紫色水稻土有机碳的主要影响因素研究

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紫色水稻土是西南地区重要的土壤资源,以往的研究多集中在施肥、耕作制度等对其肥力的研究上,本论文在总结前人研究基础上,围绕影响紫色水稻土有机碳的主要因素,研究了不同温度、水分、发生型及耕作方式下紫色水稻土有机碳的变化及固定机制,从有机碳的含量及组分形态入手,阐明了环境因素和人为因素对紫色水稻土有机碳的影响,得到了以下结果:1紫色水稻土有机碳矿化量随温度升高而增大。62d实验室培养下,有机碳累积矿化量在28℃条件下为66.79mg/kg,在40℃条件下为86.99mg/kg,差异达到极显著水平。培养土壤有机碳在两种温度下矿化量均存在明显的阶段性特征,培养前期(0~40d)温度升高明显促进有机碳的分解,而后20d左右的培养时段内,温度升高并未明显促进有机碳的分解。应用范霍夫方程拟合温度升高对有机碳矿化速率的影响,结果表明,紫色水稻土的Q10系数在1.1~1.2间,升温对有机碳分解的影响不显著。运用一级动力学方程对不同温度下有机碳随时间变化的累积矿化量进行拟合,结果表明28℃条件下,植物残体分解速率常数(k)大小顺序为蚕豆秸秆>水稻秸秆>玉米秸秆,40℃条件下则为水稻秸秆>蚕豆秸秆>玉米秸秆。2紫色水稻土有机碳的矿化速率在培养30d后基本达到稳定,好气条件下有机碳的累积矿化量高于淹水条件,且差异达到极显著水平。用一级动力学方程对植物残体的矿化速率进行拟合表明,在好气条件下,植物残体的分解速率常数(k)为蚕豆秸秆>玉米秸秆>水稻秸秆,而淹水条件下则为水稻秸秆>蚕豆秸秆>玉米秸秆。水分状况和植物残体化学组分的差异影响了紫色水稻土中有机碳的动态变化,最终导致了碳累积矿化量的差异。3四种紫色水稻土有机碳含量均随土层深度增加而降低。0~40cm土层有机碳含量顺序为:潜育型水稻土>渗育型水稻土>淹育型水稻土>潴育型水稻土。土壤微生物生物量碳和易氧化碳含量均随土壤深度增加而减小,土壤水溶性有机碳含量在不同类型水稻土中均以0~20cm表层含量最高,随着剖面加深,渗育型、淹育型和潜育型水稻土中水溶性有机碳含量都平稳下降,潴育型水稻土水溶性有机碳含量则是先下降后又上升。对土壤总有机碳量与各活性碳以及各活性碳之间的相关分析表明,土壤总有机碳含量与易氧化碳间相关性达极显著水平,与微生物生物量碳和水溶性有机碳间相关性不显著。微生物生物量碳、易氧化碳和水溶性有机碳两两间存在显著或极显著相关关系。除淹育型水稻土以0.25-2mm粒组为主外,其余水稻土均是>2mm粒级土壤所占比例最大,达40%以上。不同类型紫色水稻土土壤各级团聚体有机碳含量不同,其大小因土壤类型和土层深度而异。将各级团聚体百分含量与其对应土壤有机碳含量做相关分析,结果表明随着有机碳含量增加,>2mm团聚体含量也随之增加,呈极显著正相关关系;而<2mm团聚体含量随之减少,其中<0.25mm微团聚体数量同有机碳含量间呈显著负相关关系。4不同耕作方式下紫色水稻土总有机碳含量随深度增加而降低,且各处理不同深度土壤有机碳含量差异明显。耕作方式对土壤团聚体粒组的分异影响最显著。各处理均以<0.053mm粒级粘粒为主,其次为0.053~0.25mm粒级,>0.25mm粒级团聚体所占数量不到15%。土壤团聚体有机碳含量各处理均呈单峰分布,0.25~2mm粒级有机碳含量较高(40~60cm深度除外)。土壤微生物生物量碳含量在四种耕作方式下均随土壤深度增加而减小,免耕及少耕的耕作方式明显提高了土壤中微生物生物量碳的含量。垄作免耕和垄作翻耕处理中易氧化碳含量随土层深度下降而降低;常规平作在0~40cm深度易氧化碳含量随深度下降而降低,但在40~60cm土层有略有上升;水旱轮作处理则表现为先增加后减小,10~20cm土层出现峰值。各处理水溶性有机碳含量在0~30cm土层大小顺序为:垄作翻耕>垄作免耕>常规平作>水旱轮作;30cm以下则以常规平作处理水溶性有机碳含量最大。对土壤总有机碳量与各活性碳及各活性碳之间进行相关分析,结果表明总有机碳含量与各活性碳组分以及各活性碳组分间均为极显著正相关关系。
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