黄土高原不同生境条件下土壤结构体分形及碳、氮分布
本文以黄土高原从北向南不同地区主要土壤类型为对象，研究黄土高原不同生境条件下土壤结构体的分形维数以及土壤有机碳、氮库在不同结构体中的分布；同时采用淹水培养，研究不同土壤结构体中易矿化氮的差异。通过以上研究，旨在探明不同粒级结构体及其结构体碳、氮在土壤肥力形成中的作用和地位，为深入理解黄土高原土壤生产力形成本质提供理论依据。通过研究，获得以下主要结论：
1.初步阐明了黄土高原不同生境条件下土壤结构体分形维数及其与主要土壤特性的关系。结果表明，本研究供试的22个土壤样品结构体分形维数变化在2.267～2.843之间；回归分析发现，土壤结构体分形维数与土壤有机质、全氮问呈极显著的负相关，相关系数分别为-0.5919和-0.6407(n=22)，说明土壤结构体分形维数随土壤有机质、全氮含量增加而降低。对黄土正常新成土，除＞5mm结构体外，土壤结构体分形维数与各粒径结构体含量皆呈明显线性关系，正负相关性以0.25mm为界：分形维数与＞0.25mm结构体含量呈负相关，与＜0.25mm结构体含量呈正相关。多元线性回归分析表明，结构体分形维数与＞5mm、5-2mm、2-1mm、0.25-0mm结构体含量的偏相关关系达显著水平，而与1-0.25mm结构体含量的偏相关系数不显著。
2.研究了黄土高原主要土壤不同结构体中氮库的分布特征。结果表明，无论哪种结构体，从表层向下，有机氮、矿质氮、铵态氮、硝态氮含量皆呈递减趋势。不同土壤结构体，其有机氮含量明显不同，有机氮含量随土壤结构体从大到小呈“∧”形分布，0.25-1mm结构体中最大；不同结构体中铵态氮、硝态氮和矿质氮含量的分布没有明显的规律性。无论是土壤有机氮，还是矿质氮，其贮量在土壤结构体中的分布均呈“∨”形分布。在黄土高原，土壤中各级结构体含氮量分布随纬度增加而降低，土垫旱耕人为土各级结构体含氮量最高，干湿砂质新成土各级结构体含氮量最低。植被对结构体中的氮素分布也存在一定影响，有机氮和矿质氮大体上均呈自然林地＞裸地＞人工林＞农地。
3.明确了黄土高原主要土壤有机碳库在不同结构体中的分布。结果表明，对所有结构体，随土层深度增加，有机碳含量和贮量皆呈递减趋势；各土层从＞5mm、2-5mm、1-2mm到0.25-1mm结构体有机碳含量呈递增趋势，而从0.25-1mm到＜0.25mm呈下降趋势，以0.25-1mm结构体中有机碳含量最高。由于不同大小结构体所占比例不同，因此不同结构体中的有机碳贮量与含量并不完全一致：从＞5mm、2-5mm到1-2mm结构体，有机碳贮量呈递减趋势，而从1-2mm、0.25-1mm到＜0.25mm呈递增趋势，以1-2mm结构体有机碳贮量最低。有机碳含量除土垫旱耕人为土在＜0.25mm结构体中最大外，干湿砂质新成土、黄土正常新成土和简育干润均腐土在0.25-1mm结构体中最高；但有机碳贮量在干湿砂质新成土和黄土正常新成土中以＜0.25mm结构体所占比例最大，在简育干润均腐土和土垫旱耕人为土中以＞5mm结构体所占比例最大。在不同植被下有机碳含量、贮量不同，表现为自然林地＞裸地＞人工林地＞农地。供试土壤C/N分布在6.30～13.90之间，平均为10.80，土壤各结构体中的C/N分布在9.65～11.68之间，且各结构体之间以及各土层之间土壤C/N差异不显著。
4.明确了黄土高原主要土壤不同土壤结构体易矿化氮的差异。通过淹水培养发现，不论哪种结构体，从表层向下，易矿化氮含量呈递减趋势，而氮矿化效率呈增加趋势。在不同土层，不同结构体易矿化氮含量和有机氮矿化效率变化趋势不同：对易矿化氮含量，从＞5mm、2-5mm、1-2mm到0.25-1mm结构体呈递增趋势，0.25-1mm结构体达到最大，从0.25-1mm到＜0.25mm，呈下降趋势；而对有机氮矿化效率，不同土壤结构体有机氮矿化率差异不明显。相关分析表明，除40-60cm土层外，0-20cm和20-40cm土层各结构体中易矿化氮与全氮、有机碳密切相关；不同植被下易矿化氮含量和有机氮矿化效率不同，表现为自然林＞裸地＞人工林＞农地。
5.探讨了黄土高原不同生境条件下土壤结构体组成及其影响因素。研究发现，黄土高原主要土壤结构体组成以＞5mm结构体含量最高，＜0.25mm微结构体含量次之，二者在土壤结构体中占主导地位，以1-2mm结构体占的比例最小。由简单相关性分析、典范相关分析和通径分析均表明，土壤粘粒含量对形成＞0.25mm结构体具有重要作用；有机质、全氮、矿质氮和粘粒对不同土层土壤结构体组成影响不同，对0-20cm土层，粘粒对形成＞0.25mm结构体的直接影响最大，全氮主要通过有机质和矿质氮等因素间接影响土壤大结构体形成；在20-40cm土层，对＞0.25mm结构体质量分数有正效应的因子依次为粘粒含量＞全氮＞有机质，仍以粘粒影响最大；而在40-60cm土层，对土壤结构体分布直接影响效应最大的是全氮，而且全氮对＞0.25mm结构体质量分数的间接影响最大。
黄土高原;不同生境条件;土壤结构;结构体;分形维数;构体含量;有机碳含量;有机氮矿化;氮含量;矿化氮;分布;土垫旱耕人为土;有机碳贮量;土层;矿质氮;递减趋势;土壤有机质;砂质新成土;土壤有机碳;自然林
西北农林科技大学
硕士
植物营养学
李世清
2006
中文
S152.48
69
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）