半干旱黄土丘陵区不同景观位置下农田土壤质量分异

论文摘要

为了解半干旱黄土丘陵区不同景观位置下农田土壤质量各因子的分布规律，并探究与农作物生物量相关的主要土壤因子，在甘肃榆中县中连川地区，兰州大学黄土高原实验站，进行了本次实验研究。本实验采用以下处理：分别选择4种不同的坡向：东向（E，85°），南向（S，174°），西向（W，263°）和北向（N，0°）。每一种坡向上按海拔不同又分别选择4种不同的垂直位置（坡位），分别为滩地（Adjacent Bottom Land，简称AB），坡脚（Lower Slope，简称LS），坡中（Middle Slope，简称MS）和上坡（Upper Slope，简称US）。坡位之间的海拔间隔在25m左右。将每一种坡位看成一条样带，在此样带上分别选择当地种植3种主要农作物（豌豆，春小麦和马铃薯）的农田进行土壤和作物生物量采样。海拔和坡度采用实测值。获得了以下主要结果：土壤质量物理因子分布规律：滩地的土壤温度在冬季显著高于坡面位置（p＜0.05），春季两者无显著差异。坡脚土壤温度在10cm深度内随季节风向变化而变化，迎风坡土壤温度相对较低。土壤容重和海拔（高程）之间存在负线形相关，和坡度正二次相关。另外，土壤容重与坡向存在正二次关系。坡向越顺时针偏向正北方向，土壤容重越大。总体上来说，水分含量（0-100cm）在位置上从高往低可排序为：滩地＞坡中＞坡脚＞上坡。坡面水分含量（0-100cm）随季节风向变化而变化，迎风坡水分含量较少。土壤水分和坡度在40-100cm深度内存在负二次相关。土壤表层（0-20cm）水分与海拔存在负线性相关。土壤质量化学因子在垂直位置上的分布规律：（1）上坡和坡中显著高于坡脚和滩地的因子（p＜0.05）有：土壤总有机碳，轻组有机碳，土壤全氮和C/P比。（2）坡脚和滩地显著高于上坡和坡中的因子（p＜0.05）有：NO3--N，土壤全磷和有效磷。（3）各垂直位置之间无显著差异的因子有：C/N比和pH值。土壤质量化学因子在不同坡向上的分布规律：（1）东向坡面显著高于其他坡向的因子（p＜0.05）有：土壤总有机碳，土壤全氮，土壤全磷，C/N比和C/P比。（2）北向坡面显著高于其他坡向的因子（p＜0.05）有：轻组有机碳（3）各方向坡位之间无显著差异的因子有：NO3--N，有效磷和pH值。土壤质量生物因子的分布规律：土壤微生物量碳和土壤矿质氮存在着正线性相关关系。豌豆地上生物量分别与0-20cm深度的土壤水分，pH和微生物量碳有显著的相关性（p＜0.05），显著度值分别为0.029，0.045和0.046。春小麦地上生物量与各土壤因子没有到达显著相关，但是与0-20cm深度的土壤总有机碳，土壤全氮和C/N比相关度最大，显著度值分别为0.169，0.185和0.244。同样，马铃薯地下生物量与各土壤因子也没有到达显著相关，但是与0-20cm深度的C/P比，有效磷和土壤容重相关度最大，显著度值分别为0.132，0.263和0.279。按照上述实验结果，建议因地制宜：比如滩地开发高效特色农业；坡中和上坡加强土壤水热管理促进有机质矿化；南向上坡和坡脚进行适当坡面修整和退耕还草（灌）以增强土壤保水能力；另外，三种主要农作物豌豆，春小麦和马铃薯最好根据土壤条件差异安排在合适的景观位置进行种植。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 黄土高原半干旱区农业可持续发展
• 1.1.1 黄土高原半干旱区农业生态系统的特点
• 1.1.2 黄土高原半干旱区农业可持续发展的限制因素
• 1.1.3 黄土高原半干旱区农业可持续发展策略
• 1.2 土壤质量
• 1.2.1 土壤质量的概念
• 1.2.2 土壤质量的评价
• 1.2.3 土壤质量与可持续土地利用管理
• 1.3 土壤景观格局与生态规划研究进展
• 1.3.1 空间格局与农业生态过程研究
• 1.3.2 土壤质量与景观位置的关系研究
• 1.4 立论依据
• 1.5 本章小结和讨论
• 第二章 实验材料与方法
• 2.1 实验地点概况
• 2.2 实验设计
• 2.3 样品采集和相关指标测定
• 2.3.1 土壤样品采集
• 2.3.2 农作物生物量采集测定
• 2.3.3 土壤样品相关指标测定
• 2.4 数据处理和分析
• 第三章 实验结果与分析
• 3.1 土壤质量物理指标在农田不同景观位置上的分异
• 3.1.1 土壤温度
• 3.1.2 土壤容重
• 3.1.3 土壤水分
• 3.1.4 小结和讨论
• 3.2 土壤质量化学指标在农田不同景观位置上的分异
• 3.2.1 土壤总有机碳及其轻组碳
• 3.2.2 土壤全氮和矿质氮
• 3.2.3 土壤全磷和有效磷
• 3.2.4 土壤碳氮比和碳磷比
• 3.2.5 土壤pH
• 3.2.6 小结和讨论
• 3.3 土壤质量生物指标在农田不同景观位置上的分异
• 3.3.1 微生物量碳
• 3.3.2 小结和讨论
• 3.4 农田生产力在不同景观位置上的分异及与土壤因子关系
• 3.4.1 豌豆地上生物量在不同景观位置上的分异
• 3.4.2 春小麦地上生物量在不同景观位置上的分异
• 3.4.3 马铃薯地下生物量在不同景观位置上的分异
• 3.4.4 作物生物量与各土壤生物化因子的相关关系
• 3.4.5 小结和讨论
• 第四章 主要结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表和将要发表的论文
• 致谢
• 附录 缩写词表