土壤过程的系统学分析初探——以连续秸秆还田土壤中氮素转化过程为例

【摘要】：本文的中心是在土壤学研究中引入系统科学的理论和方法，从系统科学角度分析土壤过程，以期深入了解土壤过程的本质，为进一步研究土壤的具体过程提供新思路。 通过运用系统科学理论，对连续秸秆还田土壤N转化过程进行了初步分析，得到如下结果： 在描述土壤系统方面：根据系统状态参数概念，将描述土壤系统的参数划分为微观变量、中观变量和宏观变量三类。土壤系统微观变量反映的是土壤内微小子系统(肉眼无法直接观察到的体系)的变化情况，中观变量反映了系统整体某一方面的变化，尺度大小与人的观察相当，而宏观变量反映出土壤系统更为综合的状态。同时探讨了不同尺度参数的转化问题。 根据系统熵概念，初步建立了土壤系统熵概念系列。对于土壤个体系统的结构熵，可以参照熵的统计物理学方法建立，用土壤个体的特征土层数定义土壤个体结构熵S_s=-sum from i=1 to n (α_i/A ln α_i/A)；对于表层土壤的结构熵S_a，定义为：S_a=-sum from i=1 to n (ρ_i ln F_i)；对于土壤景观系统的结构熵S_l，定义为：S_l=(-sum from (κ_i ln K_i))×(-sum from (α_i ln α_i)×β；对于土壤系统的演化熵S_d，定义为：S_d=integral from (dM/P)；对于土壤过程的结构熵S_p，计算方法为：S_p=-ln(n)×ln(m)×ρ。 依据系统过程的层次性原理，结合农田土壤N供应过程的实际，将农田土壤N供应过程分为3个级别。这对于解决土壤N过程研究中存在的跨层次现象，不同层次间结果和理论转化等问题，提供了一个思路。 在分析土壤系统演化方面：分析了土壤系统演化过程的空间序、时间序和功能序的具体内容；分析了土壤过程序因子、序参量、序因子竞争；分析了土壤母质转化为土壤的过程中，系统从无序走向有序的过程。 提出土壤系统处于近平衡态、土壤系统并非耗散结构的观点，并提出了土壤系统形成耗散结构的条件；利用具体实验数据，初步分析了土壤N转化过程的系统性。 在土壤N过程的控制方面：初步分析了土壤过程的系统控制原理和方法；提出了利用系统科学理论和方法调控集约化经营农田土壤N过程的主张。 【关键词】：
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：S153
【目录】：

• 摘要5-6
• 目录6-7
• 引言7-9
• 第1章 土壤过程的系统特性9-42
• 1.1 土壤过程的结构与功能9-21
• 1.2 土壤过程的稳定与演化21-34
• 1.3 土壤过程的系统控制34-42
• 第2章 材料与研究方法42-45
• 2.1 试验地的农作管理42
• 2.2 试验地基本性质42-43
• 2.3 土壤N转化过程实地监测43
• 2.4 数据处理43-45
• 第3章 田间土壤氮素转化过程的系统分析45-51
• 3.1 土壤氮素净矿化45-47
• 3.2 土壤微生物量及其活性47-49
• 3.3 土体无机N储量49-51
• 第4章 集约经营下农田土壤供氮过程的系统调控51-56
• 研究结果56-58
• 今后工作与展望58-60
• 参考文献60-61
• 致谢61-62
• 跋:关于系统科学在土壤学及资源环境科学中运用情况的说明62-66
• 作者简介66-68

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