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《华中农业大学》 2006年
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亚热带稻田土壤有机碳氮循环

刘守龙  
【摘要】:稻田在亚热带农业生态系统中占居主要地位,其土壤碳氮循环与积累具有显著的特点。系统地研究该区稻田生态系统土壤有机碳氮的演变、关键驱动机制并预测其变化趋势,对于稻田优化管理具有重要的意义。本研究以典型生态景观单元调查、长期定位监测结果和历史资料讨论了近30年来稻田土壤碳、氮积累的变化及其驱动机制;利用土壤有机碳循环模型(SCNC)预测了稻田土壤有机碳的演变趋势。主要结果如下: 1.亚热带稻田土壤有机碳氮积累量较高,但不同地区之间存在显著差异,平原湖区、低山区、丘陵区依次降低。地形是引起土壤有机碳、全氮区域差异的主要自然因子,耕作历史、种植制度、施肥水平也具有重要的影响。稻作显著提高了土壤碳氮的积累量(与旱地比较增加18%~65%)。随地形的不同,稻作对土壤碳氮积累的影响幅度存在明显差异。总体上,地形的复杂程度(相对高差、坡度)增加,稻田与旱地之间碳氮积累量差异也随之增加。 2.亚热带地区稻田土壤有机碳氮在过去近30年中呈明显的增加趋势,是CO_2循环的“汇”。2003年盘塘样区稻田土壤有机碳含量平均比分别1990年和1979年提高了16.8%和35.6%,其提高幅度明显高于其它利用方式。长期定位监测点结果也显示稻田土壤有机碳在13年(1991~2004)中提高10%~45%。与有机碳比较,全氮尽管也有所增加,但其积累速率较低。盘塘样区稻田及长期定位监测土壤全氮提高幅度仅为10%左右,且长期定位监测中土壤全氮1994年后基本呈平衡状态。种植制度的变更、施肥量的增加、新品种的选用所引起的作物生产力提高是近年来稻田土壤有机碳、氮素积累的主要原因。 3.亚热带地区稻田种植制度中,水田改为旱作(种植经济作物)后土壤有机碳氮积累量显著降低,单季中稻种植土壤碳氮含量显著低于双季稻。水稻.油菜,水稻-绿肥的种植方式下土壤有机碳、全氮与单季稻差异不明显,但对于土壤微生物生物量碳氮含量提高则具有重要的积极作用。目前,亚热带地区稻田种植方式具有多样化(双季稻改为水旱轮作或旱作种植经济作物等)或简单化(单季稻)的发展趋势,而这种趋势不利于土壤碳、氮的积累。为维持和提高亚热带稻田土壤肥力和有机碳积累,应合理的规划种植方式,增加有机肥的施用或采取其它措施。 4.随有机物质投入量的提高,稻田土壤有机碳氮积累速率呈提高趋势。长期定位试验显示,化肥施用仅在部分监测点对土壤有机碳的积累产生了促进作用。中量有机肥(LOM)施用后,土壤有机碳在17年内增加27.5%~87.2%。高量有机肥(HOM)施用则使土壤有机碳积累速率则明显高于中量有机肥。施肥对于土壤氮素积累的作用基本与有机碳一致。土壤微生物生物量也随有机物投入量的提高而增大。
【学位授予单位】:华中农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:S511

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