土壤過程的系統(tǒng)學(xué)分析初探——以連續(xù)秸稈還田土壤中氮素轉(zhuǎn)化過程為例

【摘要】：本文的中心是在土壤學(xué)研究中引入系統(tǒng)科學(xué)的理論和方法，從系統(tǒng)科學(xué)角度分析土壤過程，以期深入了解土壤過程的本質(zhì)，為進(jìn)一步研究土壤的具體過程提供新思路。 通過運用系統(tǒng)科學(xué)理論，對連續(xù)秸稈還田土壤N轉(zhuǎn)化過程進(jìn)行了初步分析，得到如下結(jié)果： 在描述土壤系統(tǒng)方面：根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)概念，將描述土壤系統(tǒng)的參數(shù)劃分為微觀變量、中觀變量和宏觀變量三類。土壤系統(tǒng)微觀變量反映的是土壤內(nèi)微小子系統(tǒng)(肉眼無法直接觀察到的體系)的變化情況，中觀變量反映了系統(tǒng)整體某一方面的變化，尺度大小與人的觀察相當(dāng)，而宏觀變量反映出土壤系統(tǒng)更為綜合的狀態(tài)。同時探討了不同尺度參數(shù)的轉(zhuǎn)化問題。 根據(jù)系統(tǒng)熵概念，初步建立了土壤系統(tǒng)熵概念系列。對于土壤個體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)熵，可以參照熵的統(tǒng)計物理學(xué)方法建立，用土壤個體的特征土層數(shù)定義土壤個體結(jié)構(gòu)熵S_s=-sum from i=1 to n (α_i/A ln α_i/A)；對于表層土壤的結(jié)構(gòu)熵S_a，定義為：S_a=-sum from i=1 to n (ρ_i ln F_i)；對于土壤景觀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)熵S_l，定義為：S_l=(-sum from (κ_i ln K_i))×(-sum from (α_i ln α_i)×β；對于土壤系統(tǒng)的演化熵S_d，定義為：S_d=integral from (dM/P)；對于土壤過程的結(jié)構(gòu)熵S_p，計算方法為：S_p=-ln(n)×ln(m)×ρ。 依據(jù)系統(tǒng)過程的層次性原理，結(jié)合農(nóng)田土壤N供應(yīng)過程的實際，將農(nóng)田土壤N供應(yīng)過程分為3個級別。這對于解決土壤N過程研究中存在的跨層次現(xiàn)象，不同層次間結(jié)果和理論轉(zhuǎn)化等問題，提供了一個思路。 在分析土壤系統(tǒng)演化方面：分析了土壤系統(tǒng)演化過程的空間序、時間序和功能序的具體內(nèi)容；分析了土壤過程序因子、序參量、序因子競爭；分析了土壤母質(zhì)轉(zhuǎn)化為土壤的過程中，系統(tǒng)從無序走向有序的過程。 提出土壤系統(tǒng)處于近平衡態(tài)、土壤系統(tǒng)并非耗散結(jié)構(gòu)的觀點，并提出了土壤系統(tǒng)形成耗散結(jié)構(gòu)的條件；利用具體實驗數(shù)據(jù)，初步分析了土壤N轉(zhuǎn)化過程的系統(tǒng)性。 在土壤N過程的控制方面：初步分析了土壤過程的系統(tǒng)控制原理和方法；提出了利用系統(tǒng)科學(xué)理論和方法調(diào)控集約化經(jīng)營農(nóng)田土壤N過程的主張。 【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：S153
【目錄】：

• 摘要5-6
• 目錄6-7
• 引言7-9
• 第1章 土壤過程的系統(tǒng)特性9-42
• 1.1 土壤過程的結(jié)構(gòu)與功能9-21
• 1.2 土壤過程的穩(wěn)定與演化21-34
• 1.3 土壤過程的系統(tǒng)控制34-42
• 第2章 材料與研究方法42-45
• 2.1 試驗地的農(nóng)作管理42
• 2.2 試驗地基本性質(zhì)42-43
• 2.3 土壤N轉(zhuǎn)化過程實地監(jiān)測43
• 2.4 數(shù)據(jù)處理43-45
• 第3章 田間土壤氮素轉(zhuǎn)化過程的系統(tǒng)分析45-51
• 3.1 土壤氮素凈礦化45-47
• 3.2 土壤微生物量及其活性47-49
• 3.3 土體無機(jī)N儲量49-51
• 第4章 集約經(jīng)營下農(nóng)田土壤供氮過程的系統(tǒng)調(diào)控51-56
• 研究結(jié)果56-58
• 今后工作與展望58-60
• 參考文獻(xiàn)60-61
• 致謝61-62
• 跋:關(guān)于系統(tǒng)科學(xué)在土壤學(xué)及資源環(huán)境科學(xué)中運用情況的說明62-66
• 作者簡介66-68

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