| 题名 | 秸秆还田量对紫色土旱地土壤有机碳库的影响研究 |
| 作者 | 林洪羽 |
| 答辩日期 | 2020 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 周明华 |
| 关键词 | 紫色土 秸秆还田量 土壤碳有机库 土壤碳组分 土壤呼吸 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 其他题名 | Effect of Straw Return on Soil Organic Carbon Pool in Cropland of Purple Soil |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 土壤有机碳(SOC)含量及其组分是衡量土壤肥力和土壤碳库储量的重要指标。秸秆还田通常被认为是提高土壤肥力并增加土壤碳储量的有效农田管理措施，但土壤有机碳库大小及其稳定性对秸秆还田的长期响应效应目前还存在较大不确定性，亟待验证。因此，为了探明农田土壤有机碳库储量及其稳定性对秸秆还田长期响应效应，本论文以我国西南最重要的农业土壤资源紫色土为研究对象，依托长期秸秆还田试验(包括氮磷钾化肥-秸秆不还田[NPK处理]，氮磷钾化肥-100%秸秆还田[MW1处理]，氮磷钾化肥-50%秸秆还田[MW2处理]，氮磷钾化肥-30%秸秆还田处理[MW3处理]四个处理)，测定SOC含量和储量、不同有机碳组分，对土壤呼吸进行一年连续田间监测，并通过室内试验对土壤呼吸的温度敏感性及土壤微生物群落结构等进行测定，旨在查明不同量秸秆还田对土壤有机碳库与稳定性的影响并初步阐明了相关机制。主要研究结果与结论如下：(1) 秸秆还田能降低紫色土土壤容重，提高SOC含量、储量以及土壤全氮(TN)含量，其中MW1处理SOC含量和储量相比原始样地分别显著增加30%和26%，MW2处理显著增加30%和15%，MW3与原始样地无显著差异，MW1和MW2处理土壤TN含量较NPK处理分别显著增加55%和50%，MW3处理与NPK处理无显著差异。(2) 秸秆还田能显著增加土壤微生物量碳(MBC)和土壤溶解性有机碳(DOC)，增幅分别为22%~52%和35%~41%，其中MW2处理含量最大，显著高于NPK处理，但MW2处理土壤颗粒态有机碳(POC)含量最低，较MW1处理显著减少22%。秸秆还田处理均显著增加>2mm团聚体，减少0.25~2mm团聚体含量，其中MW2处理>2mm的团聚体含量最高，为28%，团聚体平均重量直径(GWD)和平均几何直径(MWD)最大，分别为1.91和0.76，显著增加土壤团聚体结构稳定性。秸秆还田还增加了土壤团聚体有机碳含量，NPK和MW3处理>2mm和0.25~2mm土壤团聚体有机碳含量均显著低于MW1和MW2处理。MW2处理0.25~2mm、0.053~0.25mm、<0.053mm3个粒级较NPK处理分别增加20%、17%、14%，增幅高于MW1和MW3处理。(3) 秸秆还田量影响土细菌和真菌群落数量、多样性和结构。MW2处理土壤细菌和真菌Chao1指数均为最高，微生物数量较大。MW1和MW2处理土壤细菌群落结构相似但与MW3处理相差较大，MW3处理土壤真菌群落结构与其他处理差异显著，MW1和MW2处理与NPK处理群落结构相似。(4) 田间观测结果表明，土壤自养呼吸与异养呼吸变化趋势相同，但年累积排放通量较小，各处理无显著差异。秸秆还田量影响土壤异养呼吸年累积排放通量，NPK处理通量为8185.79 kgC ha-1，较MW1和MW2处理分别显著增加28%和54%，MW3处理显著减少17%。MW2处理异养呼吸温度敏感性(Q10)最大为2.33，MW3处理自养呼吸Q10最大为1.56，但各处理为无显著差异。(5) 不同秸秆还田量影响土壤呼吸和SOC组分对培养温度的响应特征。除25℃外，各温度下NPK处理土壤呼吸培养累积排放通量最少，在10℃条件下MW2处理最大，为325.90 kgC ha-1，20、25、和30℃条件下MW1处理最大，分别为392.94、229.95、392.95 kgC ha-1。培养实验中，MW3处理土壤呼吸Q10值最大，为1.08，MW2处理与NPK处理Q10值最小，均为1.01。NPK处理土壤POC含量在各温度条件下培养后均无减少，MW1和MW2处理分别在10和25℃条件下培养后减少最多，均减少16%，在30℃条件下除MW3处理减少23%外，其余处理培养后POC含量均增加；在5、10和30℃条件下MW2处理土壤DOC含量培养后分别显著减少13%、21%和59%，在15℃条件下MW3处理培养后显著减少10%，在30℃条件下MW3处理培养后显著增加20%；MW1和MW2处理土壤MBC含量在15℃条件下培养后分别显著增加280%和94%，而NPK处理在25℃条件下MBC含量显著增加100%，在15℃培养条件下无显著差异。(6) 秸秆还田量与土壤DOC、POC含量和真菌数量呈显著正相关。土壤异养呼吸Q10和土壤团聚体稳定性主要是受土壤MBC和DOC含量的影响，自养呼吸Q10主要受土壤POC含量的影响。综上，MW2处理对稳定SOC效果最佳。长期50%还田不仅能增加SOC含量和储量，提高土壤团聚体结构稳定性及其有机碳含量，还能提高微生物群落数量和多样性，减少土壤CO2排放。另外，在高温下土壤中难分解SOC更易分解，从而更好的为植物提供碳源，对维持土壤碳库稳定性发挥较好作用。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 107 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imde.ac.cn/handle/131551/54994]  |
| 专题 | 成都山地灾害与环境研究所_山地表生过程与生态调控重点实验室 |
| 作者单位 | 中国科学院成都山地灾害与环境研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 林洪羽. 秸秆还田量对紫色土旱地土壤有机碳库的影响研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2020. |
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