黄淮海典型区域农田土壤碳氮过程的环境响应机制
文献类型：学位论文
| 作者 | 公华锐 |
| 答辩日期 | 2024-01 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 杨林生 ; 欧阳竹 |
| 关键词 | 有机碳固存 氮肥梯度 模拟增温 土壤微生物 胞外酶活性 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 学位专业 | 地理学 |
| 英文摘要 | 农田土壤碳氮储量的波动，直接关系到作物养分获取、光合产物同化等产量形成过程，同样关系到面源污染消纳、土壤碳库增汇等农田生态功能的实现。黄淮海平原在长期高强度的农业生产下，土壤碳氮储量、转化过程等特征已经发生了系统性的变化。尽管过去大量研究已经围绕华北平原的土壤碳氮变化及其对农业管理模式的响应等方面开展了大量的工作，但仍缺少通过长期固定的定位研究土壤碳氮固存的调控因子及其对环境要素的响应机制。本研究以黄淮海平原典型区域——山东禹城作为研究对象，依托中国科学院禹城综合试验站，利用该区域为期13年的耕地质量的连续监测数据集，分析耕层土壤有机碳储量的变化趋势及其驱动机制；以为期5年的模拟增温试验平台，挖掘长期模拟增温对有机碳分解温度敏感性（Q10）的持续影响机制；通过自2005年开展的一项氮肥梯度施用试验，研究长期氮肥施用对土壤氮库及其供氮的影响机制，研究结果如下： （1）禹城农田土壤有机碳储量由2007年的24.2MgCha–1，增长至2020年的29.2MgCha–1，年均变化量为0.44MgCha–1yr–1。土壤养分特征的变化解释了黄淮海典型区域农田土壤有机碳储量的变化，其中土壤有效磷含量主导了土壤有机碳储量的积累。同时，发现气象要素、地形参数通过影响土壤水分提升初级生产力，进而影响农田土壤碳储量。 （2）长期土壤增温具有长期的诱发效应，即在停止增温后的两个月培养期间，模拟增温处理下的土壤有机碳分解仍然比未变暖的土壤强烈。模拟增温下的有机碳分解及其温度敏感性(Q10值)、14C-CO2排放量，表明了长期变暖增加了常规耕作土壤中稳定有机碳的分解，而免耕下土壤不稳定有机碳的分解被温度升高加剧。在免耕系统中，模拟增温土壤中微生物胞外酶活性的增加尤其明显，这是由微生物的热适应引起的。 （3）长期氮肥施用显著改变了土壤化学计量平衡，且C/N化学计量比与氮肥梯度呈非线性关系。这似乎是由微生物生物量化学计量动力学驱动的，而不是酶化学计量动力学驱动的。此外，增加施氮量通过减少土壤磷库储量而提高了土壤C/P和N/P，从而限制了作物生长的磷有效性。基于本研究的结果，140kgNha−1施氮量是土壤微生物组和土壤化学计量平衡提供最佳条件。长期施氮导致土壤基本化学计量比失衡，通过间接改变表层土壤微生物生物量影响作物氮肥利用效率。而底土基本化学计量特征对作物氮肥利用效率有显著的直接影响。总体而言，长期施氮下的土壤化学计量失衡是影响氮素梯度上氮素利用效率的关键因素。 综上，通过长期监测数据与田间原位模拟试验相结合，从灌区、田块等不同尺度对黄淮海典型区域的农田土壤碳氮过程的环境响应机制进行了研究，并为合理选择集约化农业区的碳管理方法和可持续发展提供了一定的科学依据。 |
| 学科主题 | 地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 99 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/209386]  |
| 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 | 公华锐. 黄淮海典型区域农田土壤碳氮过程的环境响应机制[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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