砂姜黑土玉米秸秆碳、氮矿化特征研究

【摘要】：本研究从影响秸秆腐解的温度条件和C/N比即秸秆还田量入手,采用室内培养试验,对安徽淮北砂姜黑土小麦、玉米一年两熟区,玉米秸秆还田过程中C、N、P、K等主要养分在小麦生长的整个生育期内的矿化量与矿化规律进行了模拟研究。结果表明:不同温度、不同秸秆还田量及温度和秸秆还田量的交互作用,对玉米秸秆矿化过程中土壤有机碳,有机氮,速效磷,速效钾含量的影响均达到显著或极显著水平。具体研究分以下几个部分: 1.采用室内恒温控湿好气培养试验,研究不同温度(10℃、20℃、30℃)、不同秸秆加入量(秸秆全量和过量)对玉米秸秆粉碎还田后土壤有机碳矿化过程的影响,运用一级动力学方程对有机碳矿化过程进行了拟合。结果表明:温度对有机碳矿化影响显著,在对照(CK)和秸秆加入量相同的处理中,有机碳的矿化累积量均随温度(10～30℃)的升高而增加,Q10值在温度较低( 20℃)时大于温度较高( 20℃)时,说明低温条件下,有机碳矿化速率对升温更敏感。在同一温度条件下,不同处理秸秆加入量越大,有机碳矿化累积量越高,有机碳矿化的日变化量也大。本实验中,一级动力学方程能较好地描述不同处理土壤有机碳的矿化累积量动态。土壤有机碳的潜在矿化量C0值随温度变化不明显,在同一温度条件下,秸秆加入量越大,C0值越大。 2.采用StanfordSmith间歇淋洗好气培养法,研究不同温度(10℃、20℃、30℃)、不同C/N比对玉米秸秆粉碎还田后土壤氮素矿化过程的影响,并运用动力学模型(One-pool模型、Two-pool模型、Special模型)对实验结果进行了拟合。结果表明:各处理中,无机氮净矿化累积量均随矿化时间的延长而不断增加;同一C/N比条件下,无机氮净矿化累积量随温度升高而升高。各方程模型均达到显著或极显著水平。Two-pool模型(两部分一级反应式)和Special模型(带常数项的一级反应式)拟合程度均高于One-pool(一级反应式)模型,说明有机氮素库分为易矿化氮源和缓慢矿化氮源,能更切合实际地反映土壤氮素矿化特征。One-pool模型中,土壤氮素矿化势No值随温度的升高而增大,在同一温度条件下,加入作物秸秆量越大,即C/N比越高,No值越大。矿化速率ko值和C/N比密切相关,在同一温度条件下,C/N比增大ko值降低。Two-pool模型中可以看出:温度显著影响有机氮的矿化,较高温度条件下,易矿化氮源N a值比低温条件下高。 3.采用室内恒温控湿好气培养试验,研究不同温度(10℃、20℃、30℃)、不同秸秆还田量对玉米秸秆粉碎还田后土壤速效养分动态变化的影响。结果表明:整个培养期内,各处理土壤速效磷含量随培养时间的延长均呈先上升后下降趋势,土壤速效钾含量随培养时间延长呈缓慢增加的趋势。温度对土壤速效磷和速效钾含量的影响在各培养阶段均达显著或极显著水平,同一秸秆加入量,不同温度条件下,培养前期,土壤速效磷含量随温度升高而降低;后期,高温条件下土壤中磷随时间延长逐渐释放出来,磷的有效性逐渐增高;土壤中速效钾含量随温度升高而增大。温度一致条件下,秸秆加入量对土壤中速效磷、速效钾含量的影响显著,秸秆加入量较多的处理Ⅲ速效磷含量及土壤磷的有效性显著高于对照CK (不加秸秆)、处理Ⅰ和Ⅱ,土壤速效钾的含量随秸秆加入量的升高而增大。 【关键词】：砂姜黑土 玉米秸秆 有机碳矿化 氮素矿化 矿化动力学
【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：S158
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 文献综述9-25
• 1.1 秸秆资源与利用现状9-10
• 1.1.1 我国秸秆资源与利用现状9-10
• 1.1.2 安徽省秸秆资源与利用现状10
• 1.2 秸秆还田效应及还田方式10-14
• 1.2.1 秸秆还田的效应10-14
• 1.2.2 秸秆还田方式14
• 1.3 影响还田秸秆腐解的因素14-17
• 1.3.1 还田秸秆的C/N 比对秸秆腐解速度的影响15
• 1.3.2 土壤温度和土壤水分状况是决定秸秆腐解速度的重要因素15
• 1.3.3 秸秆还田深度、土壤质地和土壤耕作模式影响秸秆的腐解速度15-16
• 1.3.4 秸秆还田时间和还田方式对秸秆腐解速度的影响16-17
• 1.4 秸秆腐解过程中碳、氮、磷、钾矿化特征研究17-25
• 1.4.1 土壤碳素矿化特征研究17-19
• 1.4.2 土壤氮素矿化特征研究19-23
• 1.4.3 土壤磷、钾矿化研究23-25
• 2 研究背景和试验设计25-27
• 2.1 研究背景25
• 2.2 研究内容及技术路线25-27
• 3 材料和方法27-30
• 3.1 供试土样27
• 3.2 供试秸秆27
• 3.3 碳、磷、钾矿化特征研究方法27-28
• 3.4 氮素矿化特征研究方法28
• 3.5 测定方法28-29
• 3.6 结果计算与统计分析29-30
• 4 结果与分析30-49
• 4.1 不同温度、秸秆还田量对砂姜黑土玉米秸秆还田土壤有机碳矿化的影响30-35
• 4.1.1 温度对有机碳累积矿化量的影响30-32
• 4.1.2 秸秆不同还田量对有机碳累积矿化量的影响32-33
• 4.1.3 温度、秸秆不同还田量对有机碳累积矿化量的互作效应33-34
• 4.1.4 土壤有机碳矿化动力学研究34-35
• 4.2 不同温度、C/N 比对有机氮矿化的影响35-41
• 4.2.1 温度对无机氮矿化累积量的影响35-36
• 4.2.2 C／N 比对无机氮矿化累积量的影响36-37
• 4.2.3 温度和C／N 比交互作用对无机氮矿化累积量的影响37
• 4.2.4 土壤氮素矿化动力学模拟37-41
• 4.3 温度和秸秆不同加入量对砂姜黑土磷、钾及其有效性影响41-49
• 4.3.1 不同温度对秸秆还田土壤速效磷、速效钾变化趋势的影响41-43
• 4.3.2 不同秸秆加入量对土壤速效磷、速效钾变化趋势的影响43-44
• 4.3.3 温度和秸秆加入量对土壤速效磷、速效钾含量的交互作用效应44-46
• 4.3.4 温度、秸秆加入量对土壤磷有效性的影响46-49
• 5 讨论49-51
• 5.1 秸秆还田过程中土壤碳矿化的温度效应49
• 5.2 温度与C/N 比在矿化过程中的交互作用效应49-51
• 6 结论51-53
• 参考文献53-64
• 致谢64-65
• 个人简介65

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