北疆棉田土壤质量演变及季节性冻融的影响

第1章 绪论

1.1 新疆膜下滴灌技术发展概况

1.2 国内外研究进展

1.2.1 节水灌溉对土壤质量的影响研究进展

1.2.2 季节性冻融对土壤质量的影响研究进展

1.2.3 耕作方式对土壤质量的影响研究进展

第2章 研究区概况与研究方法

2.1 试验区概况

2.1.1 总体概况

2.1.2 典型研究地块概况

2.1.3 研究区气候

2.2 试验设计

2.3 测定项目及方法

2.3.1 土壤水分

2.3.2 土壤盐分

2.3.3 土壤温度

2.3.4 土壤容重和孔隙度

2.3.5 土壤三相比

2.3.6 机械稳定性团聚体

2.3.7 水稳性团聚体

2.3.8 团聚体的平均重量直径和几何平均直径

2.3.9 土壤有效磷

2.3.10 土壤全氮、全碳、有机碳

2.3.11 微生物多样性测序

2.3.12 土壤呼吸和累积CO2排放量

2.3.13 土壤酶活性

2.3.14 土壤质量指数

2.4 数据处理与分析

第3章 长期滴灌对棉田土壤质量的影响

3.1 长期滴灌对土壤物理质量的影响

3.1.1 长期滴灌对土壤容重的影响

3.1.2 长期滴灌对土壤总孔隙度的影响

3.1.3 长期滴灌对土壤三相比的影响

3.1.4 长期滴灌对土壤水稳性团聚体的影响

3.1.5 长期滴灌对土壤水分分布的影响

3.2 长期滴灌对土壤化学质量的影响

3.2.1 长期滴灌对耕层土壤总氮的影响

3.2.2 长期滴灌对耕层土壤总碳的影响

3.2.3 长期滴灌对耕层土壤有效磷的影响

3.2.4 长期滴灌对土壤盐分分布的影响

3.2.5 长期滴灌对土壤储盐量的影响

3.3 长期滴灌对土壤生物质量的影响

3.3.1 长期滴灌对土壤呼吸速率和累积CO2排放的影响

3.3.2 长期滴灌对土壤微生物量碳的影响

3.3.3 长期滴灌对真菌和细菌高质量序列量和分类单元数的影响

3.3.4 长期滴灌对真菌和细菌分类单元数的影响

3.3.5 长期滴灌对真菌和细菌Alpha多样性的影响

3.3.6 长期滴灌对土壤微生物物种组成的影响

3.3.7 物种组间差异分析及演变进程

3.3.8 环境因子对土壤微生物群落结构的影响

3.3.9 长期滴灌对土壤主要酶活性的影响

3.4 长期滴灌棉田土壤质量综合评价

3.4.1 指标选择与隶属度计算

3.4.2 权重确定和土壤质量指数

3.5 长期滴灌影响土壤质量的讨论分析

3.5.1 长期滴灌对土壤物理结构的影响

3.5.2 长期滴灌对土壤肥力的影响

3.5.3 长期滴灌对土壤盐分时空分布的影响

3.5.4 长期滴灌对土壤微生物丰度和多样性的影响

3.5.5 长期滴灌对土壤微生物群落构成的影响

3.6 小结

第4章 非灌溉季冻融对长期滴灌棉田土壤质量的影响

4.1 冻融对土壤物理质量的影响

4.1.1 冻融对土壤容重的影响

4.1.2 冻融对土壤孔隙度的影响

4.1.3 冻融对土壤三相比的影响

4.1.4 冻融对土壤机械稳定性团聚体的影响

4.1.5 冻融对土壤水稳性团聚体的影响

4.1.6 冻融对土壤水分分布的影响

4.1.7 冻融对土壤贮水量的影响

4.1.8 冻融对土壤温度的影响

4.2 冻融对土壤化学质量的影响

4.2.1 冻融对土壤总氮的影响

4.2.2 冻融对土壤总碳的影响

4.2.3 冻融对土壤有效磷的影响

4.2.4 冻融对土壤盐分动态的影响

4.2.5 冻融对播种前土壤盐分分布的影响

4.2.6 冻融对不同土层盐分迁移的影响

4.2.7 冻融对土壤储盐量的影响

4.3 冻融对土壤生物质量的影响

4.3.1 冻融对土壤表层细菌和真菌高质量序列量及分类单元数的影响

4.3.2 冻融对土壤表层细菌和真菌物种组成的影响

4.3.3 冻融对土壤细菌和真菌Alpha多样性的影响

4.3.4 冻融对土壤微生物量碳和潜在硝化速率的影响

4.3.5 冻融对土壤主要酶活性的影响

4.4 冻融前后棉田土壤质量综合评价

4.4.1 基于指标全集的土壤质量评价

4.4.2 基于最小数据集的土壤质量评价

4.5 季节性冻融影响长期滴灌棉田土壤质量的讨论分析

4.5.1 冻融对滴灌棉田土壤物理结构的影响

4.5.2 冻融对滴灌棉田土壤肥力的影响

4.5.3 冻融对滴灌棉田土壤盐分时空分布的影响

4.5.4 冻融对滴灌棉田土壤微生物特性的影响

4.6 小结

第5章 非灌溉季秋耕方式对长期滴灌棉田土壤质量的影响

5.1 秋耕方式对土壤物理质量的影响

5.1.1 秋耕方式对土壤容重和总孔隙度的影响

5.1.2 秋耕方式对土壤三相比的影响

5.1.3 秋耕方式对土壤机械稳定性团聚体的影响

5.1.4 秋耕方式对土壤水稳性团聚体的影响

5.1.5 秋耕方式对土壤团聚体含盐量的影响

5.1.6 秋耕方式对土壤团聚体有机碳的影响

5.1.7 秋耕方式对土壤水分分布和贮水量的影响

5.1.8 秋耕方式对土壤温度的影响

5.2 秋耕方式对土壤化学质量的影响

5.2.1 秋耕方式对土壤总氮的影响

5.2.2秋耕方式对土壤总碳的影响

5.2.3秋耕方式对土壤有效磷的影响

5.2.4秋耕方式对土壤盐分分布和储盐量的影响

5.3秋耕方式对土壤生物质量的影响

5.3.1秋耕方式对土壤呼吸速率和累积CO2排放量的影响

5.3.2秋耕方式对土壤微生物量碳的影响

5.3.3秋耕方式对土壤潜在硝化速率的影响

5.3.4秋耕方式对土壤微生物群落的影响

5.3.5秋耕方式对土壤微生物多样性的影响

5.3.6秋耕方式对土壤主要酶活性的影响

5.4不同秋耕方式下棉田土壤质量综合评价

5.4.1基于指标全集的土壤质量评价

5.4.2基于最小数据集的土壤质量评价

5.5秋耕方式影响长期滴灌棉田土壤质量的讨论分析

5.5.1秋耕方式对滴灌棉田土壤物理结构的影响

5.5.2秋耕方式对滴灌棉田土壤肥力的影响

5.5.3秋耕方式对滴灌棉田土壤微生物特性的影响

5.6小结

参考文献

第1章绪论

1.1新疆膜下滴灌技术发展概况

随着我国人口的增长和社会发展水平的不断提高，农业发展与资源消耗之间的矛盾愈发尖锐(康绍忠，2019)，耕地数量与生态健康问题日益突出(赵其国等，2006)。如何实现农业高质量发展和土地资源的可持续利用是目前生态农业研究的热点。我国耕地资源紧张，盐碱地是我国重要的后备耕地资源，其合理改良和高效利用对缓解人地矛盾、提高耕地农业生产力和坚守18亿亩(1亩~666.7 m2)耕地红线具有战略意义(王佳丽等，2011;李彬等，2005)。然而，新疆地区大部分耕地及后备耕地受到干旱缺水、盐碱化、低温严寒、风沙等多种因素的影响，生态状况极其脆弱(王涛，2009)，制约新疆绿洲农业的发展。绿洲农业的发展高度依赖灌溉，维持绿洲农业水土平衡、水盐平衡对绿洲农业及农田生态系统的健康具有重要作用(王志成等，2019)。新疆占全国1/6的陆地国土面积，仅匹配了全国3%的水资源(中华人民共和国水利部，2020)，失衡的水资源和耕地资源匹配问题加剧了水资源的供需矛盾，干早缺水态势严峻。此外，新疆地区土壤盐分组成复杂(胡明芳等，2012)，被称作世界盐碱地博物馆(田长彦等，2016)。据全国第二次土壤普查资料，新疆各类盐碱土总面积约2180.48万hm2，占全国盐碱土总面积的1/3以上。北疆表层土壤含盐量一般为0.5~4g kg ，最高可达10g.kg ，南疆多为4~10 gkg1，最高可达80gkgl(王振华，2014)。其中，受盐碱危害的耕地面积 122.88 万hm2，占耕地总面积的30%以上，占低产田面积的63.20%(杨柳青，1993)。盐碱化是限制绿洲农业区土壤生产力提升的主要因素。

……

本书针对北疆棉田土壤盐渍化、质量下降等问题，以北疆绿洲典型棉区——玛纳斯河流域下野地灌区不同滴灌年限棉田及邻近自然荒地为研究对象，利用资料分析、定点监测、田间调查和控制试验等方法，探究不同情景影响下土壤物理结构、养分存储、盐分分布和微生物组成的时空分布特征，揭示长期滴灌棉田土壤质量演变特征，明确非灌溉季冻融及冬前秋耕方式对长期滴灌棉田土壤质量的作用机理