秸秆还田方式对土壤有机碳组分的影响

【摘要】：高黑炭含量是土壤肥沃的主要原因之一,秸秆还田能有效增加土壤黑炭的含量,对土壤有机碳组分及其含量有较大的的影响。本文通过分子标记法(BPCAs)、化学氧化法和燃烧差减法等三种土壤黑炭测定方法的比较,找到较好的黑炭测定方法,将其用于我国典型地带性土壤黑炭的测定,进而得出最佳的生物质炭测定方法,用于研究秸秆还田方式对土壤有机碳组分及其含量的影响。主要结果有： 1)三种方法测定的土壤黑炭含量存在一定的差异,总体来看,改进的分子标记方法测定的结果比较高,平均值的偏差也比较小,而燃烧法测定的结果比较低,平均值偏差比较大,氧化还原方法测定值介于二者之间。分子标记法能稳定且准确测定低温(300℃、500℃)制备的生物质炭含量,更适合测定低温下生成的生物质炭。 2)氧化还原法测定的我国20个典型地带性土壤黑炭含量为2.3-37.9g/kg,平均为16.4g/kg,变异系数为68.3%,与有机碳含量的平均百分比达到了85.4%,远超出土壤黑炭的含量范围,变异程度远大于BPCAs法。不同地区土壤黑炭平均含量从高到低依次为内蒙古多伦内蒙古锡林浩特黑龙江海伦海南三亚湖南长沙浙江衢州北京湖北武汉。 3)秸秆还田和炭化还田都能提高土壤微团聚体含量,而且都显著地提高了各级团聚体黑炭含量、有机碳含量和各级团聚体有机碳占总有机碳的比例,尤其是施用生物质炭的土壤,提高的幅度更大。不同的秸秆还田处理对各粒级团聚体中轻组和重组影响不大,而炭化还田显著增加了各粒级团聚体中轻组的重量,随着生物质炭添加量的增加,土壤大团聚体中轻组的含量随之增加,人为加入生物质炭含量和土壤大团聚体中轻组的质量呈显著正相关。此外,秸秆还田和炭化还田对不同粒级团聚体中重组和轻组的分子结构也有一定的影响。 【关键词】：土壤 秸秆还田 生物质炭 有机碳
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S153.6
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 黑炭的概念及含义9-10
• 1.3 土壤黑炭研究方法10-12
• 1.3.1 分子标记法10
• 1.3.2 化学氧化热解结合法10
• 1.3.3 显微镜法10-11
• 1.3.4 核磁方法11
• 1.3.5 红外光谱法11
• 1.3.6 燃烧差减法11
• 1.3.7 各种方法的比较11-12
• 1.4 秸秆还田12-13
• 1.4.1 秸秆产生量及其利用状况12-13
• 1.4.2 秸秆还田方式及其优缺点比较13
• 1.5 土壤有机碳组分13-16
• 1.5.1 土壤有机碳组分概述13-14
• 1.5.2 土壤团聚体有机碳分组方法14
• 1.5.3 土壤有机碳颗粒大小分组法14-15
• 1.5.4 土壤有机碳密度梯度离心分组方法15-16
• 1.6 研究不足与亟待解决的问题16
• 1.7 研究目标16
• 1.8 研究内容16-17
• 1.9 技术路线17-18
• 第二章 土壤黑炭含量测定方法的比较18-24
• 2.1 前言18
• 2.2 材料与方法18-20
• 2.2.1 土壤18
• 2.2.2 生物质炭制备18-19
• 2.2.3 生物质炭土壤制备19
• 2.2.4 土壤黑炭测定方法19-20
• 2.2.5 数据统计分析20
• 2.3. 结果分析与讨论20-23
• 2.3.1 燃烧法测定土壤黑炭20-21
• 2.3.2 三种方法测定土壤黑炭的含量和回收率21-22
• 2.3.3 土壤有机碳测定22-23
• 2.4 结论23-24
• 第三章 我国典型地带性土壤黑炭含量24-31
• 3.1 前言24
• 3.2 材料与方法24-26
• 3.2.1 土壤24-25
• 3.2.2 土壤基本理化性质测定25
• 3.2.3 分子标记法测定土壤黑炭25-26
• 3.2.4 化学氧化法测定土壤黑炭26
• 3.2.5 数据统计分析26
• 3.3 结果分析与讨论26-30
• 3.3.1 土壤基础性质26-27
• 3.3.2 分子标记法和氧化还原法测定的土壤黑炭含量比较27-28
• 3.3.3 土壤黑炭、总有机碳和土壤全氮的关系28-30
• 3.4 结论30-31
• 第四章 不同秸秆还田方式下土壤有机碳组分特征31-47
• 4.1 前言31-32
• 4.2 材料与方法32-34
• 4.2.1 试验地概况32
• 4.2.2 试验设计32-33
• 4.2.3 土壤水稳定性团聚体分离33
• 4.2.4 土壤轻组和重组有机碳组分分离33
• 4.2.5 土壤黑碳含量测定33-34
• 4.2.6 其它土壤性质测定34
• 4.2.7 统计分析34
• 4.3 结果与讨论34-46
• 4.3.1 水稳定性团聚体34-35
• 4.3.2 不同水稳定性团聚体有机碳含量35-36
• 4.3.3 不同水稳定性团聚体黑碳含量36-38
• 4.3.4 不同水稳定性团聚体轻组和重组组分38-39
• 4.3.5 不同水稳定性团聚体轻组和重组FTIR39-41
• 4.3.6 不同水稳定性团聚体轻组和重组热质联机分析41-46
• 4.4 结论46-47
• 4.4.1 秸秆还田对土壤水稳定性团聚体分布及有机碳的影响46
• 4.4.2 炭化还田对土壤水稳定性团聚体分布及有机碳的影响46-47
• 第五章 研究结论、创新点和展望47-48
• 5.1 研究结论47
• 5.2 创新点47-48
• 参考文献48-53
• 致谢53

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