环境因子对黑土区有机物料还田下碳固持影响的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 裴浩 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 侯瑞星 |
| 关键词 | 土壤有机碳 有机物料还田 气候因素 黑土 冷凉区 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 黑土有机质含量丰富，通过农业出口养活着世界很多地区，对粮食安全和全球经济至关重要。我国东北黑土区是世界四大黑土带之一，粮食产量和粮食调出量分别占全国的四分之一和三分之一，是我国粮食生产的“稳定器”和“压舱石”。但随着农业活动强度增加，坡地开垦导致土壤侵蚀加剧，黑土变“薄”；土壤有机质和养分元素衰减，黑土变“瘦”；土壤结构改变与蓄水能力下降，黑土变“硬”，这不利于农业可持续发展，威胁粮食安全。为了解决这一问题，传统上使用有机物料还田的方式进行土壤有机碳恢复，进而保障可持续发展。然而，多年的有机物料还田增碳效果并不显著，这可能是由于环境因子与有机物料还田方式不匹配造成的。因此，研究有机物料还田对黑土土壤有机碳固存的影响，一方面可以明确不同有机物料还田对土壤有机质恢复的具体效果和过程，另一方面明晰主导土壤有机碳固存的因素。此外，秸秆和有机肥是有机物料还田常用的两种物质，在环境因子不同的条件下，有机物料的选择对于土壤有机碳固存至关重要。根据环境配置进行相匹配的有机物料还田具有重要意义。 （1）对2000年1月— 2022年9月之间通过同行评议的文章进行数据收集和分析，综合了41篇文献中2012个观测值，设定低、中、高年限及碳投入量，评价秸秆还田和有机肥还田对黑土土壤有机碳固存的影响。研究结果表明，有机肥还田处理的土壤有机碳、土壤总氮、土壤总磷含量均高于秸秆还田。随着年限的延长，有机肥还田对于土壤有机碳含量的增加效果优于秸秆还田。此外，在不同碳投入的情况下，有机物料还田对土壤有机碳固存影响不同，在中碳投入的条件下，有机肥还田有机碳含量 (65.62%)显著高于秸秆还田 (20.07%)。21年以上的长期中碳投入下有机肥还田更有利于黑土土壤有机碳固存的增加。 （2）对已发表的经过同行评议的文章进行检索 (2000年1月— 2023年9月)。定量分析全球范围不同条件下秸秆还田和粪肥还田对土壤有机碳固存的影响，明确主导增碳效果的主要因素，提出基于多因素的优化有机物料还田选择的方法。结果表明，初始土壤有机碳含量和土壤 pH值等因素主导了粪肥还田的增碳效果，而土壤粘粒含量则对秸秆还田影响更大。本研究构建的有机物料还田指数可以帮助农业工作者根据不同的环境和条件选择最适合的有机物料还田方案。此外，在设定情景为5年，碳投入量5000kg ha-1时，全球有28%的耕地适合使用秸秆还田。 （3）选择了东北平原西部的六对试验地点 (富裕县、龙江县、泰来县、讷河市、拜泉县和克东县)，评价了粪肥和秸秆还田对土壤有机碳浓度的影响，考虑了多种因素 (气候条件、土壤属性和管理实践)。结果显示，在龙江县和泰来县，有机肥显著高于秸秆的增碳效果，而在其他地点，秸秆还田则更有效。冗余分析和变差分解结果表明，在有机肥还田下，气候、管理实践和土壤质地分别占土壤有机碳浓度变化的40.8%、34.9%和20.6%，而在秸秆还田下，这些因素分别解释了土壤有机碳浓度变化的53.6%、12.6%和31.2%。此外，年降水量和风速主导了粪肥还田的增碳效果，通过影响淤泥和粘土组分有机碳 (< 0.053 mm)来影响土壤有机碳固存变化，而年降水量和土壤粘粒含量对秸秆还田的增碳效果至关重要，主要影响大团聚体中的有机碳浓度 (> 0.25 mm)。因此，针对有机物料还田，改善土壤水分能够促进土壤有机碳的积累。此外，在沙质土壤的地方实施秸秆还田，以及在实施有机肥还田的地区控制风速，可以更好地提升土壤有机碳含量。 |
| 学科主题 | 生态学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 113 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/215706]  |
| 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 | 裴浩. 环境因子对黑土区有机物料还田下碳固持影响的研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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