水土保持及荒漠化防治毕业论文.docx
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水土保持及荒漠化防治毕业论文
分类号:
S55学校代码:
10712
UDC:
579研究生学号:
2021050358
密级:
公开
2021届攻读硕士学位研究生学位〔毕业〕论文
生草对渭北苹果园土壤微生物量碳、氮的影响
学科专业水土保持与荒漠化防治
研究方向水土保持与生态环境
研究生道勇
指导教师会科
完成时间2021年5月
中国凌
Classificationcode:
S55Universitycode:
10712
UDC:
579Postgraduatenumber:
2021050358
Confidentialitylevel:
public
ThesisforMaster’sDegree
NorthwestA&FUniversityin2021
THEEFFECTSOFINTERPLANTINGHERBAGEONSOILMICROBIALBIOMASSCARBONANDNITROGENINWEIBEIAPPLEORCHARD
Major:
Soilandwaterconservationanddesertificationcontrol
Researchfield:
Ecologicalenvironmenteffectofsoilandwaterconservation
NameofPostgraduate:
ZhangDaoyong
Adviser:
LiHuike
Co-adviser:
Dateofsubmission:
5/20/2021
YanglingShaanxiChina
研究生学位〔毕业〕论文的独创性声明
本人声明:
所呈交的硕士学位〔毕业〕论文是我个人在导师指导下独立进展的研究工作及取得的研究结果;论文中的研究数据及结果的获得完全符合学校?
关于规西北农林科技大学研究生学术道德的暂行规定?
如果违反此规定,一切后果与法律责任均由本人承当。
尽我所知,除了文中特别加以标注和致的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究结果,也不包含其他人和自己本人已获得西北农林科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同事对本研究所做的任何奉献均已在论文的致中作了明确的说明并表示了意。
研究生签名:
时间:
年月日
导师指导研究生学位〔毕业〕论文的承诺
本人承诺:
我的硕士研究生所呈交的硕士学位〔毕业〕论文是在我指导下独立开展研究工作及取得的研究结果,属于我现岗职务工作的结果,并严格按照学校?
关于规西北农林科技大学研究生学术道德的暂行规定?
而获得的研究结果。
如果违反学校?
关于规西北农林科技大学研究生学术道德的暂行规定?
,我愿承受按学校有关规定的处分处理并承当相应导师连带责任。
导师签名:
时间:
年月日
关于研究生学位〔毕业〕论文使用授权的说明
本学位〔毕业〕论文的知识产权归属西北农林科技大学。
本人同意西北农林科技大学保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版,允许论文被查阅和借阅;同意西北农林科技大学将本学位〔毕业〕论文的全部或局部容授权汇编录入?
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本人保证,在毕业离开〔或者工作调离〕西北农林科技大学后,发表或者使用本学位〔毕业〕论文及其相关的工作成果时,将以西北农林科技大学为第一署位,否那么,愿意按?
中华人民国著作权法?
等有关规定承受处理并承当法律责任。
任何收存和保管本论文各种版本的其他单位和个人(包括研究生本人)未经本论文作者的导师同意,不得有对本论文进展复制、修改、发行、出租、改编等侵犯著作权的行为,否那么,按违背?
中华人民国著作权法?
等有关规定处理并追究法律责任。
〔的学位论文在期限,不得以任何方式发表、借阅、复印、缩印或扫描复制手段保存、汇编论文〕
研究生签名:
时间:
年 月 日
导师签名:
时间:
年 月 日
生草对渭北苹果园土壤微生物量碳、氮的影响
摘要
果园生草栽培是欧美等国家普遍采用的果园可持续开展的土壤管理模式,我国于1988年将果园生草栽培作为绿色果品生产主要技术措施在全国推广。
有关果园生草栽培方面的研究主要集中在生草对果园土壤理化性质的影响、生草微气候效应、以及生草对果树产量与果实品质影响等效益方面,根本上是针对果园生草现状及互作效果进展评价,而对产生互作效应机制方面的研究那么鲜有报道。
本研究以本研究以渭北苹果园生草为对象,通过田间试验和室分析相结合,研究了不同生草处理对渭北苹果园土壤微生物量碳、土壤微生物量氮等一系列表征土壤肥力特征指标的影响。
探讨了微生物量碳、氮对生草栽培的响应及其反响作用,为进一步探讨果园生草复合系统组分间的互作机制提供了理论依据,主要研究结果如下:
1、生草明显改善了苹果园土壤构造,有效降低了土壤0~40cm土层的土壤容重。
生草提高了土壤表层养分的含量,土壤全氮和有机碳含量显著增加。
土壤有机碳含量较清耕增幅为13.4%~68.6%。
土壤全氮含量较清耕增幅为10.4%~43.4%。
不同生长季节总体趋势表现为夏季>秋季>春季,在垂直分布上,各处理间表现为表层〔0~5cm〕土壤有机碳和全氮含量最高,随土层加深逐渐降低。
2、生草有效地提高了土壤过氧化氢酶、土壤脲酶、土壤蔗糖酶及土壤纤维素酶的活性,以白三叶和百脉根处理效果最好,土壤酶活性随季节变化表现为先提高后降低的变化趋势对,夏季到达最高,土壤酶活性随着土层增加呈现逐渐降低的规律。
3、果园生草显著增加土壤微生物量碳、氮含量和微生物碳熵及氮熵,提高微生物对有机碳和全氮的利用效率。
各土层不同处理在各季节表现为夏季>秋季>春季,不同土层分布表现为随土层深度的增加而降低。
在表层0~5cm,白三叶处理的土壤微生物量碳含量最高,在春、夏、秋三个季节其含量分别较对照提高175.2%,144.9%,175.4%。
微生物碳熵分布在各土层变化各异,整体以白三叶、百脉根和鸡脚草提高效果最为明显。
土壤微生物量氮含量在0~20cm土层的3个季节中均以白三叶处理最高,春、夏、秋三个季节平均较清耕分别提高62.4%,、65.3%和72.6%。
微生物氮熵在各土层各季节分布规律不明显,主要以白三叶和百脉根最高。
各季节生草处理的微生物量碳氮比尤以表层〔0~5cm〕最大,0~40cm土层的微生物量碳氮比垂直变化规律总体也表现为随着土层加深呈现递减的趋势。
4、相关分析说明,土壤微生物量碳与土壤微生物量氮极显著相关,且均与土壤有机碳、全氮,蔗糖酶、脲酶和纤维素酶极显著相关,与过氧化氢酶不相关。
通径分析说明有机碳、全氮和纤维素酶是影响土壤微生物量碳的重要因子,而全氮和脲酶是影响土壤微生物量氮的重要因子。
关键词:
果园生草;土壤微生物量碳;土壤微生物量氮;土壤酶活性
THEEFFECTSOFINTERPLANTINGHERBAGEONSOILMICROBIALBIOMASSCARBONANDNITROGENINWEIBEIAPPLEORCHARD
ABSTRACT
WeibeiLoessPlateauisoneof thehighquality appleproducingareasinChinatheworld.Interplantingherbagesisasoilmanagementmodecommonlyemployedfororcharddevelopmentindevelopedcountries.IthasbeenpromotedasameasureofgreenfruitproducinginChinasince1988.Currentresearchonintercroppingherbagesinorchardmainlyfocusontheeffectsofgrowingherbageonfruityield,fruitquality,microclimate,andsoilenvironment,whilelittleworkwasdoneonthemechanisms.IntercroppingherbagesinappleorchardinWeibeiAreawasstudied.Throughfieldexperimentsandlaboratoryanalysis,soilmicrobialbiomasscarbon(SMBC),soilmicrobialbiomassnitrogen(SMBN)wereanalyzed,andresponsesofthemtointercroppingherbageswerediscussed.Thisresearchprovidedascientificbasisforstudyingtheinteractionmechanismsbetweenfruittreesandherbagesinthefruitorchard-growingherbagecomplexsystem.Themainresultsshowedthat:
1.Interplantingherbagessignificantlyimprovedthesoilstructureinappleorchards,effectivelyreducingthesoilofsoilbulkdensityin0~40cm.Interplantingerbageimprovedthenutrientcontentoftopsoil,andsignificantlyincreasedthecontentofsoilorganiccarbonandtotalnitrogen.Comparedwithcleartillage,thecontentofsoilorganiccarbonandtotalnitrogenininterplantingherbagescouldimproveby13.4%~68.6%and10.4%~43.4%.Indifferentgrowingseasons,theoveralltrendshowedsummer>autumn>spring,intheverticaldistributionamongtreatments,thecontentofsoilorganiccarbonandtotalnitrogenwashighestintopsoil(0~5cm),whichwasdecreasedwithdepth.
2.Interplantingherbageseffectivelyimprovedthesoilenzymeactivityofcatalase,urease,sucroseandcellulose.InterplantingTrifoliumrepensL.andLotuscorniculatusL.werebetterthanothertreatments.Withtheseasonchange,thetrendsofsoilenzymeactivityshowedthatitdecreasedatfirstandincreasedatlast,anditreachedmaximuminsummer.Theactivityofsoilenzymewasdecreasedwithsoildepth.
3.Interplantingherbagessignificantlyincreasedthecontentofsoilmicrobialbiomasscarbon(SMBC)andnitrogen(SMBN),ratioofSMBCtosoilorganiccarbon(qSMBC),ratioofSMBNtosoiltotalnitrogen(qSMBN).Itimprovedtheutilizationefficiencyofsoilorganiccarbonandtotalnitrogenformicrobe.Indifferentseasons,theoveralltrendshowedsummer>autumn>spring.Thecontentsofthemweredecreasedwithsoildepth.Inthetopsoilof0~5cm,thecontentofsoilmicrobialbiomasscarbonintheinterplantingTrifoliumrepensL.treatmentwashighestamongofalltreatments.Inspring,summerandautumn,itscontentswereincreasedby175.2percent,144.9percentand175.4percent.ThedistributionsofqSMBCwasdifferentindifferenttreatment.ThemostobviouseffectaroseininterplantingTrifoliumrepensL.andLotuscorniculatusL.andDactylisglomerataL.treatmens.Inthetopsoilof0~20cm,thecontentofsoilmicrobialbiomassnitrogenintheinterplantingTrifoliumrepensL.treatmentwashighestamongofalltreatments.Inspring,summerandautumn,comparedwithcleartillage,itscontentswereincreasedby62.4percent,65.3percentand72.6percent.LiketheqSMBC,thedistributionslawofqSMBNwasnotobviousindifferenttreatment.InterplantingTrifoliumrepensL.andLotuscorniculatusL.werehigherthanothertreatments.Inthetopsoil(0~5cm),theratioofsoilmicrobialbiomasscarbontosoilmicrobialbiomassnitrogenwerethehighestinthealltreatments.Inthe0~40cmsoillayer,theratioofsoilmicrobialbiomasscarbontosoilmicrobialbiomassnitrogenweredecreasedwithsoildepth.
4.Correlationanalysisshowedthatsoilmicrobialbiomasscarbonhadsignificantcorrelationextremelywithsoilmicrobialnitrogen,andithadsignificantcorrelationswithsoilorganiccarbon,totalnitrogen,sucrase,ureaseandcellulase,butithadnosignificantcorrelationwithsoilcatalase.Pathanalysisindicatedthatsoilorganiccarbon,totalnitrogenandcellulaseweretheimportantfactorsthataffectedthesoilmicrobialbiomasscarbon,andsoiltotalnitrogenandureaseweretheimportantfactorsthataffectedthemicrobialbiomassnitrogen.
KEYWORDS:
Interplantingherbageinappleorchard;Soilmicrobialbiomasscarbon,Soilmicrobialbiomassnitrogen;Soilenzymeactivity
第一章文献综述
1.1背景与目的意义
1.1.1研究背景
果树业是我国当前农业种植构造中的重要支柱产业,其效益在种植业中居第三位。
近年来,苹果栽培面积和产量逐年上升,由于改革开放调整了农业构造,使得苹果与苹果产业的快速开展。
渭北地处我国西部黄河流域,是世界上最正确的苹果适生区,也是全国主要的苹果产区中唯一符合最适宜区7项气候指标的优生区〔麻进仓2001〕。
该区以其独特的自然资源条件成为了黄土高原地区苹果产业的代表〔吕丽霞2021〕。
果树要生存,土壤是关键。
土壤中的水分和养分为果树的生长发育提供了直接动力。
果树栽培技术的重要容就是果园土壤管理,长期以来,传统的清耕制管理模式一直是果园土壤管理的主要模式。
其导致了果园物种单一,生态系统简化,大量化肥的投入和化学农药的使用,严重影响了苹果品质及果园土壤的可持续开展(周志翔等1997)。
因此,改变果园传清耕制管理模式,结合区域苹果生产特点,因地制宜,构建生态化果园生产体系,改善果园良好的生态环境,促进果树产业安康高效持续开展,已成为我国苹果产业开展需要重点解决的关键问题〔会科2021〕。
目前,先进的果园土壤管理模式主要有绿肥覆盖、果园间作、果园生草、果园覆草、地膜覆盖等〔谭承来1993;胜蕊和薛炳烨1999;之峰等2000;牛自勉2003〕。
果园生草栽培被认为是美国果业开展中的五大最重要成果之一〔BillLuce2004〕。
目前,果园生草作为一种生态果园建立的模式,在国外果树生产兴旺国家广泛推广,实施生草的果园面积占果园总面积的55%~70%以上,有的国家甚至到达90%以上〔惠竹梅等2005〕。
1998年,我国开场在全国推广果园生草栽培〔何庆1998〕。
但果园生草仅处于试验和小面积应用阶段,清耕果园面积仍占果园总面积的90%以上〔周志翔等1997;马国辉等2005〕。
目前国果园生草试验研究多数集中在葡萄园、橘园、茶园、梨园、龙眼园等,黄土高原地区的研究很少,具体到黄土高原渭北苹果产区那么更为薄弱。
所以,探索新的土壤管理模式,提升果园管理水平,已经成为苹果产业可持续开展的首要解决的问题。
1.1.2研究目的意义
果园生草是指在全园〔树盘除外〕或果树行间栽培草本植物作为地表覆盖的一种果园土壤管理方式,是人为构建的多时序、多层次、多物种的复合生态系统(会科等2021)。
其目的在于强化各组分之间的相互作用,尤其各组分对果园土壤养分的吸收利用及土壤的反响作用,往往是限制果园生草复合系统能否实现高效持续经营的重要因素,也是果园生草复合系统果树组分与牧草组分间相互的主要驱动机制与驱动力(王英俊等2021)。
目前,有关果园生草栽培方面的研究主要集中在生草对果园土壤理化性质的影响、生草微气候效应、以及生草对果树产量与果实品质影响等效益方面,根本上是针对果园生草现状及互作效果进展评价,而对产生互作效应机制方面的研究那么鲜有报道。
〔会科等2007;会科等2021;同川等2021〕。
土壤微生物是土壤中养分循环和物质转化的驱动者,而土壤微生物量碳、氮那么被认为是土壤活性养分的源和库,为植物生长发育提供可直接利用养分(薛菁芳等2007)。
土壤酶是土壤肥力的重要指标,主要来源于土壤微生物,很大程度上可以反映土壤微生物的活性,其活性代表了土壤中物质代的旺盛程度。
土壤酶是土壤生态系统中物质循环和能量流动中最为活泼的生物活性物质,参与土壤中一切生物化学过程,可反映植物对养分的吸收利用与生长发育状况(周礼恺1989;建等2021;勇等2021)。
总之,土壤微生物和土壤酶是土壤养分变化的直接参与者,是土壤稳定态养分转变为有效态养分的催化剂,是“植物-土壤微生物-土壤养分〞系统的联系纽带,可敏感地反映土壤养分转化速率与驱动力。
因此,提醒生草栽培条件下,果园土壤微生物碳、氮及土壤酶活性演变特征对于提醒果园土壤养分对生草栽培的响应及其反响作用具有重要意义。
本研究通过四种生草苹果园土壤微生物碳、氮及土壤酶活性和其他土壤理化性质演变及其分布格局的研究,探讨果园土壤微生物碳、氮对生草栽培的响应及其反响作用,为进一步探讨果园生草复合系统组分间的互作机制提供理论依据和支撑。
1.2国外研究进展
1.2.1果园生草对土壤理化性质的影响
有关果园生草的研究指出,果园生草可以明显改善果园土壤环境,改善土壤物理性状,降低土壤容重,土壤总孔隙度得到提高〔宋吉红等2000〕。
传统的清耕法导致土壤板结、氧扩散减少,构造破坏,理化性状变差〔瑾岚等1990〕。
郝淑英等(2003)在黄土高原地区果园进展生草试验结果说明,果园生草覆盖区与对照相比土壤物理性状、水分及产量均有明显提高,土壤容重下降0.05~0.13g/cm3,土壤孔隙度增加2.5%~5.5%。
其他研究也得到类似结果〔光南等1998;更生等1991;邓等2003〕。
土壤有机质是指存在于土壤中各种含碳的物质,它包括土壤中各种动、植物残体,微生物体及其分解和合成的各种有机物质。
土壤肥力的核心是有机质。
土壤有机质是土壤养分的重要来源,土壤有机质的数量变化是土壤肥力及环境质量状况的最重要的表征〔牛自勉等1997;Angers,D.A.etcl1992〕,许多研究认为,果园生草增加土壤有机质含量〔胜蕊和薛炳烨1990〕,增加量随土壤和环境条件而变化,增加最多的是表层,向下依次减少。
修荆昌等〔1994〕在红富市苹果园经过3年的生草试验,认为白三叶可明显提高土壤养分,与清耕对照相比,有机质含量平均提高32.0%,以0~20cm最为显著,是清耕区的1.5倍。
而华等研究报道〔2004〕,葡萄园行间种植紫花苜蓿和多年升黑麦草,使0~60cm土层碱解N降低,有机质和全氮平均含量升高,其中以种植多年生黑麦草增幅最大,生草两年后20~40cm土层的有机质含量高于表层土壤。
由于试验条件不同,有关果园生草对土壤营养影响的研究结果往往不同,一般认为生草提高了土壤全N、全K、全P的含量,其速效养分含量
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