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农牧交错带天然草地开垦后不同开垦年限对土壤特性、CH_4吸收和N_2O排放的影响研究

作　者: 赵江红
导　师: 焦燕
学　校: 内蒙古师范大学
专　业: 环境科学
关键词: 天然草地开垦年限土壤理化性质 N2O排放 CH4吸收
分类号: X144
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文选择位于内蒙古东部农牧交错带锡盟太仆寺旗的天然草地和邻近的6个不同开垦年限的农田样地(垦殖年限为5年,10年,15年,20年,35年和50年)作为研究对象。研究了农牧交错带天然草地转变为农田后,开垦年限对土壤理化特性的影响。此外,还选取了天然草地和开垦5年、10年、50年的农田这4个研究样地,利用静态暗箱法,对其土壤CH4吸收和N2O排放的季节动态变化进行野外观测试验,旨在探索天然草地转化为农田后开垦年限对土壤CH4吸收和N2O排放的影响。并在野外观测试验的基础上,通过室内培养实验,探讨了内蒙古锡盟太仆寺旗典型草原转变为农田后,在相同的水分温度条件下,不同开垦年限下(5年、10年、15年、20年、35年、50年)农田土壤的理化特性对土壤CH4吸收和N2O排放的影响。本研究旨在为农牧交错带土地的合理利用、综合评价草地土壤的质量和肥力状况、制定土壤中温室气体排放减缓措施等提供科学依据。主要研究结果如下:1.天然草地转变为农田后,在0-30cm土层中,土壤的有机碳含量、全氮含量、速效钾含量、水溶性碳含量、pH值和粘粒含量均随农田开垦年限的延长而降低;而土壤砂粒含量和土壤的容重随农田开垦年限的增加而显著增加。这表明开垦年限越长越易导致土壤养分的缺乏和土壤的酸化和沙化。2.天然草地转变为农田后,增强了土壤吸收CH4的能力,土壤对CH4的吸收量随开垦年限的增加而降低;而天然草地转变为农田后,开垦5年降低了土壤N2O的排放能力,开垦10年、50年增加了土壤N2O的排放能力。3.野外观测实验表明,土壤的温度和水分含量是影响CH4吸收的主要因子,土壤的硝态氮含量和水分含量是影响N2O排放的主要因素;土壤细菌数量对天然草地N2O的排放有明显影响,土壤微生物生物量氮含量对开垦10年、50年农田N2O的排放通量影响显著。4.培养试验表明,在温度水分相同的条件下,天然草地转变为农田后低了土壤吸收CH4和排放N2O的能力,CH4的吸收量和N2O的排放量随开垦年限的增加呈现降低趋势。单因子相关分析表明:土壤有机碳含量、全氮含量、速效钾含量、水溶性碳含量、砂粒含量以及pH值是土壤吸收CH4的主要影响因素;土壤有机碳含量、全氮含量是影响土壤N2O排放的主要因子。

全文目录

中文摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
1 绪论  12-17
  1.1 研究背景与意义  12-13
    1.1.1 研究背景  12-13
    1.1.2 研究意义  13
  1.2 国内外研究现状  13-17
    1.2.1 农垦对草地土壤理化性质影响研究进展  14
    1.2.2 草地温室气体研究进展  14-17
2 试验材料与方法  17-21
  2.1 研究区域概况  17
  2.2 研究样地的选择  17-18
  2.3 样品的采集与制备  18-19
    2.3.1 土样的采集与制备  18
    2.3.2 气样的采集与测定  18-19
  2.4 试验方法  19-20
    2.4.1 土壤理化性质的测定  19
    2.4.2 土壤微生物的测定  19
    2.4.3 土壤培养试验方法  19-20
      2.4.3.1 CH_4 的培养实验  19-20
      2.4.3.2 N_2O 的培养实验  20
  2.5 数据处理方法  20-21
3 天然草地转化为农田后开垦年限对土壤特性的影响  21-29
  3.1 结果与分析  21-26
    3.1.1 不同农垦年限对土壤有机碳和全氮的影响  21-22
    3.1.2 不同农垦年限对土壤速效钾和有效磷的影响  22
    3.1.3 不同农垦年限对土壤水溶性有机碳的影响  22-24
    3.1.4 不同农垦年限对土壤pH 的影响  24
    3.1.5 不同农垦年限对土壤容重的影响  24
    3.1.6 不同农垦年限对土壤质地的影响  24-26
    3.1.7 土壤理化特性各指标间的相关性  26
  3.2 本章讨论  26-28
  3.3 本章结论  28-29
4 天然草地转化为农田后开垦年限对CH_4 吸收、N_2O 排放的影响  29-43
  4.1 结果与分析  29-33
    4.1.1 不同农垦年限下作物生长季土壤CH_4 吸收和N_2O 排放特征  29-32
      4.1.1.1 不同农垦年限下作物生长季土壤CH_4 的吸收特征  29-31
      4.1.1.2 不同农垦年限下作物生长季土壤N_2O 的排放特征  31-32
    4.1.2 不同农垦年限下作物生长季土壤CH_4 吸收和N_2O 排放的变化  32-33
      4.1.2.1 不同农垦年限下作物生长季土壤CH_4 吸收的变化  32
      4.1.2.2 不同农垦年限下作物生长季土壤N_2O 排放的变化  32-33
  4.2 不同开垦年限下土壤CH_4 吸收和N_2O 排放的影响因素  33-41
    4.2.1 土壤温度、含水量对CH_4 吸收和N_2O 排放的影响  33-36
      4.2.1.1 土壤温度、含水量对CH_4 吸收的影响  33-35
      4.2.1.2 土壤温度、含水量对N_2O 排放的影响  35-36
    4.2.2 土壤理化性质对CH_4 吸收和N_2O 排放的影响  36-39
      4.2.2.1 土壤理化性质对CH_4 吸收的影响  36-38
      4.2.2.2 土壤理化性质对N_2O 排放的影响  38-39
    4.2.3 微生物生物量对CH_4 吸收和N_2O 排放的影响  39-41
      4.2.3.1 微生物生物量对CH_4 吸收的影响  39-40
      4.2.3.2 微生物生物量对N_2O 排放的影响  40-41
    4.2.4 生物量对CH_4 吸收和N_2O 排放的影响  41
  4.3 本章讨论  41-42
  4.4 本章结论  42-43
5 不同开垦年限下土壤特性对CH_4 吸收、N_2O 排放的影响  43-51
  5.1 结果与分析  43-49
    5.1.1 不同农垦年限下土壤CH_4 吸收和N_2O 排放的特征  43-45
      5.1.1.1 不同农垦年限下土壤CH_4 的吸收特征  43-44
      5.1.1.2 不同农垦年限下土壤N_2O 的排放特征  44-45
    5.1.2 不同农垦年限下土壤CH_4 吸收和N_2O 排放的变化  45-46
      5.1.2.1 不同农垦年限下土壤CH_4 的吸收变化  45-46
      5.1.2.2 不同农垦年限下土壤N_2O 的排放变化  46
    5.1.3 不同农垦年限下土壤理化特性与CH_4 吸收和N_2O 排放的关系  46-49
      5.1.3.1 CH_4 吸收与土壤理化性质的关系  46-48
      5.1.3.2 N_2O 排放与土壤理化性质的关系  48-49
  5.2 本章讨论  49-50
  5.3 本章结论  50-51
6 结论  51-52
参考文献  52-58
致谢  58-59
研究生期间发表的学术论文目录  59

农牧交错带天然草地开垦后不同开垦年限对土壤特性、CH_4吸收和N_2O排放的影响研究

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