弃耕行为对亚热带农田土壤有机质时空变化作用机理研究
发布时间：2022-01-06 22:26
为明晰弃耕行为对耕地质量关键性指标——土壤有机质时空变化的作用机理,以粤东粮食主产区海丰、陆丰和陆河3个县（市）农田为研究对象,2015─2018年连续4年对205个典型亚热带农田样点进行跟踪监测,综合野外调查采样、农户调查走访及室内检测分析,采用统计分析与地理探测器相结合的方法,构建了研究区典型弃耕行为模式,分析了不同地理情境下弃耕行为对农田土壤有机质含量变化的作用机理。结果表明:研究区农田弃耕行为主要表现为季节弃耕、调整弃耕、年轮弃耕、长期弃耕4种模式,在总体监测样点中具有弃耕行为的农田样点173个,占总数的84.39%,其中年轮弃耕和长期弃耕综合占比达59.03%。各种弃耕行为模式农田土壤有机质均呈增长趋势,而长期耕作则导致整体下降,监测样点4年间土壤有机质平均增加量表现为:季节弃耕（1.55 g·kg-1）>调整弃耕（1.43 g·kg-1）>年轮弃耕（0.27 g·kg-1）>长期弃耕（0.24 g·kg-1）>长期耕作（-0.42 g·kg-1）。在不同地理情景下,随着海拔高度增加,弃耕农田的土壤有机质整体下降;田间含水量过大或较少,会导致弃耕行为对...
【文章来源】：农业资源与环境学报. 2020,37(06)北大核心
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
不同土壤类型下弃耕行为的SOM平均增加值
土壤样品的野外取样方法为棋盘式采样法[20]。即在单元地块中，按棋盘的格式进行采样。考虑到研究对象为农田耕作层，在确定的采样点上，将土壤表层杂物刮去，采用土钻垂直采集0～15 cm土样，各样点取土深度、质量一致。将各采样点样品充分混合后装入密封的保鲜袋中，每个样品取1 kg左右。将野外取回的土样置于托盘中，先剔除动植物残体及石块等杂质，将土块压碎在室内进行自然风干后采用重铬酸钾容量法测定SOM含量[21],2015—2018年研究区每年样点SOM平均值为29.70～43.92 g·kg-1，平均含量为36.80 g·kg-1（表2）。1.3.2 弃耕行为模式确定
在不同农田利用方式中，各弃耕行为的农田SOM受田间含水量影响差异显著。在水田利用方式中，农田SOM平均增加值由大到小依次为：调整弃耕（2.22 g·kg-1）>季节弃耕（1.07 g·kg-1）>年轮弃耕（0.17g·kg-1）>长期弃耕（-0.27 g·kg-1）>长期耕作（-0.52 g·kg-1）。这主要是由于水田通过水稻根系及稻秆还田方式不断补充土壤有机物质，调整弃耕和季节弃耕下，土壤表面的稻秆及腐烂草根等有机物质通过微生物腐殖化等作用转化成SOM，从而显著提高农田SOM含量。在水浇地中，农田SOM平均增加值由大到小依次为：季节弃耕（2.97 g·kg-1）>年轮弃耕（1.78g·kg-1）>调整弃耕（1.39 g·kg-1）>长期弃耕（1.38 g·kg-1）>长期耕作（-0.81 g·kg-1）。这可能由于水浇地中的土壤含水量下降，湿润的土壤更有利于土壤微生物活动，加速土壤有机质的分解。且经问卷调查，研究区水浇地多为蔬菜种植，人为扰动较为频繁，也促进了农田SOM的分解。徐明岗等[27]研究表明，长期依靠化肥补充耕地养分，容易造成有机质老化、活性降低且含量下降。但弃耕行为下农田受人为扰动频率降低，其农田SOM的积累效应显著。但随弃耕时间的增加，农田表层板结硬化，有机物难以进入土壤内部系统，会导致SOM累积速度下降。而在旱地中土壤含水量进一步减少，且难以保证持续性和稳定性，导致弃耕行为效应水平高于水田，但低于水浇地的效应（图6）。在不同的土壤类型中，各弃耕行为的农田SOM受土壤黏粒的影响，整体表现为：长期耕作下的农田SOM平均值降低，弃耕行为下SOM增加，且季节弃耕和调整弃耕下的农田SOM平均增加值高于年轮弃耕和长期弃耕。黏粒比表面积较高的红壤和赤红壤土壤粒间排列紧密，毛管孔隙多，多形成腐殖质积累于土壤内，SOM分解慢[28]，季节弃耕的农田SOM平均增加值高于其他三种弃耕类型，而年轮弃耕的SOM平均增加值却低于其他弃耕行为，其数值更接近于长期耕作，说明在红壤和赤红壤的农田，短期弃耕是提高农田SOM的有效方式。在沙土中，长期耕作下的SOM平均值明显降低，滨海沙土的土壤通透性良好，机械耕作扰动使土壤较为松软，更有利于土壤有机碳的释放，不利于其固定和转化，这就间接地降低了农田SOM含量[29]，且在滨海沙土中，土壤黏粒含量较小，有机物在土壤中分解速度较快，有效地降低农田SOM含量[30]。在水稻土中不同弃耕行为模式下的SOM平均增加值相差较小（图7）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同土地利用方式下土壤有机碳的垂直分布特征研究[J]. 颜雄,李文昭,罗璇,张应榕,黄玉云,秦王念. 农业与技术. 2020(14)
[2]深松与免耕频次对黄土旱塬春玉米田土壤团聚体与土壤碳库的影响[J]. 张琦,王淑兰,王浩,刘朋召,王旭敏,张元红,李昊昱,王瑞,王小利,李军. 中国农业科学. 2020(14)
[3]东北地区臭氧浓度空间格局演变规律及影响因素[J]. 陈志青,邵天杰,赵景波,曹军骥,岳大鹏. 环境科学学报. 2020(09)
[4]东北典型县域稻田土壤肥力评价及其空间变异[J]. 王远鹏,黄晶,柳开楼,韩天富,都江雪,马星竹,郝小雨,周宝库,刘彩文,蒋先军,张会民. 植物营养与肥料学报. 2020(02)
[5]北京市耕地表层土壤有机碳分布及其影响因素[J]. 孔祥斌,胡莹洁,李月,段增强. 资源科学. 2019(12)
[6]中国现代生态农业的理论与实践[J]. 赵敏娟. 人民论坛·学术前沿. 2019(19)
[7]华北集约化农区耕地土壤肥力时空演变特征——以河北省曲周县为例[J]. 孙晓兵,张青璞,孔祥斌,温良友,赵晶,刘风建. 中国生态农业学报(中英文). 2019(12)
[8]海南岛东部地区不同类型农用地土壤有机碳分布特征及影响因素[J]. 赵泽阳,赵志忠,刘玉燕,李燕,付博,邢瑶丽. 西南农业学报. 2019(05)
[9]农牧交错带不同土地利用类型土壤碳氮磷生态化学计量特征[J]. 高君亮,罗凤敏,高永,党晓宏,蒙仲举,陈晓娜,段娜. 生态学报. 2019(15)
[10]江西省不同地貌单元耕地土壤有机碳空间变异的尺度效应[J]. 张文婷. 长江流域资源与环境. 2018(11)
硕士论文
[1]广西环江喀斯特地区土地利用变化背景下土壤有机质热稳定性分析[D]. 朱玮玮.中国地质大学(北京) 2019
本文编号：3573274
【文章来源】：农业资源与环境学报. 2020,37(06)北大核心
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
不同土壤类型下弃耕行为的SOM平均增加值
土壤样品的野外取样方法为棋盘式采样法[20]。即在单元地块中，按棋盘的格式进行采样。考虑到研究对象为农田耕作层，在确定的采样点上，将土壤表层杂物刮去，采用土钻垂直采集0～15 cm土样，各样点取土深度、质量一致。将各采样点样品充分混合后装入密封的保鲜袋中，每个样品取1 kg左右。将野外取回的土样置于托盘中，先剔除动植物残体及石块等杂质，将土块压碎在室内进行自然风干后采用重铬酸钾容量法测定SOM含量[21],2015—2018年研究区每年样点SOM平均值为29.70～43.92 g·kg-1，平均含量为36.80 g·kg-1（表2）。1.3.2 弃耕行为模式确定
在不同农田利用方式中，各弃耕行为的农田SOM受田间含水量影响差异显著。在水田利用方式中，农田SOM平均增加值由大到小依次为：调整弃耕（2.22 g·kg-1）>季节弃耕（1.07 g·kg-1）>年轮弃耕（0.17g·kg-1）>长期弃耕（-0.27 g·kg-1）>长期耕作（-0.52 g·kg-1）。这主要是由于水田通过水稻根系及稻秆还田方式不断补充土壤有机物质，调整弃耕和季节弃耕下，土壤表面的稻秆及腐烂草根等有机物质通过微生物腐殖化等作用转化成SOM，从而显著提高农田SOM含量。在水浇地中，农田SOM平均增加值由大到小依次为：季节弃耕（2.97 g·kg-1）>年轮弃耕（1.78g·kg-1）>调整弃耕（1.39 g·kg-1）>长期弃耕（1.38 g·kg-1）>长期耕作（-0.81 g·kg-1）。这可能由于水浇地中的土壤含水量下降，湿润的土壤更有利于土壤微生物活动，加速土壤有机质的分解。且经问卷调查，研究区水浇地多为蔬菜种植，人为扰动较为频繁，也促进了农田SOM的分解。徐明岗等[27]研究表明，长期依靠化肥补充耕地养分，容易造成有机质老化、活性降低且含量下降。但弃耕行为下农田受人为扰动频率降低，其农田SOM的积累效应显著。但随弃耕时间的增加，农田表层板结硬化，有机物难以进入土壤内部系统，会导致SOM累积速度下降。而在旱地中土壤含水量进一步减少，且难以保证持续性和稳定性，导致弃耕行为效应水平高于水田，但低于水浇地的效应（图6）。在不同的土壤类型中，各弃耕行为的农田SOM受土壤黏粒的影响，整体表现为：长期耕作下的农田SOM平均值降低，弃耕行为下SOM增加，且季节弃耕和调整弃耕下的农田SOM平均增加值高于年轮弃耕和长期弃耕。黏粒比表面积较高的红壤和赤红壤土壤粒间排列紧密，毛管孔隙多，多形成腐殖质积累于土壤内，SOM分解慢[28]，季节弃耕的农田SOM平均增加值高于其他三种弃耕类型，而年轮弃耕的SOM平均增加值却低于其他弃耕行为，其数值更接近于长期耕作，说明在红壤和赤红壤的农田，短期弃耕是提高农田SOM的有效方式。在沙土中，长期耕作下的SOM平均值明显降低，滨海沙土的土壤通透性良好，机械耕作扰动使土壤较为松软，更有利于土壤有机碳的释放，不利于其固定和转化，这就间接地降低了农田SOM含量[29]，且在滨海沙土中，土壤黏粒含量较小，有机物在土壤中分解速度较快，有效地降低农田SOM含量[30]。在水稻土中不同弃耕行为模式下的SOM平均增加值相差较小（图7）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同土地利用方式下土壤有机碳的垂直分布特征研究[J]. 颜雄,李文昭,罗璇,张应榕,黄玉云,秦王念. 农业与技术. 2020(14)
[2]深松与免耕频次对黄土旱塬春玉米田土壤团聚体与土壤碳库的影响[J]. 张琦,王淑兰,王浩,刘朋召,王旭敏,张元红,李昊昱,王瑞,王小利,李军. 中国农业科学. 2020(14)
[3]东北地区臭氧浓度空间格局演变规律及影响因素[J]. 陈志青,邵天杰,赵景波,曹军骥,岳大鹏. 环境科学学报. 2020(09)
[4]东北典型县域稻田土壤肥力评价及其空间变异[J]. 王远鹏,黄晶,柳开楼,韩天富,都江雪,马星竹,郝小雨,周宝库,刘彩文,蒋先军,张会民. 植物营养与肥料学报. 2020(02)
[5]北京市耕地表层土壤有机碳分布及其影响因素[J]. 孔祥斌,胡莹洁,李月,段增强. 资源科学. 2019(12)
[6]中国现代生态农业的理论与实践[J]. 赵敏娟. 人民论坛·学术前沿. 2019(19)
[7]华北集约化农区耕地土壤肥力时空演变特征——以河北省曲周县为例[J]. 孙晓兵,张青璞,孔祥斌,温良友,赵晶,刘风建. 中国生态农业学报(中英文). 2019(12)
[8]海南岛东部地区不同类型农用地土壤有机碳分布特征及影响因素[J]. 赵泽阳,赵志忠,刘玉燕,李燕,付博,邢瑶丽. 西南农业学报. 2019(05)
[9]农牧交错带不同土地利用类型土壤碳氮磷生态化学计量特征[J]. 高君亮,罗凤敏,高永,党晓宏,蒙仲举,陈晓娜,段娜. 生态学报. 2019(15)
[10]江西省不同地貌单元耕地土壤有机碳空间变异的尺度效应[J]. 张文婷. 长江流域资源与环境. 2018(11)
硕士论文
[1]广西环江喀斯特地区土地利用变化背景下土壤有机质热稳定性分析[D]. 朱玮玮.中国地质大学(北京) 2019
本文编号：3573274
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