松嫩平原杨树防护林与农田土壤特性差异研究

第1章 杨树防护林研究进展及开展土壤特性研究的必要性 1.1 我国与农业相关的重大森林生态保护工程 1.1.1 “三北”防护林工程 1.1.2 退耕还林工程 1.2 东北地区杨树林现状、价值及研究进展 1.2.1 东北地区杨树面积、蓄积量与生态价值 1.2.2 东北防护林对土壤影响及功能研究进展 1.3 松嫩平原概况与土壤功能重要性 1.3.1 松嫩平原基本概况与土壤退化 1.3.2 退化土壤造林改良土壤的重要性 1.4 本书的基本思路与技术路线第2章 杨树防护林和农田土壤碳截获、土壤肥力和土壤理化性质差异 2.1 材料与方法 2.1.1 研究地点自然状况概述 2.1.2 研究地点的选择和土壤样品的采集 2.1.3 实验方法 2.1.4 数据分析 2.2 结果与分析 2.2.1 多因素方差分析结果 2.2.2 对土壤整体存在影响的5个指标及差异大小 2.2.3 存在显著类型×地点交互作用的13个指标及差异大小 2.2.4 存在显著类型×土壤深度交互作用的14个指标及差异大小 2.2.5 存在显著类型×树高、类型×胸径交互作用的5个指标及差异大小 2.2.6 杨树防护林和农田碳截获差异与其他土壤指标的相关关系分析 2.3 讨论 2.3.1 防护林建设后有机碳的复杂变化 2.3.2 造林改善土壤物理性质、提高土壤肥力，但更耗水 2.3.3 氮素的供应差异决定土壤碳截获能力 2.4 小结第3章 农田真菌代谢产物球囊霉紊相关土壤蛋白与土壤功能关系 3.1 材料与方法 3.1.1 研究区概况及土样采集 3.1.2 GRSP的测定 3.1.3 GRSP提纯，红外官能团、紫外光谱与3D荧光光谱分析及激光共聚焦显微镜观察 3.1.4 土壤碳、氮、磷、钾与理化性质的测定 3.1.5 数据处理 3.2 结果与分析 3.2.1 不同地点、土壤深度GRSP含量差异分析 3.2.2 不同地点GRSP组成特征差异分析 3.2.3 土壤的理化性质、肥力指标空间差异 3.2.4 土壤理化性质、肥力指标与GRSP含量的相关性 3.2.5 土壤理化性质、肥力指标与GRSP组成特征的相关性 3.3 讨论” 3.3.1 GRSP含量及组成特征的差异 3.3.2 GRSP对碳截获的影响 3.3.3 GRSP与肥力指标的关系 3.3.4 GRSP与土壤物理性质及土壤酸碱度的关系 3.4 小结·第4章 杨树防护林真菌代谢产物球囊霉素相关土壤蛋白特征 4.1 材料与方法 4.1.1 研究样地概况和土壤样品的采集 4.1.2 土壤相关理化指标测定、GRSP含量测定、提取纯化及组成特征研究方法 4.1.3 数据处理 4.2 结果与分析 4.2.1 不同土层、地点土壤理化性质指标的差异 4.2.2 不同土层、地点的GRSP含量的差异 4.2.3 不同地点TG组成成分上的差异 4.2.4 GRSP含量和组成成分与土壤相关指标的关系 4.3 讨论 4.3.1 杨树防护林GRSP含量空间分布的差异 4.3.2 纯化GRSP组成特征的鉴定及空间差异 4.3.3 GRSP含量和组成特征与土壤理化性质的相关关系 4.4 小结第5章 农田、杨树防护林与原始林球囊霉素相关土壤蛋白差异及启示 5.1 材料与方法 5.1.1 研究样地概况和样品采集 5.1.2 研究方法 5.1.3 数据分析 5.2 结果与分析 5.2.1 GRSP含量和组成成分的相关关系 5.2.2 GRSP含量和组成成分与特征对土壤肥力性质的影响 5.2.3 GRSP含量和组成成分与特征对土壤理化性质的影响 5.2.4 GRSP含量和组成成分及特征与土壤性质的逐步回归分析 5.2.5 不同土地利用方式下土壤肥力、理化性质的差异 5.2.6 不同土地利用方式下GRSP含量和组成成分、特征差异 5.3 讨论 5.3.1 GRSP组成成分与特征的复杂性 5.3.2 GRSP在改善土壤质量方面发挥的重要作用 5.3.3 造林对土壤质量、GRSP含量和组成成分与特征的影响 5.3.4 退化土壤的可能复原措施 5.4 小结第6章 防护林与农田土壤物理化学组分分级与碳、氮、磷、钾差异 6.1 材料与方法 6.1.1 研究样地概况和土壤样品的采集 6.1.2 研究材料与方法 6.1.3 数据处理 6.2 结果与分析 6.2.1 造林后土壤组分占比变化的差异分析 6.2.2 造林后土壤及组分SOC变化的差异分析 6.2.3 造林后土壤及组分肥力(氮、磷、钾)变化的差异分析 6.2.4 土壤及组分间碳、氮、磷、钾含量及储量的相关关系分析 6.2.5 土壤理化性质与土壤及组分占比、碳、氮、磷、钾的相关关系分析 6.3 讨论 6.3.1 造林降低酸不溶组分，而增加可溶性组分、颗粒态、易氧化组分和团聚体的碳截获 6.3.2 造林后P上升源于可溶性和颗粒态组分，而N、K不同组分变化的抵消作用明显 6.3.3 土壤容重、含水量与原土SOC、N呈显著相关关系，团聚体和酸不溶组分是关键 6.4 小结第7章 防护林与农田土壤及组分矿物x射线衍射特征差异 7.1 材料与方法 7.1.1 样品采集与土壤性质测定方法 7.1.2 X射线衍射测定 7.1.3 数据处理 7.2 结果与分析 7.2.1 主要矿物衍射峰检出个数、衍射角、晶粒间隔差异 7.2.2 主要矿物衍射峰峰高、面积、半高宽和晶粒尺寸差异 7.2.3 衍射峰特征与土壤指标相关性 7.2.4 衍射峰特征与土壤碳、氮、磷、钾相关性 7.2.5 衍射峰特征与土壤同位素i3C丰度相关性 7.3 讨论 7.3.1 杨树种植改变土壤矿物结晶状态 7.3.2 矿物XRD特征状态影响土壤养分，甚至同位素分馏作用 7.4 小结第8章 杨树防护林与农田土壤及组分红外官能团差异 8.1 材料与方法 8.1.1 研究样地概况和样品采集 8.1.2 研究方法 8.1.3 数据分析 8.2 结果与分析 8.2.1 杨树与农田土壤及不同组分官能团相对含量的差异比较分析 8.2.2 土壤肥力指标与官能团相对含量的相关性分析 8.3 讨论 8.3.1 杨树防护林与农田土壤及组分不同官能团存在差异，但不同地点趋势不一致 8.3.2 土壤肥力指标(碳、氮、磷、钾)显著影响红外官能团的相对含量 8.4 小结第9章 杨树防护林与农田土壤及组分稳定同位素δ13C差异 9.1 材料与方法 9.1.1 研究地点、材料收集与土壤物理化学分级 9.1.2 土壤相关指标测定 9.1.3 土壤同位素测定 9.1.4 数据分析 9.1.5 数据处理 9.2 结果与分析 9.2.1 原土及不同土壤组分13C差异 9.2.2 原土和不同组分中土壤碳来源量分析 9.2.3 林分和农田13C差异与土壤不同指标的相关性分析 9.2.4 林分SOC周转比例与土壤不同指标的相关性分析 9.2.5 林分SOC周转比例、同位素丰度与土壤红外官能团的相关性分析 9.3 讨论 9.3.1 杨树和农田13C同位素分馏、碳周转与组分差异 9.3.2 决定杨树林土壤SOC周转的因素分析 9.4 小结第10章 土壤孔隙相关物理性质重要性及其受杨树造林的影响 10.1 材料与方法 10.1.1 研究地概况及采样方法 10.1.2 土壤各指标的测定 10.1.3 杨树与玉米生物生产力、根分布、有机碳含量测定与数据收集.. 10.1.4 数据处理 10.2 结果与分析 10.2.1 土壤孔隙指标与土壤各指标相关性 10.2.2 杨树人工林建设对各指标及孔隙指标与各指标相关关系影响 10.3 讨论 10.3.1 3种孔隙指标对土壤性质的指示作用 10.3.2 杨树造林导致土壤孔隙度增加容重降低的原因：有机物和GRSP调节效率提升 10.3.3 土壤碳、养分及理化性质变化原因：生物吸收有机物质量与化肥 10.4 小结第11章 结论与建议 11.1 结论 11.1.1 与农田比较，杨树防护林建设影响土壤性质变化 11.1.2 与农田比较，杨树防护林建设引起土壤及其组分发生变化 11.1.3 以GRSP为代表的土壤真菌特征代谢产物产生差异 11.1.4 杨树防护林土壤孔隙相关物理性质发生变化 11.2 建议 11.2.1 林分和土壤管理 11.2.2 潜在的问题参考文献附录 附录1 松嫩平原研究区样地地理位置信息 附录2 松嫩平原研究区配对样地及土壤剖面图片信息编后记