华北平原农业土壤有机碳组分特征及其对土壤健康变化的敏感性差异
文献类型：学位论文
| 作者 | 杨长明 |
| 答辩日期 | 2005-09-16 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 欧阳华 ; 欧阳竹 |
| 关键词 | 华北平原 农业土地利用方式 有机碳组分 土壤健康 敏感性分析 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 生物学、生态学 |
| 英文摘要 | 本文以在华北平原平原具有典型代表性的山东省禹城地区最为研究区域，通过设置不同施肥模式和选择几种主要的农业土地利用方式，包括小麦-玉米轮作农田、果园、苜蓿地和温室塑料大棚，对华北平原不同类型农田生态系统的土壤有机碳组分特征及其对土壤健康变化的敏感性进行系统研究和分析，旨在揭示不同土地利用方式对华北平原土壤有机碳组分和土壤质量的影响机理, 探讨在高度集约农业体系下，减小或缓解因农业土地利用方式的改变而对土壤健康和质量产生负面影响的可能途径。研究结果表明： NPK+S和NPK+M养分处理显著（P<0.05)增加了土壤耕作层的总有机碳(TOC)和总氮(TO)含量和土壤易氧化有机碳（EOC)、颗粒有机碳（POC)、轻组有机碳(LFOC)和水溶性有机碳(WSOC)的含量。较单施化肥相比，不同组分有机碳平均分别提高了23.8%，39.9%，42.5% 和32.1%。土壤耕作层中微生物生物量C(MBC)和可矿化C(MNC)以有机无机肥配施为最高，NPK处理次之，PK处理和CK最小。 与传统小麦-玉米轮作的农田相比,果园和苜蓿栽培的土地利用方式明显（P<0.05)增加了表层土壤总有机碳的含量，且随土壤深度增加而下降的幅度明显超过其它农业土地利W方式；塑料大棚栽培的土地利用方式明显提高了 5-10cm 土层TOC的含量,但降低了表层(0-5cm)土壤TOC含量；果园和苜蓿栽培的土地利用方式下表层土壤EOC、LFOC、POC, WSOC, MBC, MNC 等有机碳组分的含量较小麦-玉米轮作的农田平均分别增加了 33.3%、65.8%、78.3%、48.1%、 51.2%、44.8%。随着土壤深度的增加，果园和苜蓿地土壤有机碳组分呈下降趋势明显。温室塑料大棚土壤有机碳组分含量最大值均出现在表层以下,其中WSCO在土壤剖面中发生了明显的淋溶沉积；在不同农业土地利用方式下，传统小麦-玉米轮作的农田向果园和苜蓿地的土地利用方式转变后，土壤有机碳趋向于轻碳的组成特征。 不同农业土地利用方式对土壤水稳性团聚体分布和组成有着显著（P<0.05)影响。果园和苜蓿地土地利用方式明显提高了土壤团聚体稳定性，降低了土壤粘粒的分散性，其中以果园在改善土壤团聚体稳定性方面最为明显。在0〜20cm 土层内，果园和苜蓿地土壤粘粒分散率CDR较小麦-玉米轮作农田分别降低了 45.2%和32.7%。温室塑料大棚栽培种植开始2-3年，有利于增加土壤团聚体稳定性，但随着棚龄的增加，土壤团聚体稳定性降低。温室塑料大棚(7-10 yr)中的土壤MWD和GMD较温室塑料大棚(2-3 yr)分别降低了32.6%和32.3%,较小麦-玉米轮作的农田也分别下降了13.1%和16.9%。相关分析表明，GMD和ASI与> 250µm水稳性团聚体含量有着极显著的正相关性，相关系数r分别为0.934**和0.967**。 传统小麦-玉米轮作的土地利用方式向果园和苜蓿栽培转变后，有利于土壤全氮和全磷等全量养分的积累。温室塑料大棚和苜蓿栽培的农业土地利用方式则显著（P<0.05)降低了C/N比值；不同农业土地利用方式下土壤有效养分的含量及其垂直分布特征存在明显差异，温室塑料大棚栽培明显提高了土壤表层的有效氮含量，且硝酸盐在土壤剖面出现了明显分异和淋溶；与传统的小麦-玉米轮作的农田相比，温室塑料大棚栽培明显降低了土壤pH。果园和苜蓿地的利用方式降低了表层土壤的pH,但随着土壤深度的增加，其差异明显变小。在0〜10cm土层中，2-3yr和7-10yr年限的温室塑料大棚土壤总盐（TS)含量较小麦-玉米轮作的农田分别提高了44.7%和68.1%, 电导率（EC) 38.9%和58.7%。温室塑料大棚土壤主要重金属含量较其它土地利用方式有明显的增加，但其含量均未发生超标现象。 果园和苜蓿地表层土壤微生物生物量碳(MBC)和生物量磷（MBP)较小麦-玉米轮作的农田分别增加了52.7%、67.8%和27.8%、34.6%。温室塑料大棚在种植前期有利于增加土壤微生物生物量，但随着种植年限的增加，土壤微生物生物量C、N、P均山现下降的趋势；表层土壤酶活性和土壤肥力生物学指标也以果园和苜蓿地的土地利用方式为最高；土壤微生物商(qMB)和代谢商(qC02)以果园和苜蓿地土壤为最高，较小麦-玉米轮作的农田分别增加了90.8%、38.4%和 64.5%、31.7%。温室塑料大棚种植前期(2-3yr)土壤C02-C累积释放量较小麦玉米轮作的农田有所提高，但随着种植年限的增加，土壤C02-C累积释放量呈现逐步下降的趋势。种植年限为4-6yr和7-10yr的温室塑料大棚土壤C02-C累积释放量较小麦玉米轮作的农田分别降低了14.3%和28.1%。 敏感性分析研究表明，土壤不同组分有机碳对农业土地利用变化的敏感性存在显著（P<0.05) 差异，其中土壤轻组有机碳和颗粒有机碳对农业土地利用改变的敏感性指数最高，今后可作为反映土地管理变化的敏感性土壤碳指标。土壤活性有机碳组分与土壤团聚体稳定性指标和土壤生物以及生物化学指标存在显著和极显著(P<0.05或P<0.01)的关系，这表明，这些组分对因农业土地利用改变所引起的土壤健康和质量的变化反应较为敏感，可作为选择表征土壤健康的土壤碳指标的依据。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-12-16 |
| 页码 | 103 |
| 源URL | [http://192.168.22.105/handle/311030/168]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨长明. 华北平原农业土壤有机碳组分特征及其对土壤健康变化的敏感性差异[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院研究生院. 2005. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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