【摘要】：秸稈還田后作物殘體的分解轉化是農田生態系統碳循環及養分周轉平衡的一個至關重要環節。探明秸稈在土壤中的分解轉化特征及其影響因素不僅對全球變暖背景下的土壤固碳研究具有重要意義,也可以為秸稈還田下的土壤養分管理提供參考依據。本文通過室內培養試驗研究了不同部位玉米秸稈的化學性質(C/N、木質素含量)和土壤質地對黑土區土壤CO2排放和微生物量的影響;并基于秸稈還田的野外控制實驗,研究了常規育種下兩個玉米品種(先玉335和良玉99)秸稈在不同還田方式(覆蓋地表、填埋入土)下的分解情況及其對農田黑土碳氮組分、CO2排放的影響。室內培養實驗發現:不同植株部位玉米秸稈的C/N、木質素含量等有較大差異,其分解的難易程度也不同。玉米根和莖頂部秸稈具有較高的C/N或木質素含量,相對較難分解,還田后其CO2排放、激發效應和微生物量均顯著小于莖下部和葉。秸稈的木質素和氮含量均會對它的分解和CO2排放產生影響。木質素/N比木質素含量、C/N等更好地說明秸稈分解和CO2排放的差異。除玉米葉外,添加秸稈其他部位的黏壤土在培養期間的CO2排放速率、CO2累積排放量和激發效應均顯著大于對應的砂壤土。黏粒保護的作用不是兩種土壤中秸稈分解差異的主要原因,土壤中的有效氮等營養物質可能是植物殘體分解的限制因素。砂壤土中微生物量增加的幅度比黏壤土中微生物量增加的幅度大,而總溶解性氮含量小于黏壤土。與黏壤土相比,在砂壤土中實施秸稈還田更有利于土壤碳固存、微生物量保持和氮保存。野外控制實驗顯示:常規育種下不同品種玉米秸稈的化學組成存在明顯差異,在黑土中分解的難易程度和固碳效果也不同。先玉335玉米秸稈具有較高C/N、aryl類碳含量和較低的N-alkyl和carbonyl類碳含量,相對較難分解,具有比良玉99秸稈更高的殘留率和固碳量。所以,可以考慮通過選擇或者培育合適玉米品種來提高玉米秸稈還田的固碳效果。還田方式對土壤水熱條件、秸稈分解、土壤碳氮組分等均有十分顯著的影響。覆蓋還田條件下玉米秸稈的分解速率較慢,具有比翻埋還田下秸稈更高的殘留率、C/N和更低的含氮量。秸稈覆蓋還田還促進了原有土壤有機碳的分解、影響了土壤的碳氮組分。覆蓋還田下的土壤有機碳、全氮、MBC、TDN含量均顯著小于秸稈秸稈翻埋。忽略地表秸稈殘留量,可能低估了免耕對農田黑土有機碳的固碳數量,需要結合秸稈殘留量和土壤有機碳儲量變化兩方面內容,進一步全面評價保護性耕作(特別是免耕)對農田黑土有機碳的固碳效果的影響。 【關鍵詞】：秸稈化學組成 玉米品種 還田方式 土壤固碳 秸稈腐解 土壤質地 土壤微生物量 13C固體核磁共振
【學位授予單位】：中國科學院研究生院（東北地理與農業生態研究所）
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S141.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-23
• 1.1 引言12-14
• 1.2 玉米秸稈的化學組成研究14-15
• 1.3 秸稈化學組成對植物殘體分解及有機碳固定的影響15-19
• 1.3.1 秸稈C/N對植物殘體分解的影響15
• 1.3.2 秸稈木質素對植物殘體分解的影響15-17
• 1.3.4 秸稈化學組成對土壤有機質及微生物的影響17-18
• 1.3.5 13~C核磁共振在秸稈腐解研究中的應用18-19
• 1.4 土壤質地對秸稈分解的影響19
• 1.5 還田方式對秸稈分解的影響19-20
• 1.6 論文研究的切入點與思路20-21
• 1.7 論文的研究內容與研究目標21-23
• 1.7.1 論文的主要研究內容21-22
• 1.7.2 研究目標22-23
• 第二章 不同植株部位玉米秸稈對兩種質地黑土CO_2 排放及微生物量的影響23-38
• 2.1 引言23-24
• 2.2 材料與方法24-27
• 2.2.1 土壤與作物24-25
• 2.2.2 培養實驗設計25
• 2.2.3 測定項目與方法25-26
• 2.2.4 數據處理與統計分析26-27
• 2.3 結果27-33
• 2.3.1 秸稈的化學組成27-28
• 2.3.2 土壤的CO_2 排放28-30
• 2.3.3 激發效應與秸稈化學組成的關系30-32
• 2.3.4 土壤微生物量和TDN含量32-33
• 2.4 討論33-37
• 2.4.1 秸稈類型對兩種質地土壤CO_2 排放的影響33-35
• 2.4.2 秸稈化學屬性與兩種質地土壤激發效應的關系35
• 2.4.3 秸稈類型對兩種質地土壤微生物量和TDN含量的影響35-37
• 2.4.4 對玉米秸稈還田實施與管理的探討37
• 2.5 小結37-38
• 章節過渡38-39
• 第三章 玉米品種和還田方式對農田黑土CO_2 排放及碳氮組分的影響39-54
• 3.1 引言39-40
• 3.2 材料與方法40-43
• 3.2.1 實驗地點與秸稈40
• 3.2.2 實驗設計40-41
• 3.2.3 測定項目與方法41-43
• 3.2.4 數據處理與統計分析43
• 3.3 結果43-49
• 3.3.1 秸稈的化學組成43-44
• 3.3.2 土壤的水熱條件44-45
• 3.3.3 土壤的CO_2 排放量45-47
• 3.3.4 秸稈殘留率及其碳氮含量47-48
• 3.3.5 土壤碳氮組分48-49
• 3.4 討論49-53
• 3.4.1 玉米品種和還田方式對土壤水熱條件的影響49
• 3.4.2 玉米品種和還田方式對土壤CO_2 排放的影響49-50
• 3.4.3 玉米品種和還田方式對秸稈碳氮含量及殘留率的影響50-51
• 3.4.4 玉米品種和還田方式對土壤碳氮組分的影響51-52
• 3.4.5 玉米秸稈還田后的固碳效果及供氮潛力52-53
• 3.5 小結53-54
• 第四章 結論與展望54-57
• 4.1 主要結論54-55
• 4.2 研究的創新點55
• 4.3 研究不足與展望55-57
• 4.3.1 研究中存在的不足55-56
• 4.3.2 研究展望56-57
• 參考文獻57-70
• 附錄70-72
• 致謝72-73

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