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农田土壤有机碳动态模拟研究

刘世梁

  本研究从影响土壤有机碳分解的因子入手,通过实验室培养实验,对四种有机物料(小麦、水稻秸秆及相应的根系)在不同温度(12℃、18℃、24℃、30℃、36℃)、不同土壤水分含量(200g/kg、300g/kg、500g/kg及淹水)及不同土壤质地(粘粒含量从低到高)条件下的分解特征进行了研究。结果表明:不同因子对有机碳的分解作用影响十分显著,而且随分解时间的延长,影响因子作用程度降低。各种有机物料的分解在适宜的水、热条件下分解主要集中在第一个月份,在温度较低的情况下,温度升高大大促进有机联的分解,温度较高条件下,温度升高对有机碳分解的促进作用降低。有机碳分解的温度系数Q_(10)随培养时间也降低至一定值。水分在含水量为300~400g/kg时的分解速率最快,淹水与干旱条件下则分解速度大大降低。有机物料在粘性土壤中的分解速度小于在砂性土壤中的分解速度。利用实验室数据,运用“黑箱”理论,对有机碳在土壤中的分解过程进行定量的研究,得出不同因子对有机碳分解的影响函数,在此基础上,借助SYSTAT,Excel等应用软件,建立了不同环境条件下有机碳分解的动态模型:微分模型:△C_i=SI×TI_i×WI_i×(k_1×OM_(Ni)+k_2×OM_(Si))积分模型:C_t=C_o×{F×[1-exp(-k_1×SI×TI_t×WI_t×t)]+(1-F)×[1-exp(-k_2×SI×TI_t×WI_t×t)]}式中:△C_i为第i天的分解量,SI为质地影响指数、TI_i、WI_i分别代表第i天的温度指数与水分指数,OM_(Ni)为有机物料中易分解的组分,OM_(Si)为有机物料中难分解的组分,C_t为有机碳的累积分解量,C_o为初始的有机碳量,F为易分解比例,t为分解天数,k_1、k_2为易分解与不易分解组分的分解速度常数。利用模型,对不同温度、不同水分条件下四种有机物料分解的实验室测定数据、不同物料的田间填埋实验数据及不同方案土壤定位点改良实验资料进行了验证,结果表明,模拟结果与观测值之间具有很好的一致性。利用所建模型,对江苏省宜兴市万石农田土壤有机碳的动态变化进行了研究.结果表明:在不施有机肥的条件下,三十年后该土埂的有机碳含量将从1991年的阶召下降到6叭g左右;在3OK的作物(小麦、水稻塌秆坯田条件下,三十年后该土壤的有机碳含量将从1991年的sghg上升到11 hg左右;在作物秸秆全部还田条件下,三十年后该土羹的有机碳含量将上升约一你 若要使该土壤三十年后的有机碳含量达到13g/kg,每年作物秸秆还田必须占收获量的60O/;在此条件下,每年土壤排放的有机碳约为 3500kg/ha。……   
[关键词]:农田土壤;有机碳分解;动态模拟;环境条件
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:南京农业大学2000年