近20年来水稻土有机碳变化——县级和村级尺度的研究
【摘要】：
土壤碳库为地球表层系统中最大的碳储库。土壤中的有机碳库对于温室效应与全球气候变化有着重要的控制作用。土壤有机碳库具有时空变异性，农业土壤中的变化是自然因素(气候、母质)和人为因素(施肥、耕作、管理)综合作用的结果。目前用于估计我国农业土壤碳库的较完整的资料为第二次土壤普查的数据。但第二次土壤普查至今已有20年，缺少完整的最近的土壤资料。而最近的有机碳资料一般通过全国化肥监测网的长期监测和GIS数据获得。水稻土是自然土壤在人为水耕熟化过程中形成的特殊人为湿地土壤，也是我国最重要的农业资源优势与特色。目前有资料表明，我国水稻土具有比旱地土壤较高的表土有机碳密度，且近20年来存在着升高的趋势。本论文主要研究基于不同年代水稻土土壤有机碳的详细资料，分析近20年来的变化趋势和驱动因素，为科学估计我国水稻土有机碳库变化和碳固定潜力的估计提供依据。
本文以我国长江以南的江苏和江西两省的水稻土进行研究，县级尺度的研究以太湖地区的宜兴市为例，村级尺度的研究以江西省上饶地区铅山县汪二乡港沿村和贵溪市塘湾镇上祝村和余江县洪湖乡板桥村三个自然村为例，研究水稻土有机碳的变化及其在不同农业管理措施下的变化。主要结果如下：
一．县域尺度水稻土有机碳库变化研究
1．宜兴市主要水稻土土壤有机碳的时间变化。尽管1981-1984年间的宜兴市水稻土有机碳含量仍处于下降状态，但1984年后的全市水稻土表土平均有机碳含量随年限的增长呈指数式递增。该市四种主要水稻土(乌泥土、黄泥土、白土、湖白土)近20年来其表土有机碳密度的增幅变化为：湖白土(-2.80t·C·hm~(-2))＜白土(10.36t·C·hm~(-2))＜乌泥土(13.65t·C-hm~(-2))＜黄泥土(14.97t·C·hm~(-2))。
2．近20年来宜兴市水稻土土壤有机碳含量总体增长的驱动因素。化肥的施用、秸秆还田措施以及轮作制度都有助于提高土壤有机碳的固定。县级尺度上不同人为利用因素，对土壤有机碳的贡献率不同，依次为：化肥施用＞稻麦耕作制转变为稻一冬闲耕作制＞秸秆还田。
3．有机碳和全氮含量存在一定的空间分异。总体表现为在0～30cm层段含量变率
近20年来水稻土有机碳变化一县级和村级尺度的研究
最大，30cin以下缓慢降低。根据《江苏省宜兴县土壤志》的分区，不同分区2002年
土壤有机碳含量为:低山区抒区太隔平原丘陵岗地沿湖读区;全氮含量为:低山
区抒区)丘陵岗地太隔平原沿湖读区。
二.村级尺度的水稻土有机碳变化研究
1.近20年来供试三个村的水稻土土壤有机碳和全氮含量都有所增加。通过
板桥村村级尺度水稻土有机碳的分析表明，土地流转行为，土地细碎化不利于土壤
有机碳的固定。不同的种植制度影响土壤有机碳的固定，种植绿肥对提高土壤有机碳
的作用较明显，而桔秆还田由于在当地还不普及，对提高土壤有机碳作用并不十分明
显。
2.农户采用的多年农作制度对土壤有机碳、全氮含量的变化有明显影响。双
季稻农作制下水稻土有机碳和全氮高于单季稻(在上祝村，土壤有机碳为双季稻
旱地单季稻;其他两个村都为双季稻单季稻旱地);全氮含量为:双季稻单季
稻旱地。其中水稻土有机碳含量明显地高于旱地土壤。
【关键词】：水稻土 有机碳 中小尺度 影响因素 碳固定 农业措施 【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：S158
【目录】：
- 摘要7-9
- ABSTRACT9-11
- 文献综述11-27
- 1 引言11
- 2 土壤碳固定及其重要性11-12
- 3 农业活动对土壤有机碳储量影响12-13
- 4 土壤有机碳固定的措施13-16
- 4.1 土地利用/土地覆被的改变13-14
- 4.2 合理的农业措施14-16
- 4.2.1 采取保护性耕作14
- 4.2.2 合理施肥14-15
- 4.2.3 灌溉管理15-16
- 4.2.4 合理轮作16
- 5 我国农业活动的特点与土壤有机碳的固定16-17
- 6 提高水稻土土壤有机碳固定的措施17-20
- 6.1 轮作制度18
- 6.2 施肥结构18-19
- 6.3 植稻期水分管理19
- 6.4 土壤耕作19-20
- 7 结语20
- 参考文献20-27
- 第一章 宜兴市水稻土有机碳和全氮的分布与变化27-37
- 1 引言27
- 2 研究地点27-28
- 3 研究方法28-30
- 3.1 样品采集28-29
- 3.2 样品分析29-30
- 3.3 统计分析30
- 4 结果与分析30-34
- 4.1 宜兴市域水稻土有机碳、全氮含量的空间差异30-32
- 4.1.1 不同类型水稻土土壤有机碳和全氮的剖面分布特征30-31
- 4.1.2 宜兴市市域内水稻土有机碳、全氮含量的空间差异31-32
- 4.2 宜兴市水稻土土壤有机碳、全氮含量的时间变化32-33
- 4.3 不同时期不同类型水稻土有机碳、全氮含量与碳密度碳储量的变化33-34
- 5 结论34-35
- 参考文献35-37
- 第二章 近20年宜兴市域水稻土有机碳变化的驱动因素37-44
- 1 引言37
- 2 研究地点37
- 3 研究方法37
- 4 结果与分析37-40
- 4.1 人为利用因素对水稻土有机碳固定的影响37-40
- 4.1.1 化肥施用37-39
- 4.1.2 秸秆还田39
- 4.1.3 轮作制度39-40
- 5 讨论40-42
- 5.1 人为利用因素对水稻土有机碳固定的贡献率40
- 5.2 关于水稻土碳固定容量40-42
- 参考文献42-44
- 第三章 村级尺度水稻土和旱地土壤耕层有机碳的变化44-52
- 1 引言44
- 2 试验材料与方法44-46
- 2.1 材料44-45
- 2.1.1 供试土壤44-45
- 2.1.2 研究方案45
- 2.2 样品分析45
- 2.2.1 土壤有机碳、全氮、全硫的分析45
- 2.2.2 土壤速效磷45
- 2.2.3 土壤速效钾45
- 2.2.4 土粒粒径分析45
- 2.3 统计分析45-46
- 3 结果与分析46-50
- 3.1 不同村级不同种植制度土壤有机碳、全氮的含量46-49
- 3.1.1 水稻土与旱地土壤有机碳含量的差异47-48
- 3.1.2 不同村水稻土土壤有机碳含量的分异48
- 3.1.3 种植双季稻和单季稻土壤有机碳含量的差异48-49
- 3.2 不同肥力水稻土土壤有机碳、全氮含量20年尺度的变化49
- 3.3 水稻土土壤有机碳含量与水稻产量的关系49-50
- 4 结论50
- 参考文献50-52
- 第四章 农户经营行为对水稻土有机碳变化的影响--以江西省余江县洪湖乡板桥村为例52-60
- 1 引言52
- 2 试验材料与方法52-53
- 2.1 供试土壤52-53
- 2.1.1 自然环境状况52-53
- 2.2.2 调查方法53
- 2.2 样品分析同第三章53
- 2.3 统计分析53
- 3 结果与分析53-58
- 3.1 20年来板桥村不同农户耕层土壤养分的变化53-54
- 3.2 农户行为对土壤有机碳变化的影响分析54-58
- 3.2.1 土地细碎化54-55
- 3.2.2 土地流转行为55-56
- 3.2.3 农户种植制度56
- 3.2.4 施肥56-57
- 3.2.5 秸秆还田57-58
- 4 小结58
- 参考文献58-60
- 全文结论60-61
- 致谢61
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