关中地区不同轮作模式下秸秆还田与施肥对农田碳平衡的影响

【摘要】：农田生态系统是重要的碳源和碳汇。随着种植业领域化肥等人工投入的不断增加,间接引起了农田生态系统二氧化碳排放的增加。土壤碳库的动态变化、作物呼吸等因素是农田生态系统的碳排放的重要因素。本研究采用长期田间定位试验的方式,设置不同秸秆还田水平(秸秆还田、秸秆半量还田、秸秆不还田)及施肥水平(全量氮肥、80%氮肥、不施肥)相组合的9个处理,对陕西关中旱作条件下麦闲、麦玉、麦豆3种主要的种植模式下土壤的有机碳储量、土壤呼吸及其主要影响因子、作物固碳能力的进行长期定位监测,在此基础上估算了土壤的碳平衡,并结合土壤养分,筛选出适宜于关中地区最佳的还田模式、培肥模式,揭示长期定位试验条件下土壤不同种植模式下,农田土壤碳库的动态变化规律及影响因素,为构建低碳农业技术体系提供理论及技术支撑。主要结论如下:(1)土壤呼吸具有明显的季节变化规律,作物生育期内,秸秆还田具有降低作物生育期土壤呼吸平均速率的作用,而施肥可以提高作物生育期土壤呼吸的平均速率。整个研究周期内不同处理的土壤呼吸总量尽管有所波动,但整体均呈现潜在的下降趋势。(2)土壤呼吸受到土壤温度和土壤湿度的共同调控,土壤呼吸平均速率与5cm土壤的平均温度以及10-20cm土壤的平均含水量呈正相关(3)连续3年的轮作后,秸秆还田结合施肥可以大幅增加0-40cm土壤速效养分储量及含量。在3种轮作模式下,秸秆还田全量氮肥处理的速效磷储量及含量均高于其他处理。秸秆半量还田全量氮肥处理的速效钾储量及含量均高于其他处理。而就碱解氮含量而言,在麦豆轮作和麦玉轮作下,秸秆还田全量氮肥的处理碱解氮储量及含量最高,而在麦闲轮作下,碱解氮储量及含量最高的处理为秸秆半量还田全量氮肥。(4)不同轮作模式的作物碳固定总量有所差异,且秸秆还田结合施肥能够明显提高碳固定总量。麦闲轮作模式、麦豆轮作模式、麦玉轮作模式的净碳排放值依次为55.46kg·m-2C、69.72 kg·m-2C、84.22 kg·m-2C。麦闲轮作中秸秆还田80%氮肥处理的净碳排放最低,麦豆和麦玉轮作模式下,净碳排放最低的处理均为秸秆还田全量氮肥处理。(5)综合分析3种轮作模式下各处理的土壤养分状况与净碳排放可知:秸秆还田全量氮肥处理的农田碳平衡效应最优。 【关键词】：轮作模式 土壤呼吸 净碳排放 土壤养分
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S158
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 导言11-17
• 1.1 立题背景11-12
• 1.2 研究目的及意义12
• 1.3 国内外研究进展12-15
• 1.3.1 土壤呼吸的研究12-14
• 1.3.2 农田固碳能力研究14
• 1.3.3 农田土壤养分研究14-15
• 1.3.4 土壤呼吸对土壤水热状况的响应15
• 1.4 研究内容15-16
• 1.5 研究方法与技术路线16-17
• 第二章 材料与方法17-22
• 2.1 试验区概况17-18
• 2.2 试验设计18-19
• 2.3 测定项目及测定方法19-21
• 2.3.1 微量气体19-20
• 2.3.2 气象指标20
• 2.3.3 土壤水热指标20
• 2.3.4 土壤养分指标20
• 2.3.5 土壤呼吸总量测定20
• 2.3.6 作物产量测定20-21
• 2.3.7 田间管理21
• 2.4 农田土净碳排放估算方法21
• 2.5 数据处理与分析方法21-22
• 第三章 结果与分析22-51
• 3.1 不同轮作模式土壤呼吸变化22-28
• 3.1.1 麦玉轮作模式下土壤呼吸变化22-23
• 3.1.2 麦豆轮作模式下土壤呼吸变化23-25
• 3.1.3 麦闲轮作模式下土壤呼吸变化25-27
• 3.1.4 小结27-28
• 3.2 不同轮作模式土壤呼吸总量变化28-31
• 3.2.1 麦玉轮作模式土壤呼吸总量的变化28-29
• 3.2.2 麦豆轮作模式土壤呼吸总量的变化29
• 3.2.3 麦闲轮作模式土壤呼吸总量的变化29-30
• 3.2.4 小结30-31
• 3.3 不同轮作模式下土壤水热因子与土壤呼吸的关系31-34
• 3.4 不同轮作模式土壤碳储量变化34-36
• 3.5 不同轮作模式下不同处理碳平衡36-43
• 3.5.1 不同轮作模式下作物碳固定量36-39
• 3.5.2 不同轮作模式下净碳排放分析39-42
• 3.5.3 小结42-43
• 3.6 不同轮作模式下土壤养分含量分析43-51
• 3.6.1 不同轮作模式下土壤碱解氮含量分析43-45
• 3.6.2 不同轮作模式下土壤速效磷含量分析45-47
• 3.6.3 不同轮作模式下土壤速效钾含量分析47-49
• 3.6.4 小结49-51
• 第四章 讨论与结论51-54
• 4.1 讨论51-52
• 4.2 结论52-54
• 参考文献54-59
• 致谢59-60
• 作者简介60

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