不同温湿度条件下土壤有机质和秸秆分解规律与模拟

【摘要】： 本文通过小麦秸秆和风干土样在不同温度、湿度和土壤碳氮比条件下的混合培养，模拟秸秆还田条件下土壤有机质和秸秆分解。测定秸秆和土壤有机质分解过程中CO_2释放量、土壤微生物量和土壤无机氮含量变化，探讨土壤有机质和秸秆分解的规律。应用现有模型，解释试验结论，获取模型参数，分析模型参数敏感性，为更好地模拟土壤碳氮循环提供参考。 主要结论如下： 温度和湿度影响土壤有机质和秸秆分解，培养83天，温度35℃和土壤相对含水量100％条件下，50％的秸秆碳分解，形成CO_2释放；土壤有机质分解CO_2累计释放量达893.5mg kg~(-1)。土壤相对含水量在30％-100％之间，温度在15℃-35℃之间，温湿度效应是正效应。培养初期土壤微生物量迅速增加，土壤有机质分解，形成的土壤微生物量碳最大为453.3mgkg~(-1)，加入秸秆处理最大微生物量可达800mgkg~(-1)以上。小麦秸秆分解固持无机氮，培养末净矿化氮仍达-8mgkg~(-1)。土壤有机质分解，土壤无机氮增加，培养期间土壤有机氮最大矿化量达37.1mgkg~(-1)。 土壤有机质和秸秆分解的温度、湿度效应函数。采用Johnsson等(1987)提出的温度效应函数，小麦秸秆分解的Q_(10)为1.23。土壤有机质分解的Q_(10)为1.34。且小麦秸秆分解的温度效应采用该函数优于土壤有机质。土壤有机质分解的温度效应采用Gaussian函数，能够更好地描述温度对土壤有机质分解的影响。小麦秸秆分解的湿度效应适于采用Quemada等(1997)提出的函数。土壤有机质分解湿度效应适于采用Johnsson等(1987)提出的函数。 施用氮肥影响土壤有机质和秸秆分解的氮素转化。施用氮肥形成的土壤微生物碳氮比降低，土壤微生物氮含量增加，肥料氮被固持到土壤微生物体。本文试验中施肥后最大固持纯氮达16.8mg kg~(-1)，约为加入氮肥的1／3；同时秸秆还田，固持的无机氮达30.0mg kg~(-1)。本文试验结果表明，施用氮肥对土壤有机质和秸秆分解释放的CO_2量没有显著影响，施用氮肥显著增加土壤微生物固持无机氮数量。 土壤有机质和秸秆分解的模拟。借鉴现有模型分析小麦秸秆和土壤有机质分解，单组分一级动力学模型可以较好地拟合试验数据；双组分模型具有更好的拟合精度。借鉴Nicolardot等(2001)提出的模型，模拟土壤有机质和秸秆分解，能够解释和模拟试验结论，如施用氮肥后土壤对肥料氮的固持、秸秆分解对土壤无机氮的固持、土壤供氮特性与土壤微生物周转的相关性等。参数敏感性分析表明土壤有机质和秸秆分解过程中，土壤氮素转化对土壤微生物碳氮比敏感，土壤供氮能力对于土壤微生物分解速率敏感。 【关键词】：小麦秸秆 土壤有机质 分解 模拟
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：S158
【目录】：

• 第一章 绪论6-13
• 1.1 问题的提出和研究意义6
• 1.2 国内外研究现状6-11
• 1.3 研究内容和技术路线11-13
• 第二章 材料与方法13-15
• 2.1 试验材料13
• 2.2 实验处理和布置13
• 2.3 观察项目和方法13-15
• 第三章 土壤有机质和秸秆的分解规律15-26
• 3.1 土壤有机质分解及影响因素15-19
• 3.2 小麦秸秆分解及影响因素19-23
• 3.3 秸秆还田和土壤碳氮平衡23-24
• 3.4 本章小结24-26
• 第四章 土壤有机质和秸秆分解的模拟26-37
• 4.1 土壤有机质和小麦秸秆分解的温度和湿度效应函数26-28
• 4.2 小麦秸秆分解的碳氮模拟28-32
• 4.3 土壤有机质分解的碳氮模拟32-35
• 4.4 本章小结35-37
• 第五章 结论与展望37-39
• 5.1 研究结论37-38
• 5.2 研究展望38-39
• 参考文献39-42
• 致谢42
• 个人简历42

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