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长期免耕对北方旱地土壤碳和氮库的影响研究

作　者: Saba Ghirmai Teclemariam
导　师: 严昌荣
学　校: 中国农业科学院
专　业: 农业水资源利用
关键词: 免耕 有机碳氮 作物产量 旱地 华北地区
分类号: S153.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


不同耕作方式对土壤有机碳、氮的影响具有重大意义。免耕措施对农田土壤有机碳、氮及组成成分的研究是一个热点问题，但是，在华北地区关于长期免耕对旱地农田土壤有机碳、氮及组分影响的研究报道还不多，相关机制仍有待于进一步揭示。本研究以山西临汾和寿阳17年和7年长期定位保护性耕作试验为基础，开展不同耕作措施对土壤碳氮影响的研究。山西省临汾市的试验地位于尧都区城隍乡，旱地供试作物为冬小麦，一年一熟，土壤类型为褐土，试验采用随机区组设计，设三个重复，该试验已经持续了17年。研究0-60cm不同土壤层次长期免耕和常规耕作对土壤有机碳、氮及其组分的影响。结果表明，长期免耕可以提高表层土壤（0-10cm）的土壤容重、土壤有机碳总量、土壤有机碳含量、颗粒性有机碳含量、可溶性有机碳和微生物生物量碳含量，与常规耕作相比，分别提高了8.5%,84%,56%,111%,83%和177%；各有机碳组分的变化与有机碳含量成正比。同时，长期免耕还提高表层土壤（0-10cm）总氮、总磷、颗粒性有机氮、可溶性有机氮和微生物生物量有机氮含量，分别63%,14%,141%,57%和326%。此外，长期免耕措施能够有效提高冬小麦产量，与常规耕作相比，在过去17年中，长期免耕措施能增加小麦产量28.9%。山西省寿阳县试验点位于宗艾村，旱地供试作物为春玉米，一年一熟，土壤类型为褐土，试验设为免耕和常规耕作两个处理，采取随机区组试验设计，设置三个重复，该试验已经持续了7年。研究不同玉米生育期下耕作措施对土壤有机碳、氮及其组分的影响。于2010年玉米生长季节，分别在播种期（4月27日）、拔节开花期（6月16日）、成熟期（8月1日）和收获期（10月8日）进行取样，测定0-60cm不同土壤层次下有机碳及其组分和有机氮的变化。结果表明，免耕可以提高表层土壤有机碳、颗粒性有机碳、可溶性有机碳和微生物生物量有机碳的含量，与常规耕作相比分别提高了43%,24%,62.5%和66%。同时，不同耕作方式对土壤总氮和有机氮的影响也较大，其中免耕对表层0-20cm影响尤为显著。在拔节开花期，免耕处理和追肥等农事活动使土壤总氮和可溶性有机氮含量分别增加7.7%和37.5%。研究结果也说明基于土壤有机碳和微生物研究土壤特性的同时必须考虑季节变动对土壤理化性质的影响因素。综上所述，作为一项有效的、可持续发展的耕作方式，免耕可以增强华北雨养农区旱地土壤碳氮固定、改善土壤质量和提高土壤肥力，有利于促进农业可持续发展。

全文目录


摘要  6-7
ABSTRACT  7-15
CHAPTER 1 INTRODUCTION  15-21
  1.1 BACKGROUND  15-16
  1.2 LITERATURE REVIEW  16-20
  1.3 OBJECTIVE  20-21
CHAPTER 2 MATERIALS AND METHODS  21-26
  2.1 DESCRIPTION OF THE EXPERIMENTAL SITES  21-23
    2.1.1 Linfen  21-22
    2.1.2 Shouyang  22-23
  2.2 SOIL SAMPLING AND STATISTICAL ANALYSIS  23-24
  2.3 SOIL CHEMICAL AND BIOLOGICAL ANALYSIS  24-25
  2.4 THE TECHNICAL ROUTE OF THE RESEARCH  25-26
CHAPTER 3 EFFECT OF TILLAGE PRACTICES ON SOIL ORGANIC CARBON AND NITROGEN AND THEIR POOLS UNDER WINTER WHEAT CROPPING SYSTEMS  26-46
  3.1 EFFECT OF TILLAGE PRACTICES ON SOIL ORGANIC CARBON AND ITS POOLS  26-33
    3. 1.1 Effect of tillage practices on soil organic carbon  26-27
    3. 1.2 Effect of tillage practices on soil organic carbon storage  27-28
    3. 1.3 Effect of tillage practices on particulate organic matter carbon  28-29
    3. 1.4 Effect of tillage practices on microbial biomass carbon  29
    3. 1.5 Effect of tillage practices on dissolved organic carbon  29-31
    3.1.6 Correlation between soil organic carbon and its pools  31-33
  3.2 EFFECT OF TILLAGE PRACTICES ON SOIL ORGANIC NITROGEN AND ITS POOLS  33-38
    3. 2.1 Effect of tillage practices on soil total nitrogen  33
    3. 2.2 Effect of tillage practices on particulate organic matter nitrogen  33-34
    3. 2.3 Effect of tillage practices on microbial biomass nitrogen  34-35
    3. 2.4 Effect of tillage practices on dissolved organic nitrogen  35-36
    3.2.5 Correlation between soil total nitrogen and its pools  36-38
  3.3 EFFECT OF TILLAGE PRACTICES ON SOIL BULK DENSITY, PH, AND TOTAL PHOSPHORUS  38-40
    3. 3.1 Effect of tillage practices on soil bulk density  38
    3. 3.2 Effect of tillage practices on soil pH  38
    3. 3.3 Effect of tillage practices on soil total phosphorus  38-40
  3. 4 EFFECT OF TILLAGE PRACTICES ON WATER USE STORAGE  40-42
  3. 5 EFFECT OF TILLAGE PRACTICES ON WINTER WHEAT YIELD PERFORMANCE  42-46
CHAPTER 4 EFFECT OF TILLAGE PRACTICES ON SOIL ORGANIC CARBON AND NITROGEN AND THEIR POOLS UNDER MAIZE CROPPING SYSTEMS  46-58
  4.1 EFFECT OF TILLAGE PRACTICES ON SOIL ORGANIC CARBON AND ITS POOLS  46-52
    4.1.1 Soil organic carbon  46-47
    4.1.2 Particulate organic matter carbon  47
    4.1.3 Microbial biomass carbon  47-49
    4.1.4 Dissolved organic carbon  49-50
    4.1.5 Correlation of SOC with its pools between NT and CT at different growing stages  50-52
  4. 2 EFFECT OF TILLAGE PRACTICES ON SOIL ORGANIC NITROGEN AND ITS POOLS  52-55
    4. 2.1 Soil total nitrogen  52-53
    4. 2.2 Particulate organic matter nitrogen  53
    4. 2.3 Microbial biomass nitrogen  53-54
    4. 2.4 Dissolved organic nitrogen  54-55
  4. 3 EFFECT OF TILLAGE PRACTICES ON SOIL TOTAL PHOSPHORUS  55-56
  4.4 EFFECT OF TILLAGE PRACTICES ON YIELD  56-58
CHAPTER 5 CONCLUSION AND RECOMMENDATION  58-60
REFERENCES  60-72
ACKNOWLEDGEMENTS  72-74
DEDICATION  74-75
RESUME  75-76

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中图分类: > 农业科学 > 农业基础科学 > 土壤学 > 土壤化学、土壤物理化学 > 土壤成分
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