黄河下游典型土地利用方式下土壤碳、氮分布与变化机制研究

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1、单位代码１０４７５学号１０＂５３１２０２０３分类号Ｋ９０３皆為乂聲硕ｉ学位论文黄河下游典型±地利用方式下±壤碳、氮分布与变化机制研究学科：、专业生态学研究方向：景观生态学申请学位类别：理学硕±申请人；张阳指导教师：张俊华副教授二〇—＾年五月／ResearchonSoilCarbonandNitrogenDistributionsandVariationMechanismintheMiddleandLowerReachesoftheYellowRiverunderTypicalLandUsesADissertationSubmit

2、tedtotheGraduateSchoolofHenanUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByZhangYangSupervisor:Prof.ZhangJunhuaMay,2015摘要土地利用变化和农业活动改变了生态系统的结构与功能，是人类活动影响陆地生态过程的一个重要方面。土壤质量是构建良性生态系统的基础，具有稳定区域和全球环境的重要意义。本研究从不同土地利用方式角度出发，分析受黄河水患和人类活动影响下2的农区土壤碳、氮分布与变化机制。在开封-中牟之间30×40km的研究

3、区内，用网格法均匀采样，包括土壤表层（0-20cm）和土壤剖面（0-100cm）样品，剖面采样间隔20cm、取样深度为0-100cm。表层样品包括区内的不同的土地利用类型下的土壤。首先，分别对表层、剖面土壤的碳、氮数据结果进行统计，运用地统计学的克里金插值法分析土壤碳、氮及其组分的空间分异规律。其次，分析土壤碳、氮与土壤容重、pH值、颗粒组成间的关系及内在规律。最后，揭示土壤性质、土地利用类型、作物种植类型、耕作年限、农田管理措施等人为干扰对土壤碳、氮固存转化机制的影响。研究结果显示：（1）土壤有机碳在空间上为强度变异，含量分布：城市＞郊区＞农区，活性有机碳含量：郊区＞农区＞城市；非活性有机碳

4、：城市＞农区＞郊区。土壤氮素含量整体较低，总氮、铵态氮、硝态氮在空间上为强度变异，与二次土壤普查的结果相比，研究区土壤碳、氮含量均有提升。（2）在垂直剖面上，TOC、AOC、NOC从表层到深层含量逐渐降低，0-60cm深度降幅快，60-100cm变化平缓。不同土地利用方式下，各土层有机碳含量呈现：果园＞耕地＞林地。土壤总氮、铵态氮、硝态氮在土壤表层含量最高，随深度增加含量逐渐降低，铵态氮在剖面各层的含量均小于硝态氮且变化幅度不大。总氮、硝态氮的含量在60cm以下深度有波动。不同土地利用方式下土壤总氮、硝态氮的含量：果园＞耕地＞林地。表层土壤铵态氮：为果园＞耕地＞林地，其他深度有不同的变化。随层

5、深增加，地表有机质的分解与转化对深层土壤的补给有限，有机物质含量逐渐降低，碳、氮元素含量降低，表现为垂直方向的分异。（3）在空间分布上TOC、AOC、NOC有中度的空间自相关性，TN有强空间自相关性。TOC、AOC、NOC与TN的高、低值区域在一定程度上吻合，开封市东部、中牟县东南以及黄河大堤沿途为高值区，从雁鸣湖镇向杏花营农场方向延伸的大部分地区为I低值区。（4）表层土壤pH值、土壤颗粒组成与土壤碳、氮的相关性在剖面上有差别。TOC、AOC、NOC、TN与土壤粉粒含量呈极显著正相关，与pH、砂粒含量呈极显著负相关，铵态氮与TN显著正相关，与pH显著负相关。硝态氮与其他指标关系不显著。垂直方向

6、上土壤性质对铵态氮、硝态氮的影响较显著。砂质土壤中粘粒与粉粒的含量对土壤碳、氮含量的提升有重要意义。（5）不同种植年限的耕地土壤碳、氮含量随种植时间的延长而增加，在剖面深层，这种影响减弱，碳、氮含量更多受到土壤性质和成土过程及母质来源的影响。秸秆还田、施用有机肥等保护性耕作对土壤碳、氮的固存有积极作用。（6）不同作物类型下的表层土壤碳、氮含量有显著差别。有机碳、活性炭含量分布为：小麦＞大蒜＞花生、西瓜＞人工林地，土壤全氮含量的分布表现为：小麦＞大蒜＞林地＞花生、西瓜。总体上，小麦、大蒜种植土壤性质较为接近，花生、西瓜和林地土壤性质比较相似。关键词：土壤有机碳，土壤氮，土地利用方式，空间分布，黄

7、河中下游IIABSTRACTChangesinecosystemstructurecausedbylandusechangeandagriculturalactivities,areoneofthemostimportantaspectsofhumaninfluenceonterrestrialecosystemprocesses.Protectionandenhancementofsoilqua