冬小麦/夏玉米体系长期施肥塿土固碳潜力及机制研究

发布时间：2023-08-03 18:36

　　农田土壤有机碳(SOC)库是陆地生态系统中最重要、最活跃的碳库,提高其固存不仅有利于改善土壤性质,提高作物生产力,而且利于减缓全球气候变化。农田SOC的固存受耕作措施、种植方式、作物残茬管理方式以及施肥制度等影响,以施肥制度的影响最为直接。另外,SOC的变化是一个漫长的过程,长期肥料定位试验是研究SOC变化、揭示其变化机制的重要平台。陕西省关中平原是我国重要的粮食生产区域之一,塿土是该区主要的耕种土壤,其主要作物体系为冬小麦—夏玉米,一年两熟制。本研究以塿土区冬小麦—夏玉米体系35年肥料定位试验为平台,通过整理历年数据并结合当年采集的土壤和植株样品分析了长期施肥作物产量、有机碳的还田量、土壤固碳量、固碳速率、固碳效率以及固碳潜力;采用生物、化学和物理分组的方法,研究了土壤活性有机碳组分:颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)、活性有机碳(LOC)和微生物量碳(MBC)的变化及土壤有机碳化学结构的特征响应;将湿筛与密度分组相结合的方法,研究水稳性团聚体及粉黏粒组分的组成及其有机碳和全氮的分布特征以及大团聚体中有机碳组分及其物理保护的差异;利用室内恒温培养、碱液吸收法研究原土、团聚体...

【文章页数】：154 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 文献综述
    1.1 研究目的和意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 长期不同施肥土壤有机碳固存
        1.2.2 长期不同施肥土壤有机碳组分的差异
        1.2.3 土壤碳饱和
        1.2.4 长期不同施肥土壤有机碳的动态平衡
    1.3 存在的问题
        1.3.1 塿土固碳特征尚不明确
        1.3.2 塿土大团聚体中有机碳组分的物理保护机制尚不清楚
        1.3.3 对原土和团聚体有机碳库稳定性的研究不十分明确
第二章 研究内容与技术路线
    2.1 研究内容
        2.1.1 长期不同施肥塿土的固碳特征
        2.1.2 长期不同施肥塿土活性有机碳组分变化以及有机碳结构的组成
        2.1.3 长期不同施肥塿土团聚体及粉粘粒组分及其碳、氮分布
        2.1.4 长期不同施肥塿土大团聚体中有机碳组分及物理保护的差异
        2.1.5 长期不同施肥塿土有机碳稳定性研究
    2.2 技术路线
第三章 塿土长期施肥作物产量和有机碳储量
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 试验地概况
        3.2.2 试验设计
        3.2.3 样品采集与分析
        3.2.4 测定项目及方法
        3.2.5 数据计算及分析方法
    3.3 结果与分析
        3.3.1 长期不同施肥作物籽粒产量和生物量的变化
        3.3.2 长期不同施肥土壤碳投入量的差异
        3.3.3 长期不同施肥土壤有机碳储量的演变趋势
        3.3.4 长期不同施肥2015年耕层土壤有机碳储量
        3.3.5 长期不同施肥土壤有机碳储量增量与累积碳投入量之间的关系
        3.3.6 长期不同施肥土壤有机碳平衡
    3.4 讨论
        3.4.1 长期不同施肥作物产量和有机碳投入量
        3.4.2 长期不同施肥土壤固碳速率
        3.4.3 长期不同施肥土壤固碳效率
        3.4.4 长期不同施肥土壤固碳潜力
    3.5 结论
第四章 长期施肥塿土活性有机碳组分变化及有机碳结构的组成
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 试验地概况
        4.2.2 试验设计
        4.2.3 样品采集与处理
        4.2.4 测定项目及方法
        4.2.5 数据计算及分析方法
    4.3 结果与分析
        4.3.1 长期不同施肥土壤理化性质
        4.3.2 长期不同施肥土壤有机碳浓度
        4.3.3 长期不同施肥土壤活性有机碳组分的浓度
        4.3.4 长期不同施肥土壤w (POC) / w (MOC)值
        4.3.5 长期不同施肥土壤活性有机碳组分的浓度占总有机碳浓度的比值
        4.3.6 长期不同施肥活性有机碳组分敏感性指数
        4.3.7 长期不同施肥土壤有机碳与活性有机碳组分及各活性有机碳组分之间的关系
        4.3.8 长期不同施肥土壤有机碳官能团组成
    4.4 讨论
        4.4.1 长期不同施肥土壤理化性质的变化
        4.4.2 长期不同施肥土壤有机碳浓度
        4.4.3 长期不同施肥土壤活性有机碳组分的浓度
        4.4.4 长期不同施肥土壤有机碳官能团的组成
    4.5 结论
第五章 长期施肥塿土水稳性团聚体和粉粘粒组分及其碳氮分布
    5.1 引言
    5.2 材料与方法
        5.2.1 试验地概况
        5.2.2 试验设计
        5.2.3 样品采集与处理
        5.2.4 测定项目及方法
        5.2.5 数据计算及分析方法
    5.3 结果与分析
        5.3.1 长期不同施肥小麦收获后土壤团聚体及粉黏粒组分分布及其稳定性
        5.3.2 长期不同施肥玉米收获后土壤团聚体及粉黏粒组分分布及其稳定性
        5.3.3 长期不同施肥小麦收获后土壤团聚体及粉黏粒组分中有机碳浓度
        5.3.4 长期不同施肥玉米收获后土壤团聚体及粉黏粒组分中有机碳浓度
        5.3.5 长期不同施肥小麦收获后土壤团聚体及粉黏粒组分中全氮浓度
        5.3.6 长期不同施肥玉米收获后土壤团聚体及粉黏粒组分中全氮浓度
        5.3.7 长期不同施肥小麦收获后土壤团聚体及粉黏粒组分中有机碳分配比例
        5.3.8 长期不同施肥玉米收获后土壤团聚体及粉黏粒组分中有机碳分配比例
        5.3.9 长期不同施肥小麦收获后土壤团聚体中全氮分配比例
        5.3.10 长期不同施肥玉米收获后土壤团聚体及粉黏粒组分中全氮分配比例
        5.3.11 长期不同施肥小麦收获后土壤团聚体及粉黏粒组分的有机碳富集因子
        5.3.12 长期不同施肥对小麦收获后土壤团聚体及粉黏粒组分的全氮富集因子
        5.3.13 长期不同施肥玉米收获后土壤团聚体及粉黏粒组分的有机碳和全氮的富集因子
    5.4 讨论
        5.4.1 长期不同施肥土壤团聚体及粉黏粒组分分布及其稳定性
        5.4.2 长期不同施肥土壤团聚体及粉黏粒组分中有机碳和全氮固存
    5.5 结论
第六章 长期施肥塿土大团聚体有机碳的物理保护机制
    6.1 引言
    6.2 材料与方法
        6.2.1 试验地概况
        6.2.2 试验设计
        6.2.3 样品处理
        6.2.4 测定项目及方法
        6.2.5 数据计算及分析方法
    6.3 结果与分析
        6.3.1 长期不同施肥小麦和玉米产量
        6.3.2 长期不同施肥土壤有机碳浓度
        6.3.3 长期不同施肥大团聚体中各有机碳组分分布
        6.3.4 长期不同施肥大团聚体中各组分的有机碳储量
        6.3.5 原土有机碳浓度与大团聚体中各组分有机碳储量的关系以及它们与作物产量的关系
    6.4 讨论
        6.4.1 长期不同施肥作物生产力
        6.4.2 长期不同施肥大团聚体各组分中的有机碳固存差异
        6.4.3 长期不同施肥土壤临界值与小麦玉米生产力
    6.5 结论
第七章 长期不同施肥塿土有机碳库的稳定性
    7.1 引言
    7.2 材料与方法
        7.2.1 试验设计
        7.2.2 项目测定及方法
        7.2.3 数据计算及分析方法
    7.3 结果与分析
        7.3.1 长期不同施肥原土OC矿化速率
        7.3.2 长期不同施肥原土有机碳累积矿化量
        7.3.3 长期不同施肥土壤团聚体OC矿化速率
        7.3.4 长期不同施肥土壤团聚体有机碳累积矿化量
        7.3.5 长期不同施肥小麦收获后原土及团聚体有机碳累积矿化率
        7.3.6 长期不同施肥玉米收获后原土有机碳矿化率和累积矿化率
        7.3.7 长期不同施肥原土有机碳库矿化特征
        7.3.8 长期不同施肥土壤团聚体有机碳库矿化特征
    7.4 讨论
        7.4.1 长期不同施肥原土及团聚体OC矿化速率和有机碳累积矿化量
        7.4.2 长期不同施肥土壤有机碳库
    7.5 结论
第八章 主要结论、创新点及研究展望
    8.1 主要结论
    8.2 主要创新点
    8.3 研究展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3838597