【正文】 tions, soil physical and chemical properties and yield show that tillage at the natural soil with low organic carbon ,can increase the storage of soil organic and improve the productivity of the farmland by irrigation 68a which will be a suitable tillage and irrigation years, and the soil of oasis farmland may bee potential carbon sink. After 68a, the soil organic carbon of oasis farmland showed decreased trend, and the cultivated land fertility existing degradation risk. (2) Compared with natural soil and conventional irrigation, drip irrigation under mulch cultivation model improved the soil labile organic carbon (LOC), microbial biomass carbon and carbon management index(CMI), and respectively increases by an average of %,% and %,關鍵詞： 膜下滴灌；綠洲；棉田；有機碳組分The Influence of Plant Mode of Film Drip Irrigation on the Organic Carbon fractions Characteristic in Oasis Cotton farmland AbstractWater shortage in Xinjiang has always been the major limiting factors of the economic and social development, (4) 與自然土壤相比，膜下滴灌和常規(guī)灌提高了＞250μm的水穩(wěn)性團聚和53～250μm微團聚體碳含量以及在有機碳中的分配比例，不同的是膜下灌溉47a后，＞250μm的水穩(wěn)性團聚體碳表現(xiàn)出下降趨勢；膜下滴灌和常規(guī)灌降低了＜53μm團聚體碳在總有機碳中的比例分配，＜53μm團聚體碳在膜下滴灌條件下表現(xiàn)出下降趨勢，而在常規(guī)灌溉下呈現(xiàn)增加趨勢。(2) 與自然土壤和常規(guī)灌溉相比，膜下滴灌栽培模式提高了土壤中易氧化活性有機碳、土壤微生物量碳含量以及碳庫管理指數(shù)，%、%%，增強土壤有機碳的活性，縮短了有機碳的周轉時間，有利于土壤養(yǎng)分有效性的提高和耕地地力的提升。然而以往的研究主要集中在膜下滴灌條件土壤水鹽運移規(guī)律、水分利用率、溫度、增產(chǎn)機理以及經(jīng)濟社會效益方面，而對有機碳的研究也主要集中在腐殖質元素組成、功能團結構和性質方面，缺乏對有機碳活性組分及物理分組碳庫之間的研究。本人授權　　 　 　大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得新疆農(nóng)業(yè)大學或其他教育單位的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。涉密論文按學校規(guī)定處理。為此，本文以棉田土壤為研究對象，利用有機碳的分組技術，開展膜下滴灌栽培模式對棉田土壤有機碳組分特征影響以及有機碳庫碳庫間與土壤肥力和產(chǎn)量之間相關關系的研究，探討膜下滴灌條件土壤有機碳變化規(guī)律，得出以下主要結論：(1) 與自然土壤相比，土壤有機碳在膜下滴灌和常規(guī)灌溉68a內呈現(xiàn)增加趨勢，顯著提高了67%～112%，68a后開始下降。 (3) 與自然土壤相比，%%，%%，68a后開始下降；粉砂粒有機碳則隨灌溉年限的延長而增加。土壤物理結構可能趨于良性發(fā)展。 enhanced the activity and shorten the turnover time of soil organic carbon, and it was beneficial to the improvement of soil nutrient effectiveness and cultivated land fertility.（3）Irrigation 68a, as pared with that natural soil, soil light and sand organic carbon increased by average of % and % in the drip irrigation under mulch, and in the conventional irrigation increased by average of %and %, and then became decreased after 68a。 Cotton field。因此，研究干旱區(qū)灌溉條件下農(nóng)田土壤有機碳及其變化趨勢，對于正確評價該區(qū)農(nóng)田土壤肥力及土壤質量演變規(guī)律，制訂合理可行的保持農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的管理措施都具有重要的理論與實踐意義。棉花種植面積、種植年限以及種植模式在不斷地變化，棉花連作和膜下滴灌成為新疆棉花種植的主要栽培模式。 地膜覆蓋技術的研究概況地膜覆蓋技術是20世紀中葉，隨著塑料工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。1978 年我國從日本引進該技術以來，地膜覆蓋技術便得到了迅速的發(fā)展。對于我國三北地區(qū)，低溫、少雨、干旱貧瘠、無霜期短等限制農(nóng)業(yè)發(fā)展的因素，具有很強的針對性和適用性。1860年德國首次進行滴灌與管道排水相結合試驗(付琳等，1988)，使作物產(chǎn)量成倍增長。1980年之前主要是小規(guī)模的試用，80年代以后才開始了理論與應用研究和大面積的推廣應用。自此膜下滴灌在我國得到了快速發(fā)展。膜下滴灌作為一門新興的灌水和栽培技術，對它的研究在國內外才剛剛起步。馬富裕和嚴以綏(1999)對膜下滴灌的增產(chǎn)機理和主要配套技術進行了研究。結果表明，膜下滴灌棉花在整個生育期的蒸發(fā)蒸騰量為500 mm～600 mm，且膜下滴灌棉花的生長速度比普通灌溉快。對比分析了兩種種植方式的土壤濕潤體剖面，簡單分析了土壤質地、灌溉定額、滴孔流量、滴孔間距對土壤濕潤鋒的影響，并對比分析了兩種種植方式的生長發(fā)育性狀和產(chǎn)量以及每畝投資，為膜下滴灌在大田推廣提供了一定的依據(jù)。結果證明，膜下滴灌的田間小氣候優(yōu)于溝灌，在水分、光熱、溫度、濕度等方面能夠很好的配置和利用，這可能就是膜下滴灌的棉花能夠增產(chǎn)的原因。但他們認為膜下滴灌的棉花根系淺，抗旱能力弱，受旱風險大，所以在生產(chǎn)實際中進行灌水決策時，其干旱診斷指標應該比常規(guī)灌溉大。土壤有機質（有機碳）的研究可以追溯到200a前的18世紀80年代（Kononova，1964；Baldock and Nelson，1999）。土壤有機碳是由具有不同物理、化學特性和微生物降解特性所組成的混合物（Li et al，2007a），依據(jù)土壤有機碳在土壤中的分解難易和轉化時間，將土壤有機碳總體分為3個庫（Trumbore，1997）：（1）不穩(wěn)定土壤有機碳庫，有機碳組成以微生物量碳、可礦化碳、DOM、碳水化合物為主，這部分有機碳活性強、分解速率快、轉化周期短，且與養(yǎng)分供應密切相關；（2）穩(wěn)定有機碳庫（緩效性有機碳庫），主要有顆粒有機物、碳水化合物、脂類等，周轉和分解速率慢于前一種有機碳，被認為是土壤固定有機碳的主要碳庫（Six et al，2000）；（3）極穩(wěn)定有機碳庫（惰性有機碳庫），它們主要是木質素、腐殖質、多酚及被保護的多糖等，分解速率和轉化周期相當長。對腐殖質類物質還產(chǎn)生了更進一步的分級方法，如根據(jù)提取劑的不同將其分作松結態(tài)、穩(wěn)結態(tài)和緊結態(tài)腐殖質類物質（何云峰等，1998；吳景貴等，1998）。Lefroy等（1993）研究得出土壤有機碳中能被333 mmol L1 KMnO4 氧化的有機碳在種植作物時變化最大，因此將這部分有機碳稱作易氧化活性有機碳，不能被氧化的稱為非活性有機碳，并首次提出土壤碳庫管理指數(shù)（Carbon management index CMI），用來反映農(nóng)作措施使土壤質量下降或更新的程度（Whitbread et al，1998）。 土壤微生物量碳由于微生物量碳對耕作、輪作、施肥等農(nóng)業(yè)管理措施對土壤質量影響的反應非常敏感且綜合性強（Anderson and Domsch，1990；Insam et al，1989），自20世紀70年代開始才受到重視（Jenkinson and Powlson，1976）。土壤微生物量碳對農(nóng)業(yè)措施的反應很快，與土壤其它碳庫之間也有高度的相關性，如土壤微生物量碳含量與土壤輕組有機碳、可礦化碳含量之間存在顯著正相關（Bremer et al，1995），而后兩者是土壤有機碳的活性碳庫，也說明土壤微生物與土壤有機碳的含量密切相關，因此可以將其作為一個指標來判定農(nóng)業(yè)措施對土壤有機碳的影響（Insam et al，1989）。LFOC具有較高的生物活性，轉化時間短，是土壤中不穩(wěn)定有機碳庫的重要組成部分。目前對HFOC的組成和性質的研究相對較少。由于土壤顆粒大小不同，其表面化學性質就不同，它們結合的有機碳的量、組成、化學性質、抗分解能力也存在本質的區(qū)別（Anderson et al，1981），而這些因素綜合作用的結果就使各級土壤顆粒結合的有機碳對耕作、施肥等農(nóng)業(yè)措施的反應不同（Tiessen and Stewart，1983； Dalal and Mayer，1986；Christensen，2001）。其中砂粒、粗粉砂粒和細粘粒中的有機碳被認為是土壤有機碳的易分解碳庫，細粉砂粒和粗粘粒有機碳被認為是土壤的惰性碳庫（Christensen，2001；Tiessen and Stewart，1983）。POC不但增加了大團聚體中的有機碳數(shù)量，同時也增加了大團聚體的穩(wěn)定性。把大團聚體中的微團聚體內部的POC稱作Intramicroaggregate POC。Six等（2000）等提出的概念性模型和測試方法更真實地反映了一部分有機碳在土壤中的轉化過和固定過程，而且更注重有機殘體的固定過程和對土壤結構的改善。而土壤中的腐殖質、重組、與粘粒結合有機碳等難降解碳庫由于不會在中短期內波動，對有機碳具有較強的固持作用，對全球碳匯的意義重大（Falloon and Smith，2000）。內蒙古錫林郭勒地區(qū)的草甸草原區(qū)，開墾現(xiàn)象普遍，草甸草原開墾后不同層次土壤有機碳損失為34%（0～1cm）、38%（1～6cm）、36%（10～15cm），而且損失主要發(fā)生在35cm以上（王艷芬等，1988），而且使農(nóng)田0～10cm和10～20cm土層有機碳趨于一致（耿元波等，2008）。雷春英和田長彥（2008）研究表明，干旱區(qū)荒地開墾提高了土壤有機碳和活性有機碳含量。靳萬貴等（2001）研究了膜下滴灌對鹽堿荒地耕層土壤理化性質的影響，結果表明膜下滴灌條件耕層土壤有機質在8月24日之前迅速下降，而行間自始至終平穩(wěn)降低。崔志強等（2008）對長期地膜覆蓋下棕壤活性有機碳的研究表明，長期地膜覆蓋使表層（0～20cm）土壤活性有機碳顯著增加，而對深層活性有機碳影響不明顯。其次，耕作改變土壤環(huán)境，提高了土壤表層溫度和土壤透氣性，降低土壤含水量，利于微生物活動，加強了對有機碳的礦化分解（楊景成等，2003）。Six等（1998），微團聚體（53～250μm）中的有機碳是耕作模式下的5倍，免耕使有機碳在微團聚體中富集。 輪作輪作改變作物殘體或根系數(shù)量、種類，有利于控制雜草和病蟲害防治，影響到土壤有機碳的固定、礦化，是增加土壤有機碳含量，提高土壤肥力的重要措施（李小涵等，2008）。玉米豆科作物輪作更有利于提高土壤HA/FA比值、HA的E4/E6比值，提高土壤松結合態(tài)腐殖質含量以及土壤重組腐殖質碳的松/穩(wěn)和松/緊比值（劉淑霞等，2008）。 施肥施肥能夠增加土壤有機碳，但長期施用化學肥料后有機碳的變化比較復雜，一方面可以通過增加有機殘體的輸入和改變土壤水分條件增加有機碳含量，另一方面土壤養(yǎng)分條件的改善也有利于土壤微生物數(shù)量的增多和活性的增強，從而增加土壤有機碳的分解。施用有機肥或化肥有機肥配施會提高有機碳含量（勞秀榮等，2003）。沈宏等（1999）研究了長期施肥對農(nóng)田土壤碳庫的影響，發(fā)現(xiàn)長期施用有機肥和有機無機肥配合施用，土壤有機碳、微生物量碳、易氧化碳、可礦化碳含量均明顯升高。 本文研究目的和必要性水資源短缺一直以來就是新疆經(jīng)濟、社會發(fā)展的主要限制因素，因此膜下滴灌必將成為新疆農(nóng)業(yè)、種植業(yè)、林果業(yè)發(fā)展中的主流趨勢。第二章 研究內容與目標 研究目標本文應用有機碳的化學、生物和物理分組技術，以自然土壤（未開墾地）、常規(guī)灌棉田為對照，研究膜下滴灌栽培模式對綠洲棉田土壤有機碳組分特征的影響，探索膜下滴灌栽培模式棉田土壤有機碳的變化特征，評價膜下滴灌栽培模式對干旱區(qū)綠洲農(nóng)田有機碳質量的影響，尋求能夠指示土壤質量變化的敏感性指標以及在這種栽培模式下比較合理的棉花種植年限，為干旱區(qū)綠洲農(nóng)田土壤質量評價和土壤資源持續(xù)利用提供數(shù)據(jù)資料。具體的研究內容如下