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《沈阳农业大学》 2015年
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不同农作管理措施对东北地区农田土壤有机碳未来变化的模拟研究

李悦  
【摘要】:近百年来,全球气候正在发生以变暖为主要特征的显著变化,大气中的温室气体浓度增加是导致全球变暖的主要原因之一,研究与探索不同农作管理措施对东北农业土壤有机碳的影响,为东北地区高产高效低碳农业及可持续发展提供科学依据。不同农作管理措施能够影响土壤有机碳(soil organic carbon, SOC)的未来变化,该研究基于东北地区4个长期定位试验站点(黑龙江省哈尔滨站点、吉林省公主岭站点、吉林省德惠站点、辽宁省沈阳站点)的试验数据,用站点的实测作物产量和SOC双标准对DAYCENT模型进行校验。DAYCENT模型调整的相关参数包括作物参数、耕作方式参数、施肥参数、收获参数和有机肥参数等,在对所选试验站点的长期定位试验结果校验后,利用已校验的各项参数,对模型模拟情况进行验证,发现模型模拟值与实测值吻合良好,表明DAYCENT模型适用于这4个地区的作物产量和SOC模拟,可以较好地模拟SOC的动态变化。同时对影响模型模拟呢能力的参数进行敏感性分析,进而研究在未来气候变化情景下(RCP4.5),用校验了的DAYCENT模型对这4个站点在4种不同管理情景(施用化肥、增施有机肥、秸秆还田、免耕)下的SOC变化情况进行模拟。主要得出以下结果:(1) DAYCENT模型可以有效地模拟作物产量和土壤有机碳的动态变化,模型适应性较强,同时DAYCENT模型可用于模拟站点未来SOC的动态变化。(2)土壤碳库比例对土壤有机碳的影响作用从大到小为惰性库慢性库活性库,相对于其他两个碳库,惰性碳库比例的增加能显著增加土壤有机碳的含量。慢性库比例的变化和活性库比例的变化对土壤有机碳含量的影响差距较小,增加活性库的比例会减少土壤有机碳的含量。和温度、水分、养分等生态因子相比,土壤碳库比例对作物产量的作用不明显。(3)土壤质地对土壤有机质和作物产量影响显著。土壤粘粒、粉粒和砂粒的比例对增加土壤有机质含量的作用为沙粒粘粒粉粒。粘粒含量与有机碳含量呈正相关,砂粒含量与有机碳含量呈负相关,粘粒含量对土壤有机碳含量的影响更接近于沙粒。土壤质地影响土壤的通气性、水分状况和土壤容重,因此对作物的产量影响较明显。(4)作物的生产潜力参数是以月为单位计算作物的潜在生产量,对作物产量的影响非常明显,是作物产量的敏感参数。(5)对于哈尔滨站点,采用有机肥和氮磷钾化肥配施处理(MNPK)在短时间内使SOC升高较快,而从长远来看,配施低量有机肥与单施用化肥对SOC增加的斜率基本一致,但由于化肥和有机肥配施(MNPK)处理的初始SOC含量高,其SOC未来含量的绝对值也比较高。(6)对于德惠站点,虽然短时间内,免耕处理SOC低于常耕处理,但长期看来,免耕更有利于增加SOC,其SOC涨幅逐渐高于常耕处理,40年间相对增加了11.88%;(7)公主岭站点有机肥氮磷钾化肥配施和氮磷钾化肥结合秸秆还田措施较单施化肥可显著提高农田SOC。(8)沈阳站点的未来有机碳模拟发现,在单施化肥情况下,未来的42年内SOC呈略微下降趋势,相对降低2.83%,从长远看来,单施化肥并不能使该地区SOC增加,因此,可以考虑采用有机肥和氮磷钾化肥配施等措施来提高该地区的农田SOC。(9)在东北地区农田土壤管理方面,可通过合理的有机肥化肥配施、推广免耕和秸秆还田技术来固定土壤碳,最终达到提高土壤有机碳库和促进农业可持续发展的目标。
【学位授予单位】:沈阳农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:S153.6

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