UV-B辐射和水分对秸秆降解及土壤有机碳转化的影响

【摘要】：秸秆还田是最有效也是最常用的农作物处理方式之一,在当今全球变暖的大背景下,秸秆还田及其降解过程对土壤碳循环的影响逐渐成为各研究的热点。影响秸秆降解和土壤碳循环的因素很多,包括温度、水分以及秸秆化学组成等。近年来,随着臭氧层空洞加剧,入射到地面的UV-B辐射增加,陆地生态系统碳循环对UV-B辐射的响应渐渐引起各研究者的关注,但农田秸秆降解过程与土壤有机碳循环对UV-B辐射以及UV-B辐射与环境因子交互作用的响应研究还较少。为此,本试验通过室内短期培养和室外长期光照试验,对两种水分条件(非淹水和微淹水)下秸秆添加对土壤有机碳转化过程以及UV-B辐射和水分对秸秆、土壤以及添加秸秆土壤有机碳转化过程进行了研究,获得的主要研究结果如下： 1)两种水分条件下,秸秆施入土壤后,C02-C排放速率、DOC含量及复合酚类含量均迅速上升,平均分别增加了278.2%、42.2%和47.2%,而NH4+-N含量在一周内快速降低至最低水平；在微淹水条件下,土壤酚氧化酶活性与Fe2+含量均比非淹水条件高,平均高出4.9倍和42.4倍,且秸秆施入加剧了微淹水条件下DOC含量和累积C排放。 2)室内条件下,UV-B辐射对干秸秆和湿秸秆(含水量92%左右)光降解过程及后期微生物可利用性的影响有明显差异。在干燥情况下,UV-B辐射对所测定指标均无显著影响,但湿润条件下,减少了DOC、水溶性酚、元素C、N以及DOM的芳香族类化合物含量,仅增加了DON含量(平均增幅15.3%)；水分条件不同也影响着秸秆的降解,湿秸秆的DOC、DON浓度与DOM芳香族化合物含量均显著高于干秸秆,试验结束时增幅平均分别为13.7%、45.7%和26.1%；但湿秸秆的元素C含量与微生物可利用性比干秸秆低。 3)室内条件下,UV-B辐射对风干土壤的有机碳转化无显著影响,但使淹水土壤DOC和Fe2+含量分别在试验结束后降低了25.6%和50.5%。添加秸秆后,UV-B辐射对风干土壤的有机碳转化过程不显著,但可显著降低淹水土壤和水层DOC含量和酚氧化酶活性(在第5-15d最严重),使土壤水溶性酚类含量增加42.0%。 4)室外条件下,UV-B辐射对干秸秆的质量损失和元素C、N含量无明显影响,但使干秸秆的DOC和水溶性酚类含量增加了20.6%和10.7%,且使后期的微生物可利用性增加；人工降雨使秸秆的质量显著损失了30%左右,使秸秆DOC和水溶性酚类含量降低了50%以上,且使秸秆的微生物可利用性减弱；UV-B辐射对人工降雨秸秆DOC、水溶性酚含量以及微生物可利用性影响均不显著,但使其C含量在实验后期增加了12.1%。 5)室外条件下,UV-B辐射使风干土壤和添加秸秆土壤DOC和水溶性酚含量略微增加,使经人工降雨土壤微生物可利用性显著增加；人工降雨降低了土壤和添加秸秆土壤DOC含量(11.7%、25.3%),且使微生物可利用性下降；秸秆覆盖使土壤DOC含量和后期微生物培养中累积C排放分别增加了77.7%和96.2%,且UV-B辐射使有秸秆覆盖的土壤DOC含量显著降低。 6)综上所述,秸秆添加会促进土壤有机碳周转释放,且土壤水分含量会影响秸秆的降解过程；UV-B辐射对干秸秆降解与风干土壤有机碳转化的影响在室内条件下并不显著,但在室外光照条件下却有显著的促进作用,且秸秆与土壤的湿润状态以及外界的气候因子(如降雨)也会影响UV-B辐射对秸秆和土壤的作用；UV-B辐射还可通过改变秸秆和土壤的后期微生物可利用性间接对秸秆降解和土壤有机碳转化产生影响。 【关键词】：UV-B辐射 水分 秸秆降解 可溶性有机碳 酚类化合物 土壤有机碳
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X131.3
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 缩略语简介（Abbreviation)11-12
• 1 前言12-24
• 1.1 农田土壤碳库12-18
• 1.1.1 土壤木质素与酚类14-16
• 1.1.2 土壤可溶性有机碳16-18
• 1.2 秸秆还田对农田土壤碳库影响18-20
• 1.2.1 秸秆降解过程18
• 1.2.2 影响秸秆降解的主要因素18-19
• 1.2.3 秸秆还田对土壤碳含量的影响19-20
• 1.3 UV-B辐射对残体降解的影响20-22
• 1.3.1 UV-B辐射对植物残体光化学作用20-21
• 1.3.2 UV-B辐射对土壤微生物的影响21-22
• 1.3.3 UV-B辐射与水分交互作用22
• 1.4 研究目标和思路22-24
• 2 试验材料与方法24-32
• 2.1 试验材料24
• 2.2 试验方法24-30
• 2.2.1 不同水分下秸秆施用对土壤有机碳转化和酚氧化酶活性的影响24-25
• 2.2.2 室内条件UV-B辐射对干湿秸秆降解及土壤有机碳转化的影响25-27
• 2.2.3 室外条件UV-B辐射和降雨对秸秆降解及土壤有机碳转化的影响27-29
• 2.2.4 UV-B辐射和水分处理后秸秆和土壤的微生物可利用性研究29-30
• 2.3 测定方法30-32
• 2.4 数据统计32
• 3 结果与分析32-72
• 3.1 不同水分下秸秆施用对土壤有机碳转化和酚氧化酶活性的影响32-43
• 3.1.1 土壤酚类化合物32-34
• 3.1.2 土壤水溶性碳34
• 3.1.3 土壤铵态氮34-35
• 3.1.4 土壤酚氧化酶35-36
• 3.1.5 土壤Fe~(2+)36-37
• 3.1.6 土壤CO_2-C排放37-38
• 3.1.7 讨论38-43
• 3.2 室内条件UV-B辐射对干湿秸秆降解及土壤有机碳转化影响43-58
• 3.2.1 UV-B辐射对干湿秸秆降解的影响43-50
• 3.2.2 UV-B辐射和水分对土壤和秸秆添加土壤有机碳转化影响50-58
• 3.3 室外条件UV-B辐射和人工降雨对秸秆降解及土壤有机碳转化的影响58-72
• 3.3.1 UV-B辐射和人工降雨对秸秆降解影响58-65
• 3.3.2 UV-B辐射和人工降雨对土壤和秸秆添加土壤有机碳转化影响65-72
• 4 结论72-74
• 参考文献74-94
• 致谢94-95

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

土壤粒径对农药在土壤中分布和光解的影响    岳永德,花日茂,汤锋,陈先玉

有机物料的腐解及土壤有机质的调控    王兆荣;王宏燕;种传立;

太阳光照射土壤中多环芳烃化合物(PAHs)光催化降解动力学    张利红;陈忠林;徐成斌;李雪梅;李培军;

低有机碳含量表层土中Fe_2O_3对γ-666光解的催化作用    牛军峰,全燮,陈景文,赵志强,薛大明,杨凤林

非腐解有机物培肥对水田土壤氧化还原酶活性变化的影响    吴景贵,姜亦梅,王明辉,姜岩

耕作方式和秸秆还田对直播稻产量及稻田土壤碳固定的影响    段华平;牛永志;李凤博;卞新民;

杉木林和阔叶林土壤酚含量及其变化的研究    李传涵,李明鹤,何绍江,陈秀华

土壤表面农药光化学降解研究进展    司友斌,岳永德,周东美,陈怀满

有机肥料施用后潮土中活性有机质组分的动态变化    倪进治,徐建民,谢正苗

紫外辐射增加对40个割手密无性系土壤微生物种群数量动态和多样性的影响    祖艳群,魏兰芳,杨济龙,李元

农田土壤空气CO_2动态和土壤——大气界面CO_2释放的研究    戴万宏

紫外辐射增强对农田生态系统温室气体排放的影响    胡正华

还田秸秆腐解特征及其对稻田土壤碳库的影响研究    陈尚洪

重金属Pb、Cd在石灰性褐土上对小白菜生长及产量的影响    郭晓燕;袁玲;

不同钾肥品种及用量对香瓜产量和品质的影响    崔荣宗;杨果;李彦;魏建林;姜国志;

流动注射分析法分析土壤有效磷试验    赵春芝;张守仕;王超;刘连航;陈利平;刘荣宁;

莘县保护地土壤养分含量与盐渍化状况分析    王连祥;闫传胜;袁方耀;张学锋;

不同栽培基质对甜瓜品质和养分含量的影响    姚玉敏;王秀峰;于喜艳;杨凤娟;史庆华;

水肥调控对土壤团聚体及有机碳的影响    王学君;董晓霞;孙泽强;田叶;刘兆辉;

转基因番茄栽培对土壤生物学特性的影响    郭文文;诸葛玉平;李建勇;宗晓庆;娄燕宏;

蚯蚓粪对樱桃萝卜生长和品质的影响    王东红;史庆华;王秀峰;魏珉;胡瑾瑜;郭长美;

茶树专用控释肥在幼龄茶园的肥效研究    刘腾飞;张丽霞;韩晓阳;

控释肥对茶园生态环境及茶叶产量和品质的影响    刘腾飞;张丽霞;张民;韩晓阳;彭正云;江崇焕;

安徽沿淮地区几种类型土壤的电荷性质研究    李孝良;于群英;纵艳芝;

Nutrismart生态肥中微生物释放硅的效果    甘旭华;唐欣昀;Raymond Liu;

安徽省部分水稻土中氟含量及其影响因素研究    李孝良;孙莉;于群英;

美盛肥料对油菜经济性状和产量的影响    张祥明;

氮肥运筹对小麦产量及生长性状的影响研究    王家嘉;李录久;吴萍萍;

安徽省主要土壤铅含量及其与小麦幼苗生长相关性研究    常江;杜艳;姚艳娟;

水肥一体化对生姜产量及水肥利用效率的影响    刘虎成;徐坤;

氨基酸生物有机肥在梨树上的应用效果研究    高晓燕;代明亮;李松涛;李天忠;

钙处理对苹果梨叶片及果实生理特性的影响    王妲;曲柏宏;

地积累指数法和潜在生态危害指数法在污泥重金属污染中的应用    张钊;白向玉;周磊;

砂姜黑土区小麦玉米轮作秸秆全量还田对冬小麦的生理生态效应    屈会娟

不同土地利用方式对高寒地区水土保持生态服务功能的影响研究    赵锦梅

施肥对枸杞产量和品质的影响及效应研究    贺春燕

绿洲棉田磷素养分资源高效利用机理和技术研究    陈波浪

伊犁绢蒿生理生态适应性的研究    侯钰荣

氮、水和温度对羊草有性生殖及克隆生长的影响    王俊峰

填闲作物阻控设施蔬菜土壤硝态氮累积和淋失的研究    吉艳芝

江苏部分地区土壤属性高光谱定量估算研究    郑光辉

废纸二次纤维氰乙基化改性及制备复合材料的研究    张春红

新疆棉花长期连作土壤养分时空变化及可持续利用研究    韩春丽

铁锰硅对凤眼莲生物质结构的影响    武少伟

不同结构水钠锰矿催化氧化对苯二酚腐殖化反应的特点    曹星辉

等高绿篱—农业复合系统土壤CO_2和N_2O排放特征    莫琼

砷污染地下水修复的渗透反应墙材料筛选及除砷机理研究    马琳

菹草对长江中游湖泊沉积物及上覆水间钙、磷循环的影响    倪玲珊

不同油菜品种硼吸收利用差异与细胞壁组分关系的研究    潘媛

江汉平原油菜—水稻轮作制度下施肥效果及经济效益的研究    宁大伟

施用工程菌和草木灰对污染土壤Cd形态和小麦生长的影响    朱小娇

不同修复措施下侵蚀红壤的团聚体稳定性与肥力特点    杨莹莹

污泥污染土壤中接种AM真菌对紫云英生长及重金属吸收的影响    费云舟

杂交稻叶面专用新药“稻多收”的增产效果研究    印天寿,唐玉华,储修云

单季晚稻高产特性及其配套技术分析    温怀楠,赵建平,刘金弟

不同秸秆腐熟剂在湖北省晚稻上的应用效果试验    杨文兵;胡正梅;杨长斌;甘曦;潘道海;刘晓继;卢见春;

混合农药对拟菊酯杀虫剂土壤降解的抑制影响    岳永德,花日茂,王豪,束顺桃

长白山林区不同森林类型下土壤肥力状况的研究    耿玉清,孙向阳,亢新刚,谭笑,周运起,李东兰,陈宝升

微贮稻草饲喂奶牛效果分析    陈锡玲,杨魁武,晏邦富,夏建军,夏敬学

松嫩羊草草甸羊草、碱茅群落土壤酶活性比较研究    朱丽,郭继勋,鲁萍,朱湘宁

有机物料的腐解及土壤有机质的调控    王兆荣;王宏燕;种传立;

土壤有机质回归模型建立、分析与调控的研究    刘永立，王宏燕，侯中田，王兆荣

草原土壤的碳氮含量及其与温室气体通量的相关性    耿远波,章申,董云社,孟维奇,齐玉春,陈佐忠,王艳芬

农田土壤中水溶性有机物的动态及其对重金属铜、镉环境行为的影响    王艮梅

主成分分析法在土壤腐蚀性评价中的应用    杨红;周伟;文海蓉;赵红娱;张文生;

硝化作用作为生态毒性指标评价土壤重金属污染生态风险    夏月;朱永官;

黑河中游绿洲农区地下水硝态氮污染调查研究    杨荣;苏永中;

大庆土壤中石油类污染物迁移模拟    刘晓艳;史鹏飞;孙德智;戴春雷;王平利;李英丽;

浙北地区畜禽粪便和农田土壤中四环素类抗生素残留    张慧敏;章明奎;顾国平;

秸秆降解的微生物学机理研究及应用进展    史央,蒋爱芹,戴传超,陆玲

UV-B与AR胁迫下油菜光合及CAT活性的恢复过程(Ⅱ)    梁婵娟,陶文沂,李操,沈东兴,曾庆玲,徐雪松,周青

南京地区近地面紫外辐射UV-B强度对小麦生长及产量影响的评估    王传海,郑有飞,何都良,吴芳芳,代华兵

植物内生真菌强化还田秸杆降解的研究    史央,戴传超,吴耀春,袁志林

磺胺嘧啶在土壤中的降解与迁移研究    文春波;张从良;王岩;

田间尺度不同层次土壤质地空间变异研究    黄爽;董斌;高学睿;陈秀红;王建漳;

不同土壤质地对苹果幼树生长及光合特性的影响    邹养军;李嘉瑞;魏钦平;秦玲;高照全;王小伟;

气象条件对不同土壤类型施肥效果的影响    张怀念;单勇;汪付华;

神东矿区采煤塌陷对土壤理化性质及土壤含水率的影响    赵永峰;

UV-B辐射对转基因抗虫棉生长发育的影响    张玉霞;李茂营;杜明伟;田晓莉;李召虎;段留生;

增强UV-B辐射对光合系统传能过程影响的荧光动力学分析    刘晓;岳明;贺俊芳;姬茜茹;

一氧化氮对增强UV-B胁迫诱导的蓝藻氮固定酶活性降低的拮抗作用    薛林贵;李师翁;徐世健;安黎哲;

低剂量激光辐照对UV-B辐射和干旱胁迫下植物的防护与修复作用及其机制    岳明;李方民;邱宗波;朱新军;刘晓;陈怡平;何金玉;

环境小气候要素对滤减UV-B辐射的响应    陈宗瑜;田先娇;钟楚;张德国;董陈文华;

UV-B辐射增强对棉花生长发育的影响    晋绿生;王进;樊新燕;白书军;

全省推广秸秆降解技术会议在我市召开    记者 徐荣生

推广秸秆降解技术 实现大棚经济二次腾飞    本报记者 徐荣生

选种作物要看土壤质地    张立江 苏美荣

如何鉴别土壤质地    大辛

菜田改良土壤质地措施    滦平县农业局 袁成梧

重庆出台标准规范土地开发整理    徐旭忠

新技术铺就致富路    本报记者 马隽

低产田改造培肥增产技术    大辛

作物施肥讲究多    

秋季苗圃施肥管理    衡水市园林管理局 郑世荣

钴、镍在土壤—植物系统中的转移规律及健康风险研究    罗丹

金荞麦和荞麦对增强UV-B辐射及干旱胁迫的生理生态响应    张益锋

增强UV-B辐射下南方红豆杉形态、结构及代谢的研究    庞海河

激光对蚕豆幼苗UV-B辐射损伤防护效应及机理研究    赵宏林

增强的UV-B辐射对角叉菜（Chondrus ocellatus Holm）各个阶段生长发育的影响    鞠青

镧对UV-B辐射胁迫下大豆幼苗内源激素与类黄酮代谢影响    彭祺

环境变化条件下松嫩盆地降水入渗补给量变化研究    林岚

应用发光细菌法测定我国土壤中铜、镍毒性的研究    韦东普

克隆植物生理整合对异质性UV-B辐射的响应和机制    李倩

不同类型矿物和土壤对砷的吸附—解吸研究    吴萍萍

UV-B辐射和水分对秸秆降解及土壤有机碳转化的影响    柳淑蓉

中低温秸秆降解菌的筛选及其秸秆降解效果研究    刘爽

基于光谱反射率的耕地估产研究    吴斐

土壤中的锰及其在土壤—蔬菜系统中转移的研究    郑海峰

~(14)C连续标记下水稻同化碳向土壤有机碳库传输的定量研究    聂三安

UV-B辐射对小麦光信号通路的影响    李慎宁

Cr、As胁迫下土壤—小麦系统对不同土壤质地的响应及生物有效性评价    刘会娟

两种除草剂在湖南烟稻轮作区土壤中的吸附解析行为及机理研究    郑伟

大肠杆菌在土壤中的迁移特性实验研究    高琼

芘降解菌株SE12的分离和鉴定及其降解效果研究    张巧巧