不同土壤有机碳矿化与固定特征及其对耕作和施肥措施的响应

发布时间：2025-05-15 05:46

　　土壤有机碳（SOC）的矿化和外源有机物料的腐解是农田土壤碳素周转的重要组成部分。多种作物轮作配施秸秆或粪肥的耕作体系是公认的能够提高土壤有机碳水平、维持农田肥力可持续性的有效途径之一。不同类型土壤中的碳素矿化与固定对秸秆还田或施氮肥等措施的响应不尽相同。揭示土壤中碳素周转受土壤类型、耕作体系、施肥措施等影响的规律，对帮助人们通过土壤基本性质来预测土壤碳矿化或固持对秸秆和氮肥添加的响应具有重要的理论和实践意义。 本研究选取了位于美国爱荷华州的粘壤土和马里兰州的粉壤土为试验对象，两种土壤均来自长期试验站，包括三种不同的耕作体系（两种作物轮作配施化肥的传统耕作[Conv]，三种[Med]或多种[Long]作物轮作配施绿肥和厩肥的有机耕作）。以定位试验的土壤样品为材料，进行了培养试验，共设置4个处理：Control-不施秸秆或氮肥的空白对照土壤、N-施氮肥处理、R-施秸秆处理、RN-同时施用秸秆和氮肥的处理，秸秆添加量为8580kg·ha-1。在恒温、恒湿的室内培养条件下，观测二氧化碳的释放动态，借助二氧化碳释放的双库指数模型，分析了不同土壤中添加秸秆和无机氮肥后土壤有机碳的矿化特征；并借助...

【文章页数】：105 页

【学位级别】：博士

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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 土壤碳素矿化及其影响因素
        1.2.2 碳素矿化模型
        1.2.3 土壤有机碳的动态平衡
        1.2.4 土壤有机碳组分及其影响因素
        1.2.5 稳定性碳同位素技术在土壤碳转化研究中的应用
    1.3 存在的问题
        1.3.1 土壤理化性质差异对碳素动态影响的研究不足
        1.3.2 土壤碳素转运的过程机理尚不十分明确
        1.3.3 对土壤碳库和碳组分两方面研究的重叠点缺乏认识
    1.4 本研究切入点
第二章 研究内容与研究方法
    2.1 研究内容与技术路线
        2.1.1 研究内容
        2.1.2 技术路线
    2.2 材料与方法
        2.2.1 试验地概况
        2.2.2 土壤样品采集
        2.2.3 土壤培养试验
        2.2.4 样品采集与测定
    2.3 数据处理
第三章 土壤有机碳矿化受土壤质地和耕作史的影响
    3.1 前言
    3.2 材料与方法
    3.3 结果分析
        3.3.1 土壤有机碳水平及活性特征
        3.3.2 土壤二氧化碳累积释放特征
        3.3.3 土壤的总有机碳损失量和损失率
        3.3.4 土壤碳素矿化参数特征
    3.4 讨论
        3.4.1 土壤基本性质对碳矿化的影响
        3.4.2 耕作体系对土壤碳矿化的影响
        3.4.3 颗粒有机碳与土壤碳矿化的关系
    3.5 小结
第四章 土壤有机碳矿化受添加秸秆及氮肥的影响
    4.1 前言
    4.2 材料与方法
    4.3 结果分析
        4.3.1 土壤有机碳含量及净损失量的变化
        4.3.2 闭蓄态颗粒有机碳含量的动态变化
        4.3.3 二氧化碳累积释放量
        4.3.4 土壤碳素矿化的参数特征
    4.4 讨论
        4.4.1 添加秸秆对不同土壤碳矿化影响差异的机理
        4.4.2 施用氮肥对碳矿化影响差异的机理
        4.4.3 秸秆和氮肥对碳矿化的交互作用影响
    4.5 小结
第五章 土壤有机碳组分受耕作及施肥措施的影响
    5.1 前言
    5.2 材料与方法
    5.3 结果分析
        5.3.1 土壤质地和耕作体系对有机碳组分含量的影响
        5.3.2 秸秆还田和施氮肥对有机碳组分含量的影响
        5.3.3 有机碳组分含量与土壤颗粒组成的相关性分析
    5.4 讨论
        5.4.1 土壤轻组含量
        5.4.2 土壤闭蓄态组分含量
        5.4.3 土壤重组含量
    5.5 小结
第六章 土壤不同有机组分中固有碳与秸秆源性碳的周转特征
    6.1 前言
    6.2 材料与方法
        6.2.1 试验设置与样品测定
        6.2.2 相关计算
    6.3 结果分析
        6.3.1 培养过程中土壤总有机碳含量变化受施加秸秆和氮肥的影响
        6.3.2 培养过程中土壤固有有机碳在各组分中的变化特征
        6.3.3 培养过程中土壤各组分中秸秆源性碳含量的变化
        6.3.4 各有机组分中的土壤固有碳损失率与秸秆源性碳残留率
    6.4 讨论
        6.4.1 土壤总有机碳变化对耕作及施肥措施的响应
        6.4.2 土壤固有碳的损失
        6.4.3 秸秆源性碳的固定
    6.5 小结
第七章 土壤碳库与碳组分之间内在联系的探讨
    7.1 前言
    7.2 材料与方法
        7.2.1 试验方法
        7.2.2 数据分析
    7.3 结果分析
        7.3.1 土壤碳在不同碳库中的分配规律
        7.3.2 土壤不同碳库大小的影响因素分析
        7.3.3 可矿化碳库与土壤有机组分的相关性分析
        7.3.4 土壤有机组分对碳矿化的贡献率
    7.4 讨论
    7.5 小结
第八章 结论与展望
    8.1 主要结论
    8.2 主要创新点
    8.3 研究中存在的不足
    8.4 研究展望
参考文献
致谢
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本文编号：4046339