【畢業(yè)學(xué)位論文】（Word原稿）長(zhǎng)期施肥條件下黑土有機(jī)碳庫(kù)和氮庫(kù)變化研究植物營(yíng)養(yǎng)碩士論文

密級(jí)： 論文編號(hào)： 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 碩士學(xué)位論文 長(zhǎng)期施肥條件下黑土有機(jī)碳庫(kù)和氮庫(kù)變化研究 of of of I 摘 要 研究長(zhǎng)期施肥條件下農(nóng)田黑土有機(jī)碳庫(kù)與氮庫(kù)的變化動(dòng)態(tài)，對(duì)我國(guó)黑土區(qū)的生態(tài)保護(hù)和合理開(kāi)發(fā)利用具有重要意義。本研究以“國(guó)家黑土肥力和肥料效益長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)基地”為平臺(tái) (19892004 年 )，系統(tǒng)分析了長(zhǎng)期施肥對(duì)黑土有機(jī)碳庫(kù)、氮庫(kù)以及玉米產(chǎn) 量的影響。主要結(jié)果及結(jié)論如下： 機(jī)肥配施 肥可以顯著增加土壤總有機(jī)碳庫(kù)容。有機(jī)肥配施 肥 2004 年土壤總有機(jī)碳較 1989 年的分別增加 荒和秸稈配合 壤總有機(jī)碳增加 年遞增率為 施氮肥和不施肥土壤總有機(jī)碳有所下降，降幅為 不同施肥土壤總有機(jī)碳差異均達(dá)到了顯著或極顯著水平，長(zhǎng)期施肥 15 年后土壤總有機(jī)碳庫(kù)大小順序?yàn)?1+ 荒、秸稈 N、 機(jī)肥配施 肥土壤腐殖酸碳比試驗(yàn)初增加了 其中胡敏酸碳年遞增率為 荒和秸稈配施 加 單施化肥和無(wú) 肥區(qū)增幅為 有機(jī)肥配合 肥土壤胡敏素碳較不施肥增加 其中 1+ 年遞增率為 施化肥、秸稈 撂荒區(qū)，胡敏素碳隨時(shí)間先降后升，長(zhǎng)期施肥 15 年后土壤胡敏素碳庫(kù)大小順序?yàn)?1+1+ 荒 、秸稈 。 有機(jī)肥配施 鉀及氮磷鉀化肥和撂荒土壤：胡敏酸碳 /腐殖酸碳比值上升，富里酸碳 /腐殖酸碳比值下降； 秸稈配合 施氮和無(wú)肥區(qū)土壤， 胡敏酸碳 /腐殖酸碳比值下降，富里酸碳 /腐殖酸碳的比值上升， 胡敏素碳 /腐殖酸碳比值有升有降。 機(jī)肥配合 肥，土壤全氮和有效氮 (2004 年 )較試驗(yàn)初增加 其中 理土壤全氮年遞增 施化肥和秸稈配合 肥，土壤全氮含量年際間有所降低， 2004 年各處理間由高到低的順序?yàn)椋?1+ 荒 秸稈 N；土壤有效氮 (2004 年 )均效試驗(yàn)初有所增加，處理間由高到低的順序?yàn)椋?1+ 稈K、 N、撂荒、 有機(jī)肥配施 秸稈配合 米產(chǎn)量 (2004 年 )是無(wú)肥區(qū) ( 多、百粒重和穗粒數(shù)分別較無(wú)肥區(qū)增加 單施 N 肥產(chǎn)量 (1990均值 )是無(wú)肥區(qū) 1 倍多； 肥配施優(yōu)于單施氮肥，增產(chǎn) 18%。 2004年 產(chǎn)量由高到低的順序?yàn)?： 1+ 稈 綜合以上研究結(jié)果認(rèn)為，黑土 15 年長(zhǎng)期不同施肥條件下，不均衡施肥 (N、 )既不 利于高產(chǎn)，也不利于土有機(jī)碳庫(kù)及氮庫(kù)的累積，培肥效果差；均衡施用化肥 (能夠維持較高的作物產(chǎn)量，土壤有機(jī)碳庫(kù)和氮庫(kù)與試驗(yàn)初相比變化不大；有機(jī)肥配施 僅作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，而且土壤總有機(jī)碳庫(kù)、腐殖酸碳庫(kù)及氮庫(kù)持續(xù)上升，是黑土持續(xù)利用的最佳施肥模式。 關(guān)鍵詞 黑土 有機(jī)碳庫(kù) 氮庫(kù) 長(zhǎng)期施肥 on of of is to In on of 9892004), of on of of as 1. on of PK of of 004 989 PK kg no of 5 in 1+ N、 2. on of of of PK to of of of K. 3. on of of of of PK K, 1+2+kg PK 5 in 1+ K. N. 4. on of of of PK K, of to to of to of K, of to to of to of to 5. on of of PK to of 1+004, in 1+ N； N a of it in 1+ K、 N、 6. on of PK of .5 00 of K of K. to 8%. 004, in 1+ 15 no of of PK of to PK of 目 錄 第一章 緒論 1 期施肥對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)與土壤氮庫(kù)的影響 . 1 期施肥對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)的影響 . 1 期施肥對(duì)土壤氮庫(kù)的影響 . 2 壤有機(jī)碳庫(kù)和氮庫(kù)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)和土壤肥力的意義 . 3 選題依據(jù) . 4 第二章 材料與方法 6 驗(yàn)地點(diǎn)的基本情況 . 6 然條件： . 6 壤條件： . 6 驗(yàn)設(shè)計(jì) . 7 定項(xiàng)目與分析方法 . 8 據(jù)處理與分析 . 8 第三章 結(jié)果與分析 9 期施肥條件下土壤總有機(jī)碳的變化 . 9 期施肥條件下土壤腐殖酸碳的變化 . 11 . 土壤富里酸碳的變化 .期施肥條件下土壤胡敏素碳（非腐殖酸碳）的變化 . 19 期施肥條件下土壤氮庫(kù)的變化 . 20 壤全氮的變化 . 土壤有效氮的變化 .肥對(duì)產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響 . 26 V 施化學(xué)肥料對(duì)玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響 . 有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配施對(duì)玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響 .四章 討論與結(jié)論 .論 . 30 期施肥對(duì)黑土有機(jī)碳庫(kù)的影響 . 長(zhǎng)期施肥對(duì)黑土氮庫(kù)的影響 . 黑土長(zhǎng)期施肥對(duì)作物產(chǎn)量的影響 .論 . 31 期施肥對(duì)黑土有機(jī)碳庫(kù)的影響 . 長(zhǎng)期施肥對(duì)黑土氮 庫(kù)的影響 . 長(zhǎng)期施肥對(duì)玉米產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響 .新點(diǎn)： . 32 得繼續(xù)研究的問(wèn)題 . 32 期施肥對(duì)黑土活性有機(jī)碳和碳庫(kù)管理指數(shù)的影響 . 土壤有機(jī)碳庫(kù)演變規(guī)律的模型模擬研究 . 土壤氮 庫(kù)組成及氮收入來(lái)源的研究 .考文獻(xiàn) 謝 .者簡(jiǎn)歷 國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 緒論 1 第一章 緒論 期施肥對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)與土壤氮庫(kù)的影響 國(guó)外的長(zhǎng)期肥料試驗(yàn)始于 19 世紀(jì)中葉，已經(jīng)有 160 年的歷史，可以回答包括土壤、肥料、植物營(yíng)養(yǎng)、作物栽培以及病、蟲(chóng)、雜草等在內(nèi)的大量科學(xué)問(wèn)題。長(zhǎng)期施肥對(duì)土壤肥力性狀的影響，一方面是對(duì)土壤肥力性狀的后期影響，另一方面是土壤肥力性狀的歷史演變（沈善敏， 1984），它具 備非短期試驗(yàn)解釋和回答問(wèn)題的的潛力。英國(guó) 驗(yàn)站始建于 1843 年，最早的為麥連作肥料試驗(yàn)，在相繼 30 多年的時(shí)間里，法國(guó)、美國(guó)、丹麥等歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家也布置了長(zhǎng)期肥料定位試驗(yàn)，歷史較早的經(jīng)典試驗(yàn)主要包括： 1875 年法國(guó) 立農(nóng)業(yè)研究所的小麥、甜菜肥料試驗(yàn)， 1876 年美國(guó) 學(xué)的 米大豆輪作試驗(yàn)及 1894 的丹麥 作肥料試驗(yàn)等，一百多年來(lái)世界性農(nóng)業(yè)革命與化學(xué)肥料應(yīng)用息息相關(guān)，長(zhǎng)期肥料試驗(yàn)在推動(dòng)世界農(nóng)業(yè)向前發(fā)展及為當(dāng)今 發(fā)達(dá)國(guó)家的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)奠定了實(shí)踐依據(jù)，美國(guó)政府在 1968 年授予 “ 亞洲地區(qū)在 20 世紀(jì)初也陸續(xù)開(kāi)展了肥料長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，早在 1926 年日本 央農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站布置了水稻連作肥料試驗(yàn)，中國(guó)也在 20 世紀(jì)70 年代末組織開(kāi)展了一批長(zhǎng)期肥料試驗(yàn)， 80 年代后期，中國(guó)在全國(guó) 9 個(gè)主要類(lèi)型土壤上建立了“國(guó)家土壤肥力與肥料效益長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)基地網(wǎng)” (同期中國(guó)科學(xué)院也在全國(guó)不同生態(tài)區(qū)布置了“土壤養(yǎng)分循環(huán)和平衡的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，到目前為止 ，全國(guó)擁有長(zhǎng)期肥料試驗(yàn) 200 多個(gè)（趙秉強(qiáng)， 2002）。 期施肥對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)的影響 單施有機(jī)肥以及有機(jī) 在世界各地著名長(zhǎng)期試驗(yàn)中，如英國(guó) 國(guó)伊利諾斯州 麥 都有一致的報(bào)道。國(guó)內(nèi)也有 施有機(jī)肥或秸桿還田都有利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累（李貴華， 1994；史吉平 1998，竇森， 1995；楊長(zhǎng)明， 2005）及對(duì)保持和提高土壤 平至關(guān)重要（楊學(xué)明， 2003）的報(bào)道。還有廄肥 對(duì)土壤中有機(jī)碳、氮的積累和增長(zhǎng)有明顯作用和長(zhǎng)久的持續(xù)性（沈善敏， 1984；林葆， 2003； 解惠光等 ,1996），其 種類(lèi)和數(shù)量明顯地影響土壤有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)而影響土壤有機(jī)碳庫(kù)容 (沈善敏 ,1984)。腐殖質(zhì)中的碳元素占有機(jī)碳庫(kù)的相當(dāng)大的比重，腐殖質(zhì)中最關(guān)鍵的部分是胡敏酸 ,它可以增加土壤吸收性能和保持養(yǎng)分和水分的能力 ,并能促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)體的形成。有機(jī)肥料的長(zhǎng)期施用 ,在增加土壤有機(jī)質(zhì)的數(shù)量的同時(shí)，還可以改善和提高土壤有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量 腐殖質(zhì)組成 (周廣業(yè)等 ,1991;等 ,1989; ,1988；楊 學(xué)明，2003)，提高土壤有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)及胡敏酸及富里酸碳的含量及土壤胡 /富比值 (史吉平， 2002)且長(zhǎng)期施用有機(jī)肥或化肥提高了胡敏酸的酚羥基和甲氧基含量 ,降低羧基含量 ( ,1989 ；張夫道， 1996)。還有研究表明僅靠作物根茬為主供碳源 ,對(duì)土壤腐殖質(zhì)品質(zhì)無(wú)積極意義 ,有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)促進(jìn)土壤腐殖質(zhì)積累與更新有良好效應(yīng) ,胡敏酸與富里酸同時(shí)增加 (等 ,1989； 賴(lài)慶旺 ， 1991； 1988； 1985 )。 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 緒論 2 作物秸稈還田也是提高土壤有機(jī)碳庫(kù)的 重要措施， 且與有機(jī)物供應(yīng)量顯著正相關(guān)(980;990)。采用禾本科、豆科、牧草輪作還田 40 年后，土壤有機(jī)質(zhì)含量平均提高 (1975)。美國(guó)密蘇里州 (麥連作長(zhǎng)期試驗(yàn)資料顯示，在采用秸稈還田的 50 年時(shí)間里，化肥處理土壤有機(jī)碳含量與不施肥處理逐漸升高。 東北黑土用 果表明 ,未來(lái) 20 年內(nèi) ,作物秸稈還田同時(shí)配施有機(jī)肥將恢復(fù)歷史上 使不施用廄肥 ,在氮和氮磷鉀處理的同時(shí)實(shí)施秸稈 還田也將恢復(fù)黑土 史損失量的 1/3，也將結(jié)束無(wú)肥區(qū) 持續(xù)損失狀態(tài)（楊學(xué)明， 2003）。 連施化肥及撂荒措施對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)的積累和土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響，國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期試驗(yàn)的結(jié)論不一。在英國(guó)洛桑試驗(yàn)站 (施用 肥 144 年后土壤有機(jī)質(zhì)含量比對(duì)照提高 15%。在美國(guó)密蘇里州 (連續(xù)施 肥 99 年后，比對(duì)照降低了 4%. (郭勝利， 2001)。 (1968)從加拿大長(zhǎng)期定位試驗(yàn)中也得到類(lèi)似結(jié)果，還有一些關(guān)于施用 肥或單施氮肥或磷肥有助于促進(jìn) 土壤有機(jī)碳的積累和土壤有機(jī)質(zhì)含量的提高 (戴萬(wàn)宏， 1999;鄭劍英， 1996；呂家瓏等， 1998;周廣業(yè)， 1991；姚炳貴， 1996；黨廷輝， 1998；席承藩， 1995)的報(bào)道，施用無(wú)機(jī)化肥可提高富里酸降低胡敏酸的含量（劉樹(shù)堂， 2005； 史吉平， 2002），而單施氮肥、磷肥、鉀肥或施及 施 ,土壤有機(jī)質(zhì)則有所下降或沒(méi)有增長(zhǎng) (李秀南等 ,1989；竇森， 1995)，有的比對(duì)照無(wú)肥區(qū)還有所降低（陳福興等， 1991;沈宏等， 1998)。撂荒由于改變了新鮮有機(jī)物的輸入，致使土壤有機(jī)質(zhì)含量發(fā)生顯著變化。在英國(guó)洛 桑試驗(yàn)站 (土壤由草地改為耕地和撂荒地， 40年后與初始相比，耕地處理土壤有機(jī)碳降低了 長(zhǎng)期撂荒處理降低了 據(jù)呂家瓏等長(zhǎng)期施肥不種作物 (撂荒 )，土壤有機(jī)質(zhì)含量明顯低于使用同量秸稈和化肥每年種植作物的非撂荒處理。施用無(wú)機(jī)化肥可提高富里酸降低胡敏酸的含量（劉樹(shù)堂， 2005）。 期施肥對(duì)土壤氮庫(kù)的影響 土壤氮素含量決定于氣候、植被與成土條件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)耕地土壤 020 層全氮含量平均為 顯低于非耕地土壤 g/兆良， 1998)。目前， 我國(guó)化肥利用率僅為 ，而發(fā)達(dá)國(guó)家則為 ，歐盟國(guó)家的氮肥利用率更是高達(dá) 到。國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期試驗(yàn)結(jié)果表明，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥主要通過(guò)影響無(wú)機(jī)氮庫(kù)與有機(jī)氮庫(kù)二者的庫(kù)交換而影響土壤氮對(duì)作物有效性 (朱兆良， 1992 )。有機(jī)肥配施氮磷鉀化肥能增加土壤氮庫(kù)容及提高氮肥利用率（劉杏蘭， 1996；徐明崗， 2002；彭暢， 2004；楊長(zhǎng)明 ， 2005），并且長(zhǎng)期連續(xù)施有機(jī)肥，土壤中氮素營(yíng)養(yǎng)有所富集，使作物在整個(gè)生育期可吸收到較充分的氮（志賀， 1981；李實(shí)燁， 1986），有效減少氮的淋溶損 失和提高籽粒生產(chǎn)率（朱兆良， 2000；劉方春， 2005），而長(zhǎng)期施用化肥對(duì)土壤氮素的積累作用不大，例如，英國(guó)洛桑試驗(yàn)站 續(xù)施氮肥 80 年后，土壤全氮與比對(duì)照 (比，提高量最多不超過(guò) 10%。國(guó)內(nèi)長(zhǎng)期試驗(yàn)資料也得到相似結(jié)論 (黃東邁， 1986;林葆等，1994)。有機(jī)肥和化學(xué)氮肥配施時(shí)，礦質(zhì)氮肥提高了有機(jī)肥氮的礦化率，有機(jī)肥提高了化肥氮的生物固持率、總利用率和土壤殘留率（魯如坤， 1998）。 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 緒論 3 壤有機(jī)碳庫(kù)和氮庫(kù)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)和土壤肥力的意義 土壤碳庫(kù)循環(huán)研究是確定陸地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)全球變 化響應(yīng)時(shí)間、方式及規(guī)模的有效方法，是認(rèn)識(shí)農(nóng)、林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)潛力的重要手段 (蘇永中， 2002)。土壤碳庫(kù)是與各生態(tài)系統(tǒng)和群落組成了碳與植物營(yíng)養(yǎng)元素的主要貯存庫(kù)和交換庫(kù)。碳、氮不僅是生物體必需的營(yíng)養(yǎng)元素，也是重要的生態(tài)元素 (2003,王淑平 )，陸地碳循環(huán)關(guān)系到系統(tǒng)生產(chǎn)力的形成 ,同時(shí)也影響到整個(gè)地球系統(tǒng)的能量平衡 ,是陸地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的綜合體現(xiàn)（ 1999；汪業(yè)勖， 1999）。據(jù)估計(jì)(982； 1990）全球土壤有機(jī)碳（ 的儲(chǔ)量為 14001500陸地植被碳庫(kù) (500600 )的 23 倍，是全球大氣碳庫(kù) (750 )的 2 倍多。由于土壤有機(jī)碳貯量的巨大庫(kù)容 , 因此其較小幅度的變化就可能影響到大氣中主要溫庢氣體 濃度，又因?yàn)?溫室效應(yīng) 50 55%（ 1990;997； 990）的高貢獻(xiàn)率，從而以溫室效應(yīng)而影響全球氣候變化和陸地植被的養(yǎng)分供應(yīng)狀況，進(jìn)而對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)的分布、組成、結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生深刻影響。 土壤是氣候變化的記錄者（陳慶強(qiáng)， 1998）。土壤有機(jī)碳含量變化與全球氣 候變化也有密切關(guān)系 (1991)。據(jù)估計(jì)，地球表面 1m 土層中有機(jī)碳儲(chǔ)量為 15002000 1 10 1 5 g)，為大氣 量的 2 倍左右 (， 1993 )。大氣 2 的年通量是燃燒化石燃料貢獻(xiàn)量的10 倍，大氣 2 濃度升高會(huì)導(dǎo)致植物形態(tài)、生理、化學(xué)特性的變化 ,可能對(duì)植物 而也影響到碳循環(huán)和土壤潛在的碳儲(chǔ)量（ 1990；2000），并且土壤碳、氮的損失可直接導(dǎo)致土壤退化（ 1986），并且在高2 濃度下 ,植物殘?bào)w質(zhì)量的變化如植物體 /比的增加可能會(huì)使凋落物分解速率更慢 ,影響到長(zhǎng)期的碳儲(chǔ)存（ 2000）。 土壤有機(jī)碳 (含量及其動(dòng)態(tài)平衡也是反映土壤質(zhì)量或土壤健康的一個(gè)重要指標(biāo)，直接影響土壤肥力和作物產(chǎn)量的高低（ W， 1999）。土壤有機(jī)碳的動(dòng)態(tài)在土壤生產(chǎn)力和全球碳循環(huán)中起著十分重要的作用。研究表明（ 990； 1997 ； 1999； 997） ,土壤有機(jī)碳 含量在很大程度上影響著土壤結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定性、土壤的持水性能和植物營(yíng)養(yǎng)的生物有效性 (1984)以及土壤的緩沖性能和土壤生物多樣性等，緩解和調(diào)節(jié)與土壤退化及土壤生產(chǎn)力有關(guān)的一系列土壤過(guò)程。 土壤有機(jī)碳庫(kù)容量與土壤有機(jī)質(zhì)含量存在良好相關(guān)性。威廉斯指出有機(jī)物質(zhì)的合成與分解是土壤形成的本質(zhì)， 他的著作世界的土壤中把“形成土壤者：有機(jī)物”作為書(shū)中第二章標(biāo)題，這足以證明土壤腐殖質(zhì)是組成土壤肥力的核心物質(zhì)。有機(jī)質(zhì)除了含有許多大量元素和微量元素之外還含有一些簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物，如氨基酸、糖等，是植 物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)和有機(jī)營(yíng)養(yǎng)的重要來(lái)源，也是形成土壤良好結(jié)構(gòu)不可缺少的因素，能改善土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)。土壤腐殖質(zhì)不僅是一種穩(wěn)定而長(zhǎng)效的氮源物質(zhì)，而且它幾乎含有作物和微生物所需要的各種營(yíng)養(yǎng)元素。隨著有機(jī)質(zhì)的逐步礦化，這些養(yǎng)分都成為礦質(zhì)鹽類(lèi)，以一定的速率不斷的釋放出來(lái)，供作物和微生物利用。此外，土壤有機(jī)質(zhì)在其分解過(guò)程中，還可產(chǎn)生多種有機(jī)酸，它們一方面對(duì)土壤礦質(zhì)部分有一定的溶解能力，促進(jìn)風(fēng)化，有利于某些養(yǎng)料的有效化，另一方面還能絡(luò)合一些多價(jià)金屬離子，使之保留于土壤溶液中不致沉淀而增加了有效性。 A,在 1999 報(bào)道土壤有機(jī)質(zhì)的含中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 緒論 4 量隨土壤有機(jī)碳含量的增加，其他營(yíng)養(yǎng)元素如有效性 N、 P、 K、 S、 微量元素也增加。農(nóng)田土壤有機(jī)碳庫(kù)變化取決于有機(jī)物質(zhì)的分解礦化損失和腐殖化、團(tuán)聚作用累積的動(dòng)態(tài)平衡與土壤物質(zhì)遷移淀積平衡的統(tǒng)一 (方華軍 ,2003)。土壤有機(jī)質(zhì)在土壤中形成的一類(lèi)特殊的高分子化合物腐殖質(zhì)，它是組成土壤肥力形成的核心物質(zhì)（姜巖， 1987），一般占土壤有機(jī)碳總量的 6070% (1978； ， 1984)，其在土壤中的存在狀況與積累程度，在很大程度上影響土壤的性質(zhì)和 土壤肥力。土壤腐殖質(zhì)是新鮮有機(jī)物經(jīng)過(guò)微生物利用和分解后的殘余部分經(jīng)化學(xué)或生物聚合作用所形成的以芳香族化合物或其聚合物為核心，復(fù)合了其它類(lèi)型有機(jī)物質(zhì)的有機(jī)復(fù)合體，作為一個(gè)整體，其礦化速率是很慢的，但其含氮多的組分，則較易礦化，氮素礦化率可達(dá) 46%，而成為作物氮素的主要供源。 影響耕層土壤碳含量有眾多因素，耕墾造成的 礦化損失，及富碳表土侵蝕和貧碳亞表土進(jìn)入耕層 (蘇永中， 2002)，因地制宜地實(shí)行秸稈還田及增加作物殘?bào)w再循環(huán)量 (1997; R ,1997)和少耕 、免耕措施可以改善土壤環(huán)境，增加土壤有機(jī)碳含量 (李戀卿等，1999;王淑平等， 2002;武志杰等， 2002;勞秀榮等， 2002;曾木祥等， 2002 )，美國(guó)堪薩斯州立大學(xué)玉米連作試驗(yàn)也進(jìn)一步驗(yàn)證了免耕種植對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)的作用 (999)，并同時(shí)可以減緩溫室氣體的釋放 ( A et 2001)。 選題依據(jù) 世界上黑土的分布區(qū)域主要是中緯度地區(qū)的平原，包括美國(guó)大平原、烏克蘭平原和東北平原，總面積 平方公里，占全球總面積的 彭世琪， 2004），且都是世 界上著名的糧食產(chǎn)地。東北黑土區(qū)是目前世界上僅有的三大黑土區(qū)之一，總面積 平方公里，主要分布在黑龍江和吉林兩省中部，占我國(guó)黑土總面積的 80%。其中黑龍江省黑土總面積為 公頃，占全省耕地總面積的 吉林省黑土總面積為 公頃，占全省耕地總面積的 黑土是一種肥力高、性狀好的耕作土壤，耕地比重大，是大自然賦予人類(lèi)得天獨(dú)厚的寶藏，具有不可再生性，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重大作用，是重要的土壤資源。黑土的成土過(guò)程有一個(gè)特殊的草甸化過(guò)程，低溫、濕潤(rùn)的氣候條件和原始的草原化草甸植 被 (五花草塘 )累積了豐富的有機(jī)質(zhì)，黑土開(kāi)墾較晚，自然肥力較高，土質(zhì)肥沃，土壤結(jié)構(gòu)良好，陽(yáng)離子交換量大，鹽基飽和度高，富含各種植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素，而且氣候?qū)贉貛駶?rùn)氣候區(qū)，雨熱同季，是我國(guó)北方玉米、大豆、小麥的主要產(chǎn)區(qū)，也是國(guó)家重要的商品糧和畜牧業(yè)基地，對(duì)東北地區(qū)乃至全國(guó)經(jīng)濟(jì)起著強(qiáng)有力的支撐作用。 隨著經(jīng)濟(jì)的第二、三產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，在少投入多產(chǎn)出思想支配下，造成了東北黑土資源掠奪性開(kāi)發(fā)，土壤退化嚴(yán)重、土壤侵蝕加劇，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致黑土層變薄、耕層變淺和土壤肥力下降，其間固然有部分土壤是向著不斷培 肥熟化的過(guò)程發(fā)展，隨之而來(lái)，表層土壤有機(jī)碳總量呈明顯下降趨勢(shì)，其胡敏酸、富里酸、胡敏素含量及年歸還土壤有機(jī)碳數(shù)量也較墾前有所減少（辛剛， 2002），并且黑土有機(jī)碳各組分含量隨開(kāi)墾時(shí)間增長(zhǎng)而下降，至開(kāi)墾 130 年后其含量基本上保持在同一水平而不再下降，損失主要集中在開(kāi)墾前 50 年 (于君寶， 2004)，由此引發(fā)更為嚴(yán)重的黑土農(nóng)區(qū)的生態(tài)危機(jī)，已經(jīng)成為制約耕地生產(chǎn)能力發(fā)揮的瓶頸。 土壤碳庫(kù)、氮庫(kù)是全球碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，早在 1931 年世界上就成立了“國(guó)際科學(xué)聯(lián)合會(huì)”中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 緒論 5 (任務(wù)之一就是負(fù)責(zé)跨學(xué)科項(xiàng)目的實(shí)施 (金峰， 2000)，如國(guó)際地圈生物圈計(jì)劃 (（ 1996），雖然已得到了部分定性與定量的結(jié)果，但更需明確碳、氮在各個(gè)環(huán)節(jié)的收支平衡狀況。一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，長(zhǎng)期肥料試驗(yàn)為指導(dǎo)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的科學(xué)發(fā)展提供了正確的方向和堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院于 20 世紀(jì) 70 年代末，在吉林省中部重點(diǎn)產(chǎn)糧區(qū)的黑土上建立了“黑土土壤肥力和肥料效益長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)試驗(yàn)基地”，開(kāi)展了黑土資源的保護(hù)工作。主要以黑土土壤肥力演變規(guī)律和肥料效益監(jiān)測(cè)以及高產(chǎn)土壤的培肥技術(shù)為主要研究方向，通過(guò)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)與短期微區(qū)和示范試驗(yàn)相結(jié)合，對(duì)黑土土壤肥 力的演變規(guī)律、土壤養(yǎng)分平衡、作物對(duì)肥料的反應(yīng)、施肥對(duì)土壤環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的影響及土壤培肥技術(shù)、植物保護(hù)、耕作栽培技術(shù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面進(jìn)行系統(tǒng)的試驗(yàn)研究。 本試驗(yàn)的開(kāi)展與研究將進(jìn)一步明確農(nóng)田黑土長(zhǎng)期施肥條件下有機(jī)碳庫(kù)與氮庫(kù)的變化動(dòng)態(tài)，為我國(guó)黑土農(nóng)區(qū)提供科學(xué)、正確的觀測(cè)數(shù)據(jù)與平臺(tái)基礎(chǔ)，為建立良好的生態(tài)循環(huán)體系提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第二章 材料與方法 6 第二章 材料與方法 驗(yàn)地點(diǎn)的基本情況 然條件： 試驗(yàn)地點(diǎn)位于吉林省公主嶺市吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)地內(nèi) (東經(jīng) 124 48 ,北緯 4330 23 )，試驗(yàn)地地勢(shì)平坦，海拔 220m，年平均氣溫 45，年最高溫度 34，最低溫度 無(wú)霜期 125140d，有效積溫 26003000，年降水量 450600蒸發(fā)量 12001600日照時(shí)數(shù) 25002700h