發(fā)布時間：2020-11-21 08:22

　　 土壤碳庫的變化嚴重影響著大氣CO_2濃度及全球氣候的變化。針對隴中黃土高原地區(qū)水土流失嚴重、土壤肥力水平低下、碳庫穩(wěn)定性極差等問題,為更好地、永久性的提高土壤肥力,提升土壤固碳減排的效果,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。通過布設在定西李家堡鎮(zhèn)的長期定位試驗:3種氮素(CN0、CN50、CN100)水平(不施氮,施氮50 kg·hm~(-2),施氮100 kg·hm~(-2))及其分別與生物質(zhì)炭(BN0、BN50、BN100)、秸稈(SN0、SN50、SN100)添加(共9個處理,種植兩年)和原位培養(yǎng)試驗:不同碳氮比(12、15、18、21、24、27、30)調(diào)控下秸稈、生物質(zhì)炭兩種有機物料添加(15個處理(CK、S12、S15、S18、S21、S24、S27、S30、B12、B15、B18、B21、B24、B27、B30),360 d,11個周期);探究其對隴中黃土高原旱作農(nóng)田土壤有機碳庫穩(wěn)定性的影響;通過測量土壤有機碳、活性有機碳組分、土壤腐殖質(zhì),利用方差分析和相關性分析等方法,探究碳氮添加及不同碳氮比調(diào)控下土壤有機碳及其各碳組分含量和其分布特征、影響機理、各組分間的轉(zhuǎn)化關系,為隴中黃土高原地區(qū)的土壤固碳減排提供方法支持,為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳穩(wěn)定、碳轉(zhuǎn)化機制提供一定的理論支持。研究結果如下:1.氮素添加下農(nóng)田土壤有機碳及其各碳組分的含量均有不同程度的提升,但沒有秸稈和生物質(zhì)炭效果顯著;相比于只施氮,碳氮共同添加對土壤有機碳及其組分的提升效果更顯著,且與碳氮添加量呈正相關;但就對土壤有機碳庫的穩(wěn)定性而言,單獨的氮素添加對土壤有機碳庫的穩(wěn)定性影響并不顯著,碳氮共同添加下效果更好。2.秸稈添加下農(nóng)田土壤有機碳及其各碳組分的含量均有不同程度的提升,尤其對土壤活性有機碳組分的提升最為顯著;相比于單施秸稈,秸稈與氮素共同添加對土壤有機碳及其組分的提升效果更顯著,且與碳氮添加量呈正相關;秸稈添加下顯著提升了微生物的活性,有利于土壤腐殖質(zhì)的更新,但就對土壤有機碳庫的穩(wěn)定性而言,常期條件下沒有生物質(zhì)炭添加下效果好。3.生物質(zhì)炭添加下農(nóng)田土壤有機碳及其各碳組分的含量均有不同程度的提升,尤其對土壤有機碳和腐殖質(zhì)碳含量的提升最為顯著;相比于單施生物質(zhì)炭,生物質(zhì)炭與氮素共同添加對土壤有機碳和腐殖質(zhì)碳含量的提升效果更顯著,且與碳氮添加量呈正相關;就對土壤有機碳庫的穩(wěn)定性而言,生物質(zhì)炭添加下效果最好。4.不同碳量的秸稈、生物質(zhì)炭添加在培養(yǎng)360 d后,土壤有機碳及其各碳組分的含量均有不同程度的提升,基本表現(xiàn)出隨著碳添加量增大含量越大的趨勢;秸稈添加下對于土壤活性碳組分含量的提升更顯著,生物質(zhì)炭添加對土壤有機碳和腐殖質(zhì)碳含量的提升更為顯著;秸稈添加下顯著提升了微生物的活性,有利于土壤腐殖質(zhì)的更新,而生物質(zhì)炭添加下隨著時間的延伸對土壤有機碳庫的穩(wěn)定性更好,且均與碳添加量呈正相關。綜上所述,無論是氮素、秸稈、生物質(zhì)炭還是氮素與秸稈、生物質(zhì)炭共同添加均不同程度提升土壤有機碳及其各碳組分的含量,秸稈、秸稈與氮素添加下對土壤活性有機碳含量的提升效果更好,生物質(zhì)炭、生物質(zhì)炭與氮素添加下對土壤有機碳和腐殖質(zhì)碳含量的提升更為顯著,各處理土壤有機碳及其各碳組分的含量基本表現(xiàn)為隨著土層的加深而降低;秸稈添加下顯著提升了微生物的活性,有利于土壤腐殖質(zhì)的更新,胡敏酸結構更加簡單,而生物質(zhì)炭添加下隨著時間的延伸對土壤有機碳庫的穩(wěn)定性更好,且均與碳添加量呈正相關。
【學位單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2020
【中圖分類】：S153.6
【部分圖文】：

碳氮添加對隴中黃土高原旱作農(nóng)田土壤有機碳庫穩(wěn)定性的影響-21-圖3-1氮素、秸稈、生物質(zhì)炭添加下土壤有機碳含量（g·kg-1）Figure3-1Soilorganiccarboncontentundernitrogen,straw,andbiocharcarbon表3-1為氮素、秸稈、生物質(zhì)炭添加對土壤有機碳（SOC）含量的效應，由表3-1可知，氮素、秸稈、生物質(zhì)炭在0~30cm土層均對土壤有機碳（SOC）含量具有顯著效應（P≤0.001），生物質(zhì)炭對土壤有機碳含量的效應最為顯著，依次為秸稈和氮素；而年份僅對0~5cm土層SOC含量具有顯著效應（P≤0.001）；氮素和秸稈的交互效應僅在5~10cm土層下表現(xiàn)為顯著水平（P≤0.01）；氮素和生物質(zhì)炭的交互效應除在10~30cm土層下在P≤0.01水平上表現(xiàn)為顯著效應外，在0~10cm土層均表現(xiàn)為極顯著水平（P≤0.001）；秸稈和年份的交互效應在0~5、10~30cm土層下均在P≤0.05水平上表現(xiàn)為顯著效應，5~10cm土層下在P≤0.01水平上表現(xiàn)為顯著效應；生物質(zhì)炭和年份的交互效應在0~10cm土層下在P≤0.001水平上表現(xiàn)為顯著效應，10~30cm土層下在P≤0.05水平上表現(xiàn)為顯著效應；氮素和年份的交互效應在0~30cm土層均表現(xiàn)為不顯著（P>0.05）。

碳氮添加對隴中黃土高原旱作農(nóng)田土壤有機碳庫穩(wěn)定性的影響-23-機碳含量14.9%、20.8%、27.0%、39.7%、33.2%、48.1%、60.7%。圖3-2氮素、秸稈、生物質(zhì)炭添加下土壤易氧化有機碳含量（g·kg-1）Figure3-2Contentofeasilyoxidizableorganiccarboninsoilundertheadditionofnitrogen,strawandbiocharcarbon表3-2為氮素、秸稈、生物質(zhì)炭添加對土壤易氧化有機碳（EOC）含量的效應，由表3-2可知，秸稈對土壤易氧化有機碳含量的效應最為顯著，依次為氮素和生物質(zhì)炭；氮素在0~30cm土層下均在P≤0.001水平上對土壤易氧化有機碳（EOC）含量具有顯著效應；秸稈在5~10cm土層下在P≤0.01水平上對土壤EOC含量具有顯著效應，在0~5、10~30cm土層下均在P≤0.001水平上對土壤EOC含量具有顯著效應，綜合來說，秸稈；生物質(zhì)炭僅對0~5、10~30cm土層土壤EOC含量具有顯著效應（P≤0.001）；年份僅對0~5cm土層土壤EOC含量具有顯著效應（P≤0.01）；氮素和秸稈的交互效應僅在0~5cm土層下表現(xiàn)為顯著水平（P≤0.001）；氮素和生物質(zhì)炭的交互效應、秸稈和年份的交互效應、生物質(zhì)炭和年份的交互效應、氮素和年份的交互效應在0~30cm土層下均表現(xiàn)為不顯著（P>0.05）。

碳氮添加對隴中黃土高原旱作農(nóng)田土壤有機碳庫穩(wěn)定性的影響-25-圖3-3氮素、秸稈、生物質(zhì)炭添加下土壤微生物量碳含量（mg·kg-1）Figure3-3Soilmicrobialbiomasscarboncontentwithnitrogen,straw,andbiocharcarbon表3-3為氮素、秸稈、生物質(zhì)炭添加對土壤微生物量碳（MBC）含量的效應，由表3-3可知，氮素、秸稈、生物質(zhì)炭、氮素和秸稈的交互效應均在0~30cm土層下P≤0.001水平上對土壤微生物量碳（MBC）含量具有顯著效應，其中，秸稈添加對土壤微生物量碳的效應最為顯著，依次為生物質(zhì)炭、氮素添加；年份僅對0~5、10~30cm土層土壤MBC含量具有顯著效應（P≤0.05）；氮素和生物質(zhì)炭的交互效應僅在0~10cm土層下表現(xiàn)為顯著水平（P≤0.001）；秸稈和年份的交互效應僅在0~10cm土層下表現(xiàn)為顯著水平（P≤0.05）；區(qū)組僅對0~30cm土層土壤MBC含量均無顯著效應（P>0.05）；生物質(zhì)炭和年份的交互效應、氮素和年份的交互效應在0~30cm土層下均表現(xiàn)為不顯著（P>0.05）。表3-3氮素、秸稈、生物質(zhì)炭添加對土壤微生物量碳含量的效應Table3-3Effectsofnitrogen,straw,andbiocharcarbononsoilmicrobialbiocharcarboncontent因子土層SoildepthFactors0—5cm5—10cm10—30cmnitrogen318.040***274.217***118.218***straw6273.516***4780.155***2385.648***biochar2919.556***1806.750***628.973***year4.090*0.168n.s.5.631*nitrogen×straw8.254***8.168***15.719***nitrogen×biochar31.526***41.876***1.883n.s.nitrogen×year0.190n.s.0.380n.s.0.756n.s.straw×year5.736*5.044*0.530n.s.biochar×year2.376n.s.0.104n.s.0.212n.s.
【參考文獻】

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本文編號：2892794