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农田土壤供氮能力空间分异及其影响因素探讨

  • 论文价格:150
  • 用途: 硕士毕业论文 Master Thesis
  • 作者:上海论文网
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  • 论文字数:46525
  • 论文编号:
  • 日期:2025-05-05
  • 来源:上海论文网

农学论文哪里有?本研究旨在通过开展有机氮矿化试验,进行多种土壤的pH调控,结合其他土壤理化性质,探究pH调控对土壤矿化作用的影响程度;

1绪论

1.2土壤理化性质对土壤供氮能力影响的研究进展

土壤全氮含量、土壤有机质含量、土壤pH值、土壤C/N及气象因素在一定程度上均可对土壤供氮能力造成影响。

1.2.1土壤全氮含量

土壤全氮中,有机态氮是其主要组成部分,作为土壤氮素矿化过程中的氮源和基质,有机态氮含量增加,可供矿化作用的底物越多,进而促进矿质氮的生成,故土壤全氮含量是影响有机氮矿化最直接的土壤理化性质。Elrys等[4]研究了不同土地类型的土壤供氮特征,发现土壤有机层的全氮含量高于矿质层的全氮含量;此外,有机层的土壤总矿化量也高于矿质层的土壤总矿化量;其还观测到森林土壤的全氮含量普遍高于草地土壤的全氮含量,而土壤的总矿化量呈现出相同的规律。李铭等[27]进行了位于丹江口库区边的人工林、人工种植灌木林地和农田等不同土地利用类型下的试验培养;结果显示,土壤氮素净矿化速率和硝化速率与土壤全氮含量呈显著负相关(R2=0.661,R2=0.746)。伍玉鹏等[28]研究表明水稻土的土壤成土母质相同时,全氮含量由1.07 g·kg-1提升至1.63 g·kg-1后,有机氮矿化势自75.16 g·kg-1提升至120.87 g·kg-1。

3 pH调控下农田土壤有机氮矿化过程及其影响因素分析

3.1土壤pH值的变化特征

供试土壤在试验培养过程中的pH值变化如图3-1所示,五种典型农田土壤本底pH差异为棕漠土>褐土>黄壤>黑土>红壤。为了更加合理的探明土壤pH值在试验培养期间内的变化特征,本研究将培养期间内的0-6 d划分为第一阶段、7-15 d划分为第二阶段、16-30 d划分为第三阶段。研究结果表明加入酸碱试剂的土壤pH值,在整个试验培养阶段内均向其土壤本底pH值呈现收敛趋势,且试验第一阶段收敛趋势最为明显。未加入酸碱试剂的土壤pH值在整个试验培养阶段内呈现波动趋势,整体无显著变化。

红壤属于酸性土壤,其本底pH值为5.31(QYL),加入NaO H试剂后土壤pH值变化到了7.33(QYM)与8.71(QYH)。QYL在整个试验培养阶段内未发生显著变化,第一阶段结束后(6 d)pH值为5.59,第二阶段结束后(15 d)pH值为6.28,第三阶段结束后(30 d)pH值为5.52。QYM的土壤pH值在具有一定的下降趋势,虽然第一阶段(0-6 d)土壤pH值自7.33变化到了7.51,但是第二阶段(7-15 d)土壤pH值自7.51降低到了7.30,第三阶段(16-30 d)土壤pH值自7.30降低到了6.53,仍然高于QYL。QYH的土壤pH值相较于QYL、QYM下降最为明显,第一阶段结束后(6 d)pH值为7.98,降低了0.73,第二阶段结束后(15 d)pH值为7.61,第三阶段结束后(30 d)pH值为7.30,仍然高于QYM与QYL。QYM与QYH的pH值总体上有所降低,呈现出接近QYL的趋势,但仍高于QYL。

5中国农田土壤供氮能力主控因素分析

5.1一元线性回归分析

本小节利用一元线性回归分析,探究多因素与土壤供氮能力参数的相关性。中国农田土壤供氮指标特征值线性回归拟合方程拟合方程见表5-1,旱地土壤供氮指标特征值线性回归拟合方程见表5-2,水田土壤供氮指标特征值线性回归拟合方程见表5-3。中国典型农田土壤有机氮矿化势、有机氮矿化率相关性分析分别见图5-1、图5-2;农田土壤气象因素及理化性质相关性热图见图5-3。

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5.2逐步回归模型

本小节以有机氮矿化势(N0)作为因变量;气象因素、土壤理化性质及试验培养条件参数作为自变量。通过建立逐步回归模型,开展多因素分析以探明其间存在的相关性。自变量共线性诊断见图5-4,逐步回归模型建模参数见表5-4,逐步回归模型影响因素分析见图5-5。

开展多因素分析时,自变量之间的相关性过高可能导致其间的参数估计不可区分,因此建模前需要进行共线性诊断检验。模型中存在两个或者多个自变量存在共线性时,只保留一个自变量纳入模型可以减少误差。建模前的共线性诊断检验如图5-4,结果表明总数据集中STN、SOM、C:N呈现共线性关系;旱地数据集中STN、SOM呈现共线性关系;水田数据集中STN、SOM、C:N呈现共线性关系,MAP与MAT呈现共线性关系(VIFs>10)。STN包含氮素矿化作用的底物,是影响氮素矿化最直接的土壤理化性质,故在逐步回归模型中保留STN数据,删除SOM数据。总数据集与旱地数据集删除SOM后均可以通过共线性检验,水田数据集删除MAT与SOM数据后,可通过共线性检验。综上,总数据删除SOM数据、旱地数据集删除SOM数据、水田数据集删除MAT及SOM数据。

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7结论与展望

7.1主要结论

本研究包括室内培养试验、整合分析两个部分。得到的主要结论如下:

(1)pH调控下农田土壤有机氮矿化过程及其影响因素分析结果表明:经过pH值调节的土壤,在整个试验培养阶段内其pH值向其原始土壤有收敛趋势;土壤全碳含量、土壤有机碳含量在整个试验培养阶段有所下降,且同种土壤类型的三个pH值梯度之间无显著差异;所有处理的无机碳含量在试验培养阶段有所增加;同一种土壤类型下,其原始土壤相较于经过pH值调节的土壤,表现出更高的有机氮净矿化量(Nt);有机氮矿化势(N0)的表现为黑土>黄壤>褐土>红壤>棕漠土;原始土壤的N0高于经过pH值调节的土壤的N0。

(2)中国农田土壤供氮理化指标特征如下:农田土壤全氮平均含量的表现为水田>旱地;东北>西南>华中>华东>华北>西北;中性土壤>酸性土壤>碱性土壤;无机秸秆配施>秸秆还田>有机无机配施>单施有机肥>单施无机肥>不施肥的规律;土壤有机氮矿化势的分布特征表现为水田>旱地;华中>西南>东北>西北>华北>华东。中性土壤的平均矿化势最高,碱性土壤的平均矿化势最低。而农田施肥类型中,其表现为无机秸秆配施>单施有机肥>单施无机肥>有机无机配施>不施肥>秸秆还田。

(3)中国农田土壤供氮能力主控因素分析的结果表明土壤理化性质、气象因素、试验培养条件参数等因素总计可造成N0变化的30%;空间因素与土壤施肥措施影响程度较高,可造成不超过50%的N0变化;仍有小于25%的N0变异未得以解释。从模型比对的角度看:混合效应模型优于逐步回归模型优于一元线性回归分析,因此本研究强调在进行大空间尺度范围整合分析时,推荐使用混合效应模型以探究更多因素对结果产生的影响。

参考文献(略)

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