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        長期不同利用方式對黑土剖面中有機質化學組成的影響

        發布日期:2022-09-27 作者:郝翔翔,鄒文秀,韓曉增 點擊:

        研究背景和意義



        BACKGROUND & SIGNIFICANCE

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        土地利用方式變更會對土壤有機質(SOM)的組分和性質產生重要影響。盡管下層SOM具有較低的濃度和較高的穩定性,但有研究表明,下層SOM對利用方式的改變與上層土壤一樣敏感。但目前有關土壤剖面中SOC的研究主要集中在總量及其組分含量等方面,對于不同土層SOM分子結構的研究較少。從分子結構或官能團的角度,揭示土地利用方式轉變過程中SOM化學組成的變化規律,對深刻認識SOM的穩定和周轉機制具有重要科學意義。東北黑土由自然生態系統開墾為農田后,土體中多年積累的SOM會逐漸降低。而將開墾后的農田土壤進行自然植被恢復的過程中,SOM會不斷積累而向其自然水平恢復,但在恢復過程中,SOM的化學組成是否會發生變化,如何變化?不得而知,這限制了對黑土有機質恢復潛力的科學評價。

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        研究內容和方法



        CONTENT & METHODOLOGY

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        本研究以典型黑土區29年長期定位試驗(圖1)為平臺,采用紅外光譜和13C核磁共振技術,對農田、自然恢復草地和人工林地三種利用方式下不同剖面深度(0~10、10~20、20~40、40~60、60~80和80~100 cm)SOM的活性組分含量和有機質官能團進行了分析,探討了土地利用方式變更對SOM化學組成的影響。

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        研究結果
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        (1)土地利用方式對黑土0~100 cm土體中的SOM組成產生了重要影響(圖2)。農田恢復為自然草地和變更為人工林地,對土壤剖面中活性有機碳的含量具有提升作用,且草地的提升效果強于林地,0~100 cm各土層的活性有機碳含量普遍表現為草地>林地>農田。溫帶草地生態系統的植物有大部分碳分配于地下,且根系與枝葉比例均衡,根系生物量較一年一季的農田高出10倍以上,這對活性有機碳的形成具有積極意義。

        (2)隨著剖面深度的增加,SOM的穩定程度呈現規律性變化(圖3),活性較高的甲氧基碳和烷氧基碳逐漸降低,而穩定程度較高的芳香碳和羧基碳則逐漸增加,SOM的腐質化程度逐漸增強。

        (3)不同利用方式下,草地和林地SOM的甲氧基和烷氧碳含量高于農田,芳香碳則相反,反映了草地和林地SOM含有更多氧化程度低、易分解的組分(烷氧碳),腐殖化程度降低,這與二者較高的活性有機碳含量相符。而農田土壤中,一方面新鮮有機物料輸入少,另一方面頻繁的耕作會加速纖維素、半纖維素、氨基酸等易氧化物質的分解,導致其芳香結構和羧基碳比例相對較高。


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        研究結論


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        土地利用方式的改變會引起上、下土層中SOM化學組成的變化。植被恢復有利于SOM活性組分的形成,長期耕作可促進SOM穩定組分的積累。從黑土可持續利用的角度出發,進行適當的休耕,增加新鮮有機物料投入,可提高黑土活性有機質組分,改善土壤肥力。


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        本文網址:http://m.268cf.cn/news/484.html

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