青海省主要草地土壤理化性质和可溶性有机质光谱特性及其对利用方式的响应

论文摘要

以青海省8类草地（山地草甸类、高寒草甸类、高寒草甸草原类、温性草原类、高寒草原类、高寒荒漠类、温性荒漠草原类、温性荒漠类）土壤为对象,对土壤理化性质和可溶性有机碳含量展开研究,并运用紫外-可见光和荧光光谱对土壤可溶性有机质的结构特性进行分析,以探索主要草地土壤理化性质和可溶性有机质光谱特性分异特征。同时,对高寒草甸土壤理化性质和可溶性有机碳特性在不同利用方式下（放牧地、退耕还林地、次生沙棘林地和耕地）的变化趋势进行了对比研究。为青海省草地健康评价、草地生态系统维持及草地合理经营利用提供理论依据。（1）山地草甸、高寒草甸和高寒草甸草原土壤含有的粉粒和黏粒较多,细砂粒占有一定比例。温性草原、温性荒漠、温性荒漠草原和高寒荒漠土壤粗砂粒比例高,粉粒和黏粒少。在不同利用方式下的高寒草甸土壤中,放牧地土壤含有的粉粒、黏粒等小颗粒物质较多,退耕还林地和次生沙棘林地次之,耕地最少,土壤粗砂粒含量变化规律与此相反。细砂粒含量之间差异较小。（2）在0-10cm和10-20cm土层中,山地草甸、高寒草甸和高寒草甸草原土壤pH值在78之间,其他5类草地大于8。山地草甸土壤pH值最低,显著低于高寒草甸和高寒草甸草原（P<0.05）。温性荒漠草原、高寒荒漠和温性荒漠土壤pH值较高,且互相之间差异不显著（P>0.05）。从土层间的变化趋势来看,除高寒草原外,其他7类草地10-20cm土层土壤pH值高于0-10cm土层。在不同利用方式下的高寒草甸土壤中,放牧地0-10cm土层土壤pH值显著低于其他3种利用方式（P<0.05）,耕地、次生沙棘林地和退耕还林地之间差异不显著（P>0.05）。在10-20cm土层,耕地土壤pH值显著高于退耕还林地和放牧地（P<0.05）,次生沙棘林地和耕地土壤间差异不显著（P>0.05）。随着土层的加深,土壤pH值有升高趋势。（3）山地草甸和高寒草甸土壤有机碳含量显著高于其他6类草地（P<0.05）。温性荒漠草原和高寒荒漠草原土壤有机碳含量之间差异不显著（P>0.05）。温性荒漠土壤有机碳含量最低。从土层间的变化趋势来看,除高寒草原外,其他7类草地土壤有机碳含量有随着土层的加深而降低的趋势。不同利用方式高寒草甸0-10cm和10-20cm土层土壤有机碳含量变化趋势一致,从高到低的顺序均为放牧地>退耕还林地>次生沙棘林地>耕地,且互相之间差异显著（P<0.05）。除耕地外,其他3种利用方式下高寒草甸土壤有机碳含量随土层的加深而降低。（4）高寒草甸、高寒草甸草原和山地草甸土壤全氮含量较高。除高寒草原外,其他7类草地土壤全氮含量随着土层的加深而降低。土壤全磷、全钾含量随着土层的加深变化规律不一致。在高寒草甸土壤中,放牧地土壤全氮和全磷含量较高,且有随着土层的加深而降低的趋势。退耕还林地土壤全量养分均较高,次生沙棘林地和耕地土壤不同全量养分变化规律不一致。（5）不同类型草地土壤和不同利用方式下高寒草甸土壤有机碳、全氮、黏粒含量之间呈显著（P<0.05）或极显著正相关关系（P<0.01）,它们同时又与土壤pH值、粗砂粒含量之间呈显著（P<0.05）或极显著负相关关系（P<0.01）。土壤全磷、全钾含量之间及其与其他土壤理化性质之间的相关性不显著（P>0.05）。（6）土壤有机碳、全氮、粗砂粒、粉粒和黏粒含量在草地类之间的变异要大于土壤全磷、全钾、细砂粒和pH值。山地草甸、高寒草甸、高寒草甸草原和温性草原土壤全钾含量在中等以下水平。高寒草原土壤全磷、全钾含量不高,温性荒漠草原各养分含量在中等以下水平。高寒荒漠和温性荒漠土壤各养分含量均较低,且有1种以上的养分处于极度缺乏状态。利用方式对高寒草甸土壤有机碳、全氮、全钾和粗砂粒含量的影响较大,对土壤全磷、pH值、细砂粒、粉粒和黏粒含量的影响较小。（7）高寒草甸、山地草甸、高寒草甸草原和温性草原土壤可溶性有机碳含量较高,高寒荒漠、温性荒漠和高寒草原土壤可溶性有机碳含量较低。不同类型草地土壤可溶性有机碳含量随着土层的加深变化规律不一致。不同利用方式下高寒草甸土壤中,放牧地表层土壤可溶性有机碳含量较高,退耕还林地和次生沙棘林地深层土壤可溶性有机碳含量较高,不同土层耕地土壤可溶性有机碳含量均较低,土壤可溶性有机碳含量有随着土层的加深而降低的趋势。（8）不同类型草地土壤可溶性有机碳与土壤粗砂粒含量之间呈显著负相关关系（P<0.05）,与土壤黏粒含量之间呈极显著正相关关系（P<0.01）,与土壤pH值之间呈极显著负相关关系（P<0.01）,与土壤有机碳、全氮含量之间呈极显著正相关关系（P<0.01）。不同利用方式下高寒草甸0-10cm土层土壤可溶性有机碳含量与土壤粗砂粒含量之间呈极显著负相关关系（P<0.01）,与粉粒和黏粒含量之间呈显著正相关关系（P<0.05）,与土壤pH值之间呈显著负相关关系（P<0.05）,与土壤有机碳、全氮含量之间呈显著正相关关系（P<0.05）。在10-20cm土层,土壤可溶性有机碳含量和土壤理化性质之间未表现出显著的相关性（P>0.05）。（9）通过光谱分析可以得出,青海省8类草地土壤可溶性有机质中均含有芳香性物质,高寒草甸、山地草甸、高寒草甸草原和温性草原土壤可溶性有机质结构更为复杂,芳香化程度和缩合程度较高,含有更多结构复杂的多环芳香烃类物质。植被盖度低、有机质含量少的荒漠性草地土壤可溶性有机质的芳香化程度和缩合程度均较低,结构简单,有机质易于分解流失。多数类型草地土壤可溶性有机质结构的复杂性表现出0-10cm土层高于10-20cm的趋势。在高寒草甸土壤中,放牧地0-10cm土层土壤可溶性有机碳含量、芳香化程度和腐殖化程度均较高。退耕还林地和次生沙棘林地10-20cm土层可溶性有机质含量较高,但芳香化程度和腐殖化程度较低。土壤可溶性有机质的芳香化程度和腐殖化程度有随着土层的加深而降低的趋势。

论文目录

摘要

Summary

第一章引言

1.1 研究目的与意义

1.2 文献综述

1.2.1 草地土壤理化性质及其分异

1.2.2 利用方式对草地土壤理化性质的影响

1.2.3 土壤可溶性有机质的来源和组分

1.2.4 土壤可溶性有机质的影响因素

1.2.5 土壤可溶性有机质光谱特性

第二章研究区概况与试验设计

2.1 研究区概况

2.2 试验设计

2.3 技术路线

2.4 材料与方法

2.4.1 样地设置

2.4.2 土样采集

2.4.3 测定指标及方法

2.5 数据处理与统计分析

第三章不同类型草地土壤理化性质分异特征

3.1 结果与分析

3.1.1 土壤矿物质颗粒组成

3.1.2 土壤pH值

3.1.3 土壤有机碳

3.1.4 土壤全量养分

3.1.5 土壤理化性质之间的关系

3.1.6 土壤理化性质的分异特征

3.1.7 土壤养分分级与丰缺度特征

3.2 讨论

3.3 小结

第四章草地土壤理化性质对不同利用方式的响应

4.1 结果与分析

4.1.1 土壤矿物质颗粒组成

4.1.2 土壤pH值

4.1.3 土壤有机碳

4.1.4 土壤全量养分

4.1.5 土壤理化性质指标间的关系

4.1.6 土壤理化性质分异特征

4.2 讨论

4.3 小结

第五章草地类型和利用方式对土壤可溶性有机碳的影响

5.1 结果与分析

5.1.1 不同类型草地土壤可溶性有机碳含量

5.1.2 高寒草甸土壤可溶性有机碳对不同利用方式的响应

5.1.3 可溶性有机碳与土壤理化性质之间的关系

5.2 讨论

5.3 小结

第六章草地土壤可溶性有机质光谱特性及其对利用方式的响应

6.1 结果与分析

6.1.1 不同类型草地土壤可溶性有机质光谱特性

6.1.2 高寒草甸土壤可溶性有机质光谱特性对不同利用方式的响应

6.1.3 土壤可溶性有机质光谱特征参数与土壤理化性质的关系

6.2 讨论

6.2.1 草地类型对土壤可溶性有机质紫外-可见光光谱特性的影响

6.2.2 利用方式对土壤可溶性有机碳紫外-可见光光谱特性的影响

6.2.3 草地类型对土壤可溶性有机质荧光光谱特性的影响

6.2.4 利用方式对土壤可溶性有机质荧光光谱特性的影响

6.3 小结

第七章结论与展望

7.1 结论

7.2 本文创新之处

7.3 展望

参考文献

致谢

作者简介

导师简介

文章来源

类型: 博士论文

作者: 张苗苗

导师: 张德罡

关键词: 草地,土壤理化性质,可溶性有机碳,光谱特性

来源: 甘肃农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,畜牧与动物医学

单位: 甘肃农业大学

分类号: S812.2

DOI: 10.27025/d.cnki.ggsnu.2019.000026

总页数: 102

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