侵蚀褐土有机碳特性和氮素转化及环境效应

论文摘要

本研究基于土壤侵蚀退化较严重的辽西北地区,选择不同利用方式的土壤和不同侵蚀部位的土壤为研究对象,探索了活性有机碳在侵蚀土壤中的变化,并进一步研究了侵蚀土壤氮素转化过程及其对温室效应的贡献。实验结果表明:幼年林地的总有机碳含量约为其他植被恢复类型土壤的50%,各类活性有机碳含量也最少,其改善土壤肥力的能力最差;大团聚体组分与农田玉米相差不大,其他植被类型土壤为幼年林地的3.465.46倍,其它三种植被土壤的各粒级团聚体颗粒有机碳为幼年林地的2.013.56倍,说明幼年林地的团聚体稳定性差;幼年林地的土壤呼吸作用和矿化作用最强,其惰效性碳含量少,不利于形成碳汇。同理,自然杂草和紫花苜蓿改善土壤肥力的能力最强,并形成了可能的碳汇。从水土保持来看,短期内应优先选择草类植被。梯田玉米地>2mm水稳性大团聚体含量是农田玉米的4.78倍,更利于水土保持。坡耕地的SOC、LFOC、HWC、CWC和MBC随坡面水流的冲刷、搬运及堆积过程均发生了明显的纵向迁移,并以粒径为0.25mm以下的团聚体为主,而且坡脚沉积区附近的土壤大团聚体结合态有机碳含量较高为9.77 g kg-1,是坡顶的1.75倍,坡背的1.62倍。不同植被恢复和不同侵蚀部位土壤的HWC、CWC和MBC与SOC极显著相关（p<0.01）,其中HWC（R2=0.996和R2=0. 0.999）最能代表土壤SOC含量变化。不同形态的活性碳两两之间有很好的相关性,CWC与MBC（R2=0.998）相关程度最高。在70%WHC低水分含量下,硝化作用是N2O产生的主要过程。在100%WHC高水分含量下,土壤的反硝化作用很强,硝化作用较弱。两个水分含量下,土壤都存在微弱的异养硝化作用,土壤反硝化过程中,N2O进一步还原为N2的能力较弱。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 绪论
• 第一章 侵蚀土壤活性有机碳特性和氮素转化过程及环境效应
• 1.1 土壤侵蚀与活性有机碳
• 1.1.1 土壤侵蚀
• 1.1.2 活性有机碳
• 1.1.3 土壤侵蚀对土壤有机碳的影响
• 1.1.4 人为土地利用管理方式的变化对有机碳的影响
• 1.1.5 土壤侵蚀与二氧化碳温室气体排放
• 1.2 侵蚀土壤氮素转化及环境效应
• 1.2.1 土壤氧化亚氮及其产生机理
• 1.2.2 侵蚀造成的土壤氮素迁移流失
• 本章小结
• 第二章 不同利用方式下侵蚀土壤活性有机碳、氮变化及环境效应
• 2.1 引言
• 2.2 材料和方法
• 2.2.1 供试土壤
• 2.2.2 实验方法
• 2.2.3 分析测试方法
• 2.2.4 数据表达及统计分析方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 土壤SOC 和LFOC 含量变化
• 2.3.2 土壤HWC、CWC 和MBC 变化
• 2.3.3 土壤团聚体组成及颗粒有机碳变化
• 2.3.4 土壤二氧化碳和氧化亚氮温室气体排放
• 2.3.5 反硝化酶活性变化
• 2.3.6 矿化作用差异
• 2.3.7 重金属含量变化
• 本章小结
• 第三章 不同侵蚀部位土壤活性有机碳、氮变化及环境效应
• 3.1 引言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 供试土壤
• 3.2.2 实验方法及分析测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 土壤SOC 和LFOC 变化
• 3.3.2 土壤HWC、CWC 和MBC 的变化
• 3.3.3 土壤团聚体组成及颗粒有机碳的变化
• 3.3.4 土壤二氧化碳和氧化亚氮温室气体排放
• 3.3.5 反硝化酶活性变化
• 本章小结
• 第四章 侵蚀土壤氧化亚氮产生过程
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 乙炔效应
• 2O 排放通量'>4.3.2 充不同种类气体培养条件下的N₂O 排放通量
• 2O 排放通量的影响'>4.3.3 培养水分含量对N₂O 排放通量的影响
• 2O 累积排放量变化'>4.3.4 不同处理的N₂O 累积排放量变化
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢