土壤有机碳组分在不同土层深度的动态变化特征,以及对坡改梯土壤进行土壤质量评价,揭示坡改梯后随时间变化和利用方式差异对土壤碳库和土壤质量的调控,得出的主要研究结果如下:(1)坡改梯后耕地和园地不同年限的表层土壤有机碳(TOC)及其组分(可溶性有机碳DOC、易氧化有机碳ROC、微生物量碳MBC、微生物熵qSMBC、碳排放量CO_2-C)于坡改梯后2a均为研究各年限最低值,较坡改梯前分别平均降低了35.2%、20.0%、35.1%、61.3%、41.2%和28.9%。而坡改梯后8a的耕地和园地TOC、DOC、ROC、MBC、qSMBC、CO_2-C均可恢复到坡改梯前水平;但与坡改梯前相比,坡改梯后8a耕地未表现出显著差异,园地较坡改梯前显著提高21.02%、27.57%、26.79%、15.94%和11.11%。坡改梯后20a耕地和园地有机碳及其组分整体呈现下降趋势。(2)坡改梯后不同年限耕地和园地的有机碳储量(SOCs)、碳库指数(CPI)、碳库活度指数(LI)和碳库管理指数(CMI)总体均呈现8a坡改梯前20a2a,坡改梯后2a耕地和园地均为研究各年限的最低值,分别比坡改梯前平均显著降低了46.29%、29.75%、30.00%和24.00%;与坡改梯前相比,坡改梯后8a耕地未有显著差异,而园地显著高于坡改梯前,园地表现出更高的土壤碳库质量;但坡改梯20a与8a相比耕地和园地均有下降趋势。(3)坡改梯后耕地和园地在不同土层深度土壤TOC、ROC和DOC的分析,得出坡改梯后不同年限的耕地和园地土壤在垂直分布上均表现为随土层深度的加深而降低的变化特征。而坡改梯后不同年限耕地在10～20 cm、20～40cm和园地在10～20 cm、20～40cm、40～60cm各土层的土壤TOC、ROC和DOC的变化趋势与表层基本保持一致。(4)通过建立坡改梯后土壤质量评价体系,采用加权和法得出不同年限的耕地和园地土壤质量整体表现为8a20a2a,其中坡改梯后2a达到最低值,较坡改梯前分别降低52.00%、38.44%,坡改梯后8a得以改善和恢复,但坡改梯20a耕地和园地均有下降趋势;而坡改梯后不同利用方式下,园地表现出更高的土壤质量,其中园地较耕地的土壤质量分数分别高28.25%、58.03%、40.24%,坡改梯后园地的利用方式可更好的改善和提高土壤质量。通过太行山低山丘陵区典型坡改梯后土壤有机碳及其组分的演变特征,以及对坡改梯土壤质量进行评价,揭示坡改梯后利用为园地对土壤有机碳积累表现出更高的潜力,且对改善和保护土壤质量更显著。但不同利用方式在长期耕作下均出现碳库和土壤质量的下降,因此在耕作后期应更加注重管理。为实现坡改梯后土地的合理利用,农用地生态系统的固碳减排,以及保护和提高土地质量达到可持续发展提供参考。
【学位授予单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S158;S154.1

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