东北黑土区坡耕地土壤碳氮变化对侵蚀强度的响应研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Boogie
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
土壤侵蚀引起的土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)的变化降低了土壤功能,对气候调节起着决定性的作用。尽管许多研究已对SOC和TN与侵蚀响应进行了广泛研究,但很少有研究试图探讨土壤侵蚀对各种有机碳氮组分的影响,即粗颗粒、细颗粒和矿质态有机质(CPOM、FPOM和MAOM)中的碳或氮。本研究选择中国东北两个不同坡型(凸型坡和直型坡)和开垦年限(50年和≥100年)的黑土农田,采用137Cs示踪技术定量评估侵蚀,并结合传统统计学和地统计学方法分析了耕地坡面土壤侵蚀强度、土壤有机碳氮组分、颗粒组成及参数的空间变异特征,以及侵蚀对土壤有机碳氮组分、颗粒参数的响应。通过研究,有望为东北黑土区坡耕地土壤碳氮对侵蚀响应机理方面以及土壤侵蚀与碳氮源汇关系的评价和管理提供科学依据。主要结论如下:(1)凸型、直型耕地净年均侵蚀速率分别为3801.71和2810.09 t km-2a-1,总体均属于中度侵蚀级别。凸型耕地采样点中侵蚀点占比73.33%,其中极强烈和剧烈占比11.11%,主要集中在坡中段;直型耕地侵蚀点占比89.58%,其中强烈占比16.67%,主要集中在坡面东侧并呈现波动趋势。两块耕地的沉积区主要集中在坡脚,坡顶西侧零星分布。凸型、直型耕地年均侵蚀速率半方差函数的拟合曲线分别符合Gaussian和Spherical模型的变化趋势,分别在66.51和12.90 m变程范围内具有强烈的空间自相关性,主要受结构性因素影响。(2)两块耕地有机碳氮总量均能达到一级水平,组分含量及占比均为MAOM>FPOM>CPOM,属于中等变异。与未开垦地相比,凸型和直型耕地SOC分别下降13.58%(0.089 g kg-1a-1)和35.18%(0.116 g kg-1a-1),TN分别下降18.07%(0.010 g kg-1a-1)和22.48%(0.006 g kg-1a-1)。组分中CPOM的相对下降幅度更大,但MAOM的绝对降幅更为显著。耕地相应SOC组分与TN组分在空间分布上具有高度相似性,均在地势低洼区(即沉积区)发生富集,在侵蚀区表现为明显的低值分布特征,总体有机碳氮组分在空间分布上均表现为斑状和块状分布格局。耕地中SOC和TN总量半方差函数曲线拟合一致,在凸型和直型耕地中分别符合Guassian、Linear模型的变化趋势,组分CPOM-C主要受结构性因素影响,其他碳氮组分表现均有所差异。化学计量特征表现为未开垦地和凸型耕地SOC/TN显著大于直型耕地。组分中POM的C/N显著大于MAOM,而FPOM的C/N在未开垦、凸型和直型耕地依次显著递减。(3)与未开垦地有效粒径相比,两块耕地砂粒级显著降低,粉粒和黏粒级含量显著增加;中值粒径(D50)显著减小,比表面积(SSA)和分形维数(D)显著增大。与未开垦地最终粒径相比,砂粒(凸型耕地)、粉粒(直型耕地)显著降低、黏粒(两块耕地)显著增加;D50仅显著大于凸型耕地,SSA仅凸型耕地显著大于直型耕地,D无显著性变化。两块耕地分形维数(D)均表现为最终粒径>有效粒径,均处于较高的水准。未开垦地和耕地之间砂粒团聚率(ARsand)无显著性差异,耕地中粉粒团聚率(ARsilt)和黏粒团聚率(ARclay)显著增加。分散前后土壤颗粒及参数的空间分布发生显著的变化,分散后颗粒参数在空间分布上相对更均匀,仍具有一定的异质性,总体空间上表现为块状和斑状分布形态。两块耕地中土壤分散前、后颗粒及参数的最优半方差函数模型均发生变化(黏粒除外)。直型耕地中分散前颗粒参数均符合Spherical模型的变化趋势,其块基比均小于25%,主要受结构性因素影响。(4)在凸型和直型耕地中侵蚀造成的SOC损失中,侵蚀的贡献分别占69.54%和13.09%,TN分别为61.69%和27.05%。土壤侵蚀对凸型耕地中FPOM和MAOM等相对较细的组分的影响比直型耕地大。与未开垦土壤相比,侵蚀区和沉积区的多数SOC和TN组分均显示出损耗趋势。随着侵蚀量的增加,原位土壤MAOM的比例随着总侵蚀量的增加而逐渐增加,FPOM和CPOM的比例不断降低。凸型耕地侵蚀速率与所有颗粒参数之间关系均未达到显著水平,而直型耕地侵蚀速率与分散前、后颗粒参数关系较为显著。两块耕地颗粒参数在不同侵蚀级别下变化不大,就侵蚀和沉积区而言,也没有显著的差异。土壤侵蚀导致有机碳组分降低的总效应为-0.4892,低于分散前颗粒的直接效应(-0.5948),说明分散前颗粒是影响有机碳组分降低的主要因子,但土壤侵蚀的作用也不容忽视。土壤侵蚀(-0.222)、分散前颗粒(-0.3375)和团聚率(-0.673)对全氮组分的影响为直接负效应,表明团聚率是影响全氮组分降低直接主要因子。本研究阐明了东北黑土区不同坡型耕地土壤侵蚀、有机碳氮组分和颗粒参数空间变异规律,揭示了土壤侵蚀对有机碳氮组分及颗粒参数的影响机理。两块耕地土壤侵蚀依旧很严峻,对开垦年限较长但年均侵蚀较小的直型耕地而言,有机碳氮下降幅度更大但侵蚀的贡献较小;对开垦年限较短但年均侵蚀速率较大的凸型耕地而言,有机碳氮下降幅度更小但侵蚀的贡献作用较大。对组分而言,侵蚀对较细颗粒,例如细颗粒和矿质态有机碳氮的影响更大。由于耕作的存在,侵蚀对颗粒的影响较小、分选作用较弱。总体而言,有机碳氮组分在一定程度上均受土壤侵蚀的影响,影响程度与侵蚀强度和耕作(即微生物分解)有关。土壤侵蚀在侵蚀相对严重的条件下起着很大的作用,但耕作在侵蚀相对较低的条件下产生更大的影响。因此,在东北黑土区做好水土流失防治的同时,应加强肥力补充,实现黑土资源的可持续发展。
其他文献
在社会快速发展的进程中,古城文化街区的发展越来越得到人们的重视,同时也是发扬地域文化特色的传承地。作为城市中必不可少的公共环境设施,也越来越受到重视,它最能体现出城市的文明程度和文化品质,是展示城市历史文化的传播媒介。但从目前看来,处于古城的公共环境设施设计同质化现象普遍存在,设计产品通常仅能够满足简单的基本功能,却往往忽视了对于历史街区文化特色的体现,以及等其他诸多方面的等问题广泛存在。针对上述
学位
随着中国的城市建设重心从重“量”向重“质”转移,精细化治理城市空气污染成为了政府的一项重要工作内容。城市公园绿地作为城市生态系统的重要组成部分,能够有效地改善城市生态环境。为了最大化地发挥城市公园绿地提升空气质量的生态服务功能,探寻植被结构削减大气悬浮颗粒物的有效途径,本研究以北京、西安、宝鸡三个城市具有典型性的公园绿地为研究对象。通过研究样地卫星图像判读与实地调研相结合的方式,基于植被结构分类系
学位
公共服务公平性是城市可持续发展的重要要求,城市公园作为重要的公共资源,其分配应保障居民拥有平等享用的权利。城市公园是发生体力活动的重要场所,体力活动是预防慢性非传染性疾病的主要方式,确保居民平等享有城市公园促进体力活动的权利是城市公园提供公共服务的具象化表现与实际要求。本研究以陕西省咸阳市中心城区为例,提出了基于体力活动支持性的公园评价体系,选用了公园面积、公园可达性、公园活动设施三个维度构建公园
学位
海棠是我国著名的春季观赏树种,其叶片含有丰富的酚类活性物质。目前我国园林绿化中对海棠叶片的处理方式大多为燃烧或丢弃,探明海棠叶片中酚类物质的提取工艺及其抗氧化、抑菌和防锈病特性对于其生产种植、加工利用等具有重要意义。本研究以‘王族’海棠为试验材料,采用响应面法优化叶片酚类化合物的提取技术,通过高效液相色谱法对酚类化合物进行鉴定和定量分析,在此基础上,探究海棠叶片的体外抗氧化活性及其对食源性细菌的抑
学位
目的 探讨氦氖激光联合优质护理对鼻咽癌放疗患者放射性口腔黏膜炎的影响。方法 选取2020年8月至2021年7月在电子科技大学医学院附属绵阳医院(绵阳市中心医院)进行放疗后并发放射性口腔黏膜炎的98例患者为研究对象,将2020年8月至2021年1月入院的48例患者作为对照组,给予优质护理;将2021年2—7月入院的50例患者作为观察组,给予氦氖激光干预联合优质护理;比较两组干预后放射性口腔黏膜炎损伤
期刊
矮牵牛(Petunia hybrida)属于茄科(Solanaceae)碧冬茄属(Petunia)的一种多年生草本花卉。因其品种繁多,易于栽培等优点,观赏价值和经济价值较高;又因遗传转化容易、基因组测序完成、生命周期较短等优点,成为花卉性状及抗病机理研究的模式植物。在矮牵牛的生长发育过程中会伴随着各种类型病害的发生,尤其以灰霉病最为严重。然而,关于灰霉病的反应及相关分子机制的研究很少,这使得灰霉病
学位
目的 讨论早期护理干预对鼻咽癌放射性口腔黏膜炎的减轻效果。方法 入选50例接受放疗治疗鼻咽癌患者主要于2020年1月-2021年11月接受病情诊疗,将其随机分为对照组25例与研究组25例。入选患者均实施相同的放疗治疗方案,在此基础上对照组实施常规护理,研究组实施常规护理+早期护理干预,以放射性口腔黏膜炎发生情况、护理前后生活质量作为两组不同护理模式的评价指标。结果 两组无0级放射性口腔黏膜炎,研究
期刊
随着大面积的矿区开采和工业的发展,国内铅、锌污染问题日趋严重,对生物多样性和人类健康构成严重威胁。植物修复技术作为一种新兴的土壤修复技术,是现阶段最重要的土壤修复技术之一。蜀葵(Alcea rosea(Linn.)Cavan.)是锦葵科蜀葵属,花期长,花瓣大且花型和花色众多,观赏价值极高。生物量大,生长适应性强健,并且对土壤中单一重金属铅、锌胁迫有较强的耐受性。为选用蜀葵修复铅、锌污染土壤及EDT
学位
大气污染是我国城市环境面临的最严峻问题之一,场地尺度的污染防治面临着巨大压力。一些研究认为城市绿地对改善空气质量具有重要作用,然而也有部分研究提出了质疑,认为绿地植被加剧了空气污染。鉴于结论的不一致性,本研究开展绿色空间和灰色空间颗粒物浓度变化的对比分析。选择西安地区公园“丹枫园”和紧邻的“会展中心”广场作为研究对象,分别在绿地和广场设置三条垂直于道路的监测样带,每条样带长度为70m,以5m为间隔
学位
大学校园是广大学生群体日常学习生活、休闲娱乐的主要环境,其室外开放空间的舒适性直接影响了大学生们的生活质量与身心健康。人们对环境的感觉和舒适度与不同的感知因素有关,例如视觉舒适度、声舒适以及热舒适。然而研究单一感知因素对人类感觉或舒适度的影响难以准确地评估他们对环境的真实评价,因此有必要研究多感知因素对环境评价的综合影响。目前关于探究各感知因素的相互作用的研究较少,并且多集中在室内环境。而针对校园
学位