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干旱区土壤氮转化过程及其影响因素研究-以艾比湖地区为例

作　者: 刘晓星
导　师: 吕光辉
学　校: 新疆大学
专　业: 生态学
关键词: 干旱区土壤氮素氮转化影响因子
分类号: S153
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

干旱区及其荒漠生态系统敏感脆弱，土壤矿质元素贫乏，氮素含量较低，氮素被认为是仅次于水分影响植物生长的因素，又由于各种环境和气候条件的影响和控制，氮的分布及其转化过程较为特殊。因此，干旱区土壤氮的转化过程及其环境效应的研究，对于揭示干旱区土壤氮素的分布特征、土地荒漠化、植被分布、生物多样性减少、生态系统演变趋势和氮循环过程本质意义重大。本研究通过对干旱区土壤氮转化速率及其环境影响因子的测定，分析干旱区土壤氮素分布特征，氮转化速率的特点，不同氮转化过程间的相互作用，探讨影响和控制干旱区土壤氮转化过程的主要环境因素。主要得出以下结论：（1）不同土壤类型土壤氮素分布具有一定的规律性。其中，硝态氮、亚硝态氮和碱解氮在不同土壤类型上的分布差异不显著，铵态氮在不同土壤类型上表现为极显著差异性，整体表现为灰钙土＞棕漠土＞灰漠土＞沼泽土＞草甸土。硝态氮和碱解氮含量在不同土壤类型上随土壤深度的加深而逐渐减少，亚硝态氮和铵态氮的层间分布规律不明显。（2）不同植被类型下土壤N含量间的差异性不显著。总体上看，乔木林的硝态氮和碱解氮含量最高，棉田次之，以裸地硝态氮含量最低，不同植被类型土壤硝态氮垂直分布也不相同，土壤碱解氮含量随土壤深度的增加而减少；土壤亚硝态氮在不同植被类型土壤的水平和垂直分布上差异不是很大；土壤铵态氮含量在各植被类型中的分布规律不明显。（3）棉田土壤N随连作年限的增加呈现出一定的变化趋势和规律，随着连作年限的增加，土壤硝态氮、亚硝态氮和碱解氮均表现为先增后减的规律，土壤铵态氮的分布规律与其它形态氮相比，并不是很明显，总体表现为先增后减再增的“N”形趋势。（4）干旱区土壤不同形态N相关性分析表明，在所研究的土壤氮素中，除了硝态氮和铵态氮间的负相关性不显著外，其余N之间均表现出了显著和极显著关系，说明各形态N之间相互影响相互作用的关系较为明显。（5）整体来看，不同土壤类型间净硝化率差异较大，土壤净硝化率从大到小依次为沼泽土＞草甸土＞灰钙土＞棕漠土＞灰漠土。垂直方向净硝化率的大小随土壤深度的加深而减小。不同植被类型土壤净硝化率以豆科草甸土最高，乔木次之，灌木、盐生草甸、棉田和裸地的净硝化率依次下降，不同植被类型土壤净硝化率差异不显著。各植被类型土壤净硝化率的垂直分布具有一定的规律，除棉田为A（0-10cm）＞C（30-50cm）＞B（10-30cm）外，整体表现为A＞B＞C。不同连作年限棉田净硝化率差异并不显著，但其值随连作年限的增加而增大。（6）干旱区土壤总硝化率明显大于净硝化率，最高可达净硝化率的22倍。除灰漠土外，其余土壤类型净硝化作用与总硝化作用的分布规律相同。不同土壤类型间土壤反硝化率差异不显著，各土壤类型反硝化率平均值从大到小依次为沼泽土＞灰钙土＞草甸土＞棕漠土＞灰漠土。不同植被类型中乔木林、灌丛、棉田与裸地、盐生草甸土壤总硝化率差异显著，不同植被类型土壤反硝化率存在一定的差异。不同连作棉田土壤总硝化率随连作年限的增长大致呈“N”形分布，土壤反硝化率随连作年限的增加大致呈“M”形分布。（7）土壤矿化作用分布趋势和土壤净硝化作用分布趋势大致相同，棉田土壤的净矿化率低于同类土壤的自然样地的净矿化率。氨化作用在不同土壤类型上的分布特点则表现为：沼泽土＞草甸土＞灰漠土＞灰钙土＞棕漠土，其中，草甸土到灰漠土间的变幅最大，灰钙土净氨化作用几乎为零，棕漠土的净氨化作用甚至出现负值。（8）干旱区土壤N的不同转化过程间的相关性关系为：各转化速率间的相关性均为正相关。其中，总硝化率与净硝化率、矿化率均表现为极显著正相关（P<0.01），与氨化率显著相关（P<0.05），净硝化率与矿化率在极显著水平上表现为正相关（P<0.01），其余变量间相关性不显著。（9）在所研究的土壤理化性质中，土壤有机质、全N、全磷等营养指标对土壤N转化过程的影响最大，土壤容重、孔隙度等物理性质的影响次之，土壤pH对土壤N转化速率无显著影响。土壤不同形态N中，土壤碱解氮和亚硝态氮与土壤N的各转化速率（除了反硝化率）在显著或极显著水平上呈正相关，土壤硝态氮与土壤净硝化率和反硝化率呈极显著正相关，土壤铵态氮与土壤净硝化率呈极显著负相关，与其余土壤各转化速率的相关性不显著。通径分析结果表明，土壤环境因子对土壤净硝化率的直接影响力大小顺序为有机质>孔隙度>容重>硝态氮>pH>含水率>全磷>电导率>铵态氮>亚硝态氮>碱解氮。

全文目录

摘要  3-6
Abstract  6-10
目录  10-12
第一章绪论  12-22
  1.1 土壤氮转化过程  12
  1.2 国内外研究进展  12-20
    1.2.1 土壤氮矿化作用  12-14
    1.2.2 土壤硝化作用  14-17
    1.2.3 土壤反硝化作用  17-19
    1.2.4 国内外研究现状评价  19-20
  1.3 研究目的及意义  20-22
第二章研究区概况及研究方法  22-32
  2.1 研究区概况  22
  2.2 实验方法  22-31
    2.2.1 野外样品采集  22-23
    2.2.2 室内实验分析  23-29
    2.2.3 数据分析及处理  29-31
  2.3 技术路线  31-32
第三章土壤氮素形态和分布研究  32-50
  3.1 土壤氮素在不同土壤类型间的分布研究  34-40
    3.1.1 不同土壤类型土壤氮素动态变化  34-39
    3.1.2 不同土壤类型土壤氮素差异显著性分析  39-40
  3.2 土壤氮素在不同植被类型间的分布研究  40-44
    3.2.1 不同植被类型土壤氮素动态变化  40-43
    3.2.2 不同植被类型土壤氮素差异显著性分析  43-44
  3.3 不同连作年限棉田土壤氮素分布研究  44-47
  3.4 干旱区土壤不同形态氮素间的相关性分析  47-48
  3.5 小结  48-50
第四章干旱区土壤氮转化过程的特征分析  50-62
  4.1 土壤净硝化作用  50-52
    4.1.1 不同土壤类型净硝化作用  50-51
    4.1.2 不同植被类型土壤净硝化作用  51-52
    4.1.3 不同连作年限棉田土壤净硝化作用  52
  4.2 土壤总硝化-反硝化作用  52-57
    4.2.1 不同土壤类型总硝化-反硝化作用  53-54
    4.2.2 不同植被类型总硝化-反硝化作用  54-55
    4.2.3 不同连作棉田土壤总硝化-反硝化作用  55-57
  4.3 土壤矿化作用  57-58
  4.4 干旱区土壤氮不同转化过程间的相关性关系  58-59
  4.5 小结  59-62
第五章干旱区环境因子对土壤氮转化过程的影响  62-70
  5.1 干旱区土壤理化性质分析  62-63
  5.2 土壤理化性质对土壤氮转化过程的影响  63-68
    5.2.1 土壤理化性质与土壤氮素转化速率间的相关分析  63-65
    5.2.2 土壤净硝化速率影响因子的通径分析  65-68
  5.3 小结  68-70
第六章结论  70-75
  6.1 干旱区土壤不同形态氮素分布  70-72
    6.1.1 不同土壤类型氮素分布特征  70
    6.1.2 不同植被类型氮素分布特征  70-71
    6.1.3 不同连作棉田土壤氮素分布特征  71-72
  6.2 干旱区土壤氮转化过程特征分析  72-73
    6.2.1 土壤净硝化作用  72
    6.2.2 土壤总硝化-反硝化作用  72-73
    6.2.3 土壤矿化作用  73
  6.3 干旱区土壤氮转化过程影响因子分析  73-75
第七章展望  75-76
参考文献  76-84
致谢  84-86
在读期间发表论文  86

干旱区土壤氮转化过程及其影响因素研究-以艾比湖地区为例

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