长期碳氮投入对土壤有机碳氮库及环境影响的机制
发布时间：2024-04-21 05:40
长期碳氮投入是华北平原保证粮食安全的主要措施之一,但也深刻地影响着该地区碳氮的生物地球化学循环。如何保证粮食产量、实现环境友好和提升土壤质量一直是该区重要的科学问题。本研究以四种不同的氮肥管理措施(对照不施氮、基于Nmin测试法的优化施氮、基于氮素平衡计算法的施氮和农民传统施氮)和两种不同的秸秆管理措施(秸秆还田与秸秆不还田)的长期定位试验为基础,通过田间原位观测,系统的研究了连续7年不同碳氮投入对作物产量、氮素利用、硝酸盐淋洗及N20排放的影响；通过室内培养试验,分析了长期不同碳氮投入对土壤有机碳氮库、土壤团聚体及有机碳组分、土壤N20基础排放能力及硝化-反硝化潜势的影响；并结合其他农业措施的碳排放,综合计算了长期不同碳氮投入对作物生产体系的全球净温室效应(Net-GWP)及温室气体排放强度(GHGI)的影响。 对长期作物产量及氮素利用的研究表明,与农民传统施肥方式(Ncon和C+Ncon)(11.3和11.6tha-1yr-1)相比,基于Nmin测试法的优化氮肥管理方式(Nopt和C+Nopt)能够减少52-57%的氮肥投入量,且未显著降低籽粒产量(10.8和11.3t ha-1y...
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 文献综述
1.1 引言
1.2 土壤碳氮循环及其环境影响
1.3 碳氮投入对作物产量及氮素利用的影响
1.4 土壤硝酸盐淋洗研究进展
1.4.1 土壤硝酸盐淋洗的监测方法
1.4.2 土壤硝酸盐淋洗的影响因素
1.5 土壤N2O排放过程研究进展
1.6 农田净全球增温潜势(Net-GWP)研究进展
1.7 土壤有机碳分组研究进展
1.8 问题的提出
第二章 研究思路与研究内容
2.1 研究背景与研究思路
2.2 研究内容
第三章 作物产量及其氮素利用
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 试验地概况
3.2.2 试验设计
3.2.3 土壤基础理化性质测定
3.2.4 田间管理
3.2.5 产量及秸秆生物量测定
3.2.6 计算方法
3.2.7 统计方法
3.3 结果与分析
3.3.1 籽粒产量与秸秆生物量
3.3.2 籽粒和秸秆CN比
3.3.3 产量稳定性
3.4 讨论
3.4.1 降低氮肥使用的潜力
3.4.2 Nmin测试法和平衡计算法的改变
3.4.3 产量稳定性
3.4.4 秸秆CN比
3.5 小结
第四章 氮素平衡及硝酸盐淋洗
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 试验地概况
4.2.2 试验设计
4.2.3 田间管理
4.2.4 土壤测定
4.2.5 硝酸盐淋洗测定
4.2.6 计算方法
4.2.7 统计分析
4.3 结果与分析
4.3.1 土壤硝酸盐累积
4.3.2 土壤0-1 m氮素平衡
4.3.3 硝酸盐淋洗量
4.4 讨论
4.4.1 氮平衡及表观氮损失
4.4.2 不同碳氮投入与硝酸盐淋洗量
4.4.3 土壤剖面硝酸盐累积量与硝酸盐淋洗量
4.4.4 降雨与硝酸盐淋洗
4.5 小结
第五章 氧化亚氮排放及净温室效应
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 试验地概况
5.2.2 试验设计
5.2.3 田间管理
5.2.4 土壤测定
5.2.5 土壤N2O排放通量测定及计算
5.2.6 计算方法
5.2.7 统计分析
5.3 结果与分析
5.3.1 土壤N2P排放
5.3.2 年际土壤0-20cm的SOC变化
5.3.3 Net-GWP及GHGI
5.4 讨论
5.4.1 施肥和秸秆还田措施对SOC固定和N2O排放的影响
5.4.2 施肥和秸秆还田措施对Net-GWP和GHGI的影响
5.5 小结
第六章 土壤碳氮库及有机碳组分
6.1 引言
6.2 材料与方法
6.2.1 采样地概况
6.2.2 土壤采样
6.2.3 土壤团聚体分组
6.2.4 土壤有机碳分组
6.2.5 土壤及其组分的测定
6.2.6 统计分析
6.3 结果与分析
6.3.1 土壤0-60 cm碳氮库
6.3.2 土壤0-20 cm总有机碳和总氮
6.3.3 土壤团聚体分布
6.3.4 团聚体碳的含量及分布
6.3.5 土壤有机碳组分
6.4 讨论
6.4.1 土壤碳氮库
6.4.2 团聚体分布及团聚体有关的碳
6.4.3 土壤有机碳组分
6.5 小结
第七章 土壤N2O基础排放能力
7.1 引言
7.2 材料与方法
7.2.1 采样地概况
7.2.2 土壤采样
7.2.3 土壤基础N2O排放能力测定
7.2.4 土壤测定
7.2.5 统计分析
7.3 结果与分析
7.3.1 土壤基础N2O排放能力
7.3.2 Robot培养试验前后土壤NH4-N及NO3-N含量
7.3.3 土壤硝化潜势与反硝化潜势
7.4 讨论
7.4.1 土壤N2O基础排放
7.4.2 硝化潜势
7.4.3 反硝化潜势
7.5 小结
第八章 综合讨论、结论及展望
8.1 综合讨论
8.2 主要结论
8.3 本研究特色
8.4 展望
参考文献
致谢
个人简历
本文编号：3960488
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【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 文献综述
1.1 引言
1.2 土壤碳氮循环及其环境影响
1.3 碳氮投入对作物产量及氮素利用的影响
1.4 土壤硝酸盐淋洗研究进展
1.4.1 土壤硝酸盐淋洗的监测方法
1.4.2 土壤硝酸盐淋洗的影响因素
1.5 土壤N2O排放过程研究进展
1.6 农田净全球增温潜势(Net-GWP)研究进展
1.7 土壤有机碳分组研究进展
1.8 问题的提出
第二章 研究思路与研究内容
2.1 研究背景与研究思路
2.2 研究内容
第三章 作物产量及其氮素利用
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 试验地概况
3.2.2 试验设计
3.2.3 土壤基础理化性质测定
3.2.4 田间管理
3.2.5 产量及秸秆生物量测定
3.2.6 计算方法
3.2.7 统计方法
3.3 结果与分析
3.3.1 籽粒产量与秸秆生物量
3.3.2 籽粒和秸秆CN比
3.3.3 产量稳定性
3.4 讨论
3.4.1 降低氮肥使用的潜力
3.4.2 Nmin测试法和平衡计算法的改变
3.4.3 产量稳定性
3.4.4 秸秆CN比
3.5 小结
第四章 氮素平衡及硝酸盐淋洗
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 试验地概况
4.2.2 试验设计
4.2.3 田间管理
4.2.4 土壤测定
4.2.5 硝酸盐淋洗测定
4.2.6 计算方法
4.2.7 统计分析
4.3 结果与分析
4.3.1 土壤硝酸盐累积
4.3.2 土壤0-1 m氮素平衡
4.3.3 硝酸盐淋洗量
4.4 讨论
4.4.1 氮平衡及表观氮损失
4.4.2 不同碳氮投入与硝酸盐淋洗量
4.4.3 土壤剖面硝酸盐累积量与硝酸盐淋洗量
4.4.4 降雨与硝酸盐淋洗
4.5 小结
第五章 氧化亚氮排放及净温室效应
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 试验地概况
5.2.2 试验设计
5.2.3 田间管理
5.2.4 土壤测定
5.2.5 土壤N2O排放通量测定及计算
5.2.6 计算方法
5.2.7 统计分析
5.3 结果与分析
5.3.1 土壤N2P排放
5.3.2 年际土壤0-20cm的SOC变化
5.3.3 Net-GWP及GHGI
5.4 讨论
5.4.1 施肥和秸秆还田措施对SOC固定和N2O排放的影响
5.4.2 施肥和秸秆还田措施对Net-GWP和GHGI的影响
5.5 小结
第六章 土壤碳氮库及有机碳组分
6.1 引言
6.2 材料与方法
6.2.1 采样地概况
6.2.2 土壤采样
6.2.3 土壤团聚体分组
6.2.4 土壤有机碳分组
6.2.5 土壤及其组分的测定
6.2.6 统计分析
6.3 结果与分析
6.3.1 土壤0-60 cm碳氮库
6.3.2 土壤0-20 cm总有机碳和总氮
6.3.3 土壤团聚体分布
6.3.4 团聚体碳的含量及分布
6.3.5 土壤有机碳组分
6.4 讨论
6.4.1 土壤碳氮库
6.4.2 团聚体分布及团聚体有关的碳
6.4.3 土壤有机碳组分
6.5 小结
第七章 土壤N2O基础排放能力
7.1 引言
7.2 材料与方法
7.2.1 采样地概况
7.2.2 土壤采样
7.2.3 土壤基础N2O排放能力测定
7.2.4 土壤测定
7.2.5 统计分析
7.3 结果与分析
7.3.1 土壤基础N2O排放能力
7.3.2 Robot培养试验前后土壤NH4-N及NO3-N含量
7.3.3 土壤硝化潜势与反硝化潜势
7.4 讨论
7.4.1 土壤N2O基础排放
7.4.2 硝化潜势
7.4.3 反硝化潜势
7.5 小结
第八章 综合讨论、结论及展望
8.1 综合讨论
8.2 主要结论
8.3 本研究特色
8.4 展望
参考文献
致谢
个人简历
本文编号：3960488
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