【正文】 《京都議定書》生效后，農業(yè)土壤固碳不但是提高土壤肥力和作物高產穩(wěn)產的需要，而且對補償我國工業(yè)溫室氣體減排有重要意義（潘根興等，2007）。標準差或者在圖中以上下影線來表示。將所有組分先在水浴鍋上蒸干，然后置于烘箱內，60℃下12h烘干。m粉砂粒（253181。采用重鉻酸鉀法測定有機碳含量。稱取10g風干土樣于250ml燒杯，加水100ml，在超聲波發(fā)生器清洗槽中超聲分散30min，然后將分散懸浮液沖洗過53μm篩，直至洗出液變清亮為止，在篩上得到53～2000μm的砂粒和部分植物殘體（SP：sand+POM）。將浮在濾紙上物質放65℃的烘箱中烘干12h，烘干稱重，這部分為輕組部分，其含的有機碳為輕組有機碳。土壤微生物量碳SMBC（mg kg1）= Ec公式中： ，Ec為薰蒸和未薰蒸土壤K2SO4提取液的碳含量的差值。將干燥器25℃下放置24h后，再次抽空至完全去除土壤中的氯仿。 碳庫管理指數(shù)（Carbon Management Index CMI）是指土壤有機碳與對照土壤有機碳的比值乘以土壤有機碳的活度指數(shù)。配制不同濃度梯度的KMnO4的標準溶液，同樣于分光光度計上測定吸光值，建立KMnO4的濃度和吸光值的線性直線方程，將稀釋好的待測樣品的吸光值代入方程得到氧化有機碳后剩余KMnO4的濃度，同樣得到空白的KMnO4濃度，前后二者之差即為易氧化活性有機碳后KMnO4溶液的濃度變化值，根據(jù)假設，氧化過程中KMnO4濃度變化1mmol 。易氧化活性有機碳采用Blair的方法測定（Blair et al，1995）。重復采樣3次。同時采集相鄰區(qū)域的自然土壤，作為參照。年降水量110～200 mm，年蒸發(fā)1500～2000 mm，日照時數(shù)2798～2839 h，≥10℃ 積溫為3400～3900℃。35′。膜下滴灌栽培模式對棉田土壤有機碳組分特征影響（1）墾殖對綠洲土壤有機碳總庫及其組分特征的影響（2）研究膜下滴灌栽培模式對綠洲農田有機碳總庫及其組分特征的影響（3）棉田有機碳組分變化與土壤理化性質和棉花產量的關系調查研究并提出科學問題實地考察確定采樣區(qū)域樣點選擇、確定、布置和采集統(tǒng)計分析總有機碳庫及其分庫測定區(qū)域棉花產量的測定土壤理化性質的測定圖21 技術路線 Technical route to experimental design 第三章 材料與方法 樣品采集與處理 研究區(qū)概況瑪納斯河流域的147團、121團150和142團以及125團位于新疆天山北坡的沖積平原區(qū)（圖31），準噶爾盆地南緣，北緯43176。采集不同滴灌年限的棉田土壤以及相應的常規(guī)灌棉田，利用物理的超聲和離心、篩分和重液懸浮法及化學的高錳酸鉀氧化法、生物的氯仿薰蒸培養(yǎng)法分離測定得到不同大小顆粒有機碳庫、團聚體有機碳庫、輕重組有機碳及易氧化有機碳庫和微生物量碳。本文通過對膜下滴灌栽培模式綠洲棉田土壤有機碳及其組分變化特征的分析，為新疆棉花產業(yè)的健康發(fā)展、土壤質量的維持和提高以及綠洲農田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定提供依據(jù)。為此，本文通過對膜下滴灌棉田土壤有機碳組分變化特征的研究，以自然土壤和常規(guī)灌溉為參照，探討膜下滴灌對土壤質量的影響，以便能夠提出體現(xiàn)土壤質量變化的快速、準確的科學指標，正確評價農田土壤的肥力及演變趨勢，從而為新疆棉花產業(yè)的持續(xù)發(fā)展、土壤的持續(xù)利用以及全球碳循環(huán)評價提供區(qū)域數(shù)據(jù)資料和依據(jù)。長期施用有機肥不僅向土壤直接輸入有機碳，更重要的是有機肥本身是處于半分解狀態(tài)的有機質，這些成分與土壤輕組、顆粒有機碳的性質相近；并且有機肥本身腐熟過程中就攜帶大量微生物，因此對土壤有機碳組分庫的積累和分解產生顯著影響。長期施用有機肥，可以顯著提高松結態(tài)、穩(wěn)結態(tài)和緊結態(tài)腐殖質的比例（王旭東等，1998；王玲莉等，2008）；可以使湖南和江西紅壤易氧化有機碳比對照分別提高77%和114%（徐明崗等，2006），～（李江濤等，2004；袁穎紅等，2008）。但施用化學肥料后，土壤腐殖質組成中的胡敏酸比例下降，富啡酸比例上升，腐殖質品質變劣（王旭東等,2000）；同時土壤微生物體碳的數(shù)量增加顯著，土壤呼吸作用加強，有機碳分解加快（Bremer et al，1994）。與谷類作物夏閑輪作相比，種植苜蓿10年后各級顆粒所結合的有機碳均顯著提高，0～5 cm土層砂粒、粗粉砂粒、細粉砂粒、粗粘粒和細粘粒有機碳分別增加了1146%、57%、38%、55%和90%（Wu，2005）。豆科作物在輪作體系中由于固氮作用，其根和殘茬中的C/N比低，有機碳分解較快，對土壤有機碳的貢獻也很突出。結果表明，與免耕作相比，傳統(tǒng)耕作7年后0～5cm土層粗粉砂粒、細粉砂粒、粗粘粒和細粘粒中結合的有機碳分別增加46%、94%、87%和75%。免耕還導致土壤團聚體數(shù)量增加（Beare et al，1994），引起各級團聚體結合的有機碳提高。首先耕作加劇了土壤富含碳的大團聚體的破壞，形成大量有機碳含量相對較低的小團聚體和穩(wěn)定性差、極易降解、易損失的游離有機碳顆粒。與靳萬貴等（2001）和劉金城等（1991）的研究不同，穆琳等（1998）的研究表明，施肥與地面覆蓋有利于土壤有機質的積累與平衡，并加快有機質礦化，長期施肥與有機肥施用相結合可以明顯提高土壤有機質平衡值。長期的生產實踐和科學實驗表明，地膜覆蓋有時因作物生長前期土壤水分和養(yǎng)分耗竭嚴重，后期出現(xiàn)嚴重的脫水、脫肥現(xiàn)象，導致收獲指數(shù)和產量下降；同時，地膜覆蓋的增產作用在一定程度上是以耗竭土壤肥力，特別是有機物質為代價。而森林轉化為農田，土壤碳素損失25%～40%，耕作層（0～20cm）碳損失量最大，可達40%（Davidson and Ackeman，1993）。Bouwman（1990）指出，開墾幾乎在所有的情況下都會造成自然生態(tài)系統(tǒng)有機碳含量的降低，溫帶地區(qū)草地開墾為農田后土壤有機碳損失20%～40%，加拿大黑鈣土開墾后土壤有機碳減少了50%以上。以上有機碳分組方法所分離的不同有機碳組分存在重疊，但所分離的活性有機碳組分如LOC、LFOC、POC，SMBC等可從不同層面指示因人為管理措施引起土壤質量和生態(tài)環(huán)境的短期變化，對土壤肥力和全球碳循環(huán)起著重要作用。由于POC分解個體減小和iPOC的形成晚于POC，iPOC的濃度隨大團聚體的老化而增加，由此，大量老化大團聚體顯示的大團聚體的緩慢轉化與大團聚體內部iPOC與POC的比例，可以相對地作為評價大團聚體轉化的指標。Six等（2000）提出了更新的POC在團聚體中的存在動力學概念模型：他把原來的POC稱作Intermicroaggregate POC，即存在于大團聚體內部但不存在于微團聚體內部的有機碳。Tisdall 和Oades（1980）還發(fā)現(xiàn)大團聚體中的有機碳含量高于微團聚體中的有機碳含量，大團聚體中起粘結作用的植物根系和菌絲體被稱作顆粒有機碳（POC，Particulate Organic Carbon）。粗粉砂粒有機碳既有少量植物殘體，也有腐殖質，其它更細的顆粒有機碳只有腐殖質或根系分泌物（Tiessen and Stewart，1983）。與這些不同大小土壤原生顆粒結合的有機碳就是另外一種重要的物理分級方法（Anderson et al，1981；Tiessen and Stewart，1983），這種分組技術出現(xiàn)于20世紀60年代。HFOC主要是存在于有機無機復合體中的有機質，主要成分是腐殖質，其含量一般占總有機碳含量的70%～80 %（Christensen，1992）。輕組有機碳主要是游離態(tài)的有機質，是介于動植物殘體和腐殖化有機質之間的有機碳庫，不屬于腐殖質類物質（武天云等，2004a）。一方面它們參與土壤碳、氮等元素的循環(huán)過程和土壤礦物質的礦化過程，對有機物質的分解和轉化、養(yǎng)分的轉化和供應起著重要的主導作用（彭佩欽等，2005，武雪萍等，2005）；另一方面微生物體及其分泌物中的N、P、S及其它營養(yǎng)元素是植物可直接利用的速效養(yǎng)分（Gregorich et al，1994）。CMI上升，表明施肥耕作對土壤有培肥作用，土壤性質向良性發(fā)展；CMI下降，則表明施肥耕作使土壤肥力下降，土壤性質向不良方向發(fā)展，其管理和施肥是不科學的。此外，依據(jù)土壤有機碳對高錳酸鹽氧化作用的敏感性，Logninow等（1987）提出采用3種不同濃度過量的KMnO4（316333 mmol L1）測定土壤中易氧化有機碳，依次獲得活性高、中、低三個級別的有機碳及不能被氧化的惰性有機碳。土壤腐殖質分為兩類，一類是與已知的有機化合物具有相同結構的單一物質，被稱作非腐殖質類物質，包括碳水化合物、碳氫化合物及含氮化合物，這一類物質可占腐殖質總量的5%～15%；另一類是腐殖質類物質，根據(jù)在酸堿中的溶解性分為胡敏素、胡敏酸和富啡酸，腐殖質類物質占腐殖質總量的85%～95%（Kononova，1964；Stevenson et al，1982）。可見土壤有機碳的重要作用不只局限于對土壤肥力的影響，而且與大氣圈、水圈、生物圈以及生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展聯(lián)系起來。土壤有機質中所含的C為土壤有機碳（Soil Organic Carbon，SOC）。分析表明，兩種灌水方式下的棉花生長對土壤水分環(huán)境的要求是一致的，兩種指標所反映的規(guī)律也基本相同。李富先等（2002）對膜下滴灌田間小氣候進行了試驗研究和理論分析。程冬玲和吳恩忍（2001）對膜下滴灌棉花的兩種種植方式進行了試驗研究。陳多方等（2000）利用蒸滲儀對膜下滴灌棉花的蒸發(fā)蒸騰規(guī)律進行了研究。馬富裕和嚴以綏(1996～1997)在大田進行了兩年的膜下滴灌棉花高產水分的試驗研究，認為實行“小灌量，短周期”的灌溉制度，可確保棉花高產穩(wěn)產，提高棉花水分利用效率。這項技術在新疆得到了廣泛的推廣和應用，主要應用到棉花、加工番茄、甜菜、哈密瓜、草莓、蔬菜等經濟作物上，104 hm2，104 hm2。新疆天業(yè)集團開發(fā)研制出了與膜下滴灌技術相配套的節(jié)水器材，并實現(xiàn)了節(jié)水器材和設備的國產化，降低了滴灌系統(tǒng)的造價，把科學技術轉化為生產力，實現(xiàn)了膜下滴灌技術的產業(yè)化開發(fā)。1974 年我國由墨西哥引進滴灌技術和設備(許越先等，1992)，從此開始了滴灌技術的研究和應用。 滴灌技術的研究概況滴灌技術就是利用有壓管道系統(tǒng)，使滴灌水成點滴后，緩慢、均勻而又定量地浸潤作物根區(qū)，使作物主要根系活動區(qū)的土壤始終保持在最優(yōu)含水狀態(tài)(姚振憲等，1999)。對剛出土的幼苗來說，具有保根促苗等作用。法國、意大利、英國、聯(lián)邦德國、西班牙、韓國等國家在地膜覆蓋栽培技術的研究、應用及覆蓋材料的開發(fā)利用方面也取得重要進展。 膜下滴灌技術的國內外研究進展棉花膜下滴灌（Cotton underfilm Drip Irrigation）技術是新疆在節(jié)水灌溉實踐中，將滴灌管帶鋪設于地膜下，使滴灌技術和地膜栽培技術相結合而形成的一種新型的田間灌溉方法，為內陸干旱區(qū)發(fā)展高效節(jié)水灌溉開辟了一個新途徑，是我國農業(yè)灌溉節(jié)水技術的重大發(fā)展。而新疆作為我國重要的優(yōu)質棉花生產基地和對外出口地，棉花產業(yè)已經成為新疆經濟發(fā)展中重要的支柱產業(yè)。農田生態(tài)系統(tǒng)土壤碳庫研究一直是農業(yè)、生態(tài)和環(huán)境領域的一個主要方向，土地利用、耕作、作物類型、種植密度、灌溉、施肥等管理措施以及其他人為活動都能快速影響農田有機碳庫，其碳庫可以在5～10a的尺度上快速調節(jié)。 Oasis farmland。Our previous studies mainly focuses on soil water and salt movement, water use efficiency, temperature, yieldincreasing mechanism, as well as the economic and social benefits in the drip irrigation under mulch, and the study of organic carbon is also mainly focuses on humus element position, functional groups structure and properties, but the study between organic carbon active fraction and physical fractionation carbon pool were lacked. In this paper, takes cotton soil as the research object, uses the organic carbon fraction technology, developing the influence of drip irrigation under mulch cultivation model on variation characteristics of organic carbon fraction in cotton soil, and studying on the correlation between the inter organic carbon pool with soil fertility and yield, to investigate the variation law of organic carbon in the drip irrigation under mulch, and conclusion that :（1）Compared with natural soil, the soil organic carbon show increase trend by drip irrigation under mulch and conventional irrigation in 68a, significantly increased by 67%～112%,and decreased after correlation analysis of soil organic carbon, different organic carbon frac