北京地区种植绿肥对土壤肥力及温室气体排放的影响

发布时间：2020-08-25 08:09

【摘要】：绿肥在我国有悠久的种植历史,种植绿肥不仅可以培肥地力,同时可为后茬作物提供养分,保墒蓄水,增加产量,为我国农业资源可持续性发展奠定基础。北京市水资源短缺,小麦等高耗水作物大面积减调,使冬季和早春土地大面积裸露,加剧了北京地区休闲农田生态功能的恶化。种植绿肥需水量小,同时还可以增加土壤覆盖度,解决土壤裸露问题,提高耕地质量,因此,本试验通过研究北京市种植绿肥对土壤肥力及温室气体排放的影响,为筛选可替代小麦的绿肥作物提供参考。本试验的研究结果如下:1.以小麦为对照,将红三叶、草木樨、黑麦草、紫云英、毛叶苕子、油菜、白三叶7种绿肥作物种子分别进行标准发芽试验和4℃低温发芽试验,测定种子发芽势、发芽率、发芽指数和平均发芽时间,并计算其相对值,利用模糊隶属函数法进行耐低温能力的综合评价。结果表明草木樨、紫云英、毛叶苕子、白三叶为强耐低温作物,红三叶、黑麦草、油菜归为弱耐低温作物。2.依据耐低温筛选的结果,本试验将草木樨、紫云英、毛叶苕子和油菜于2018年早春在北京市顺义区进行播种,植株生长期共取样5次(5月5日、5月11日、5月25日、6月1日、6月15日),测定生长期生物量及养分累积量,播种后80天(6月15日)整株翻压。其中,植株鲜重和干重随着生育期的延长逐渐增加,翻压时油菜和毛叶苕子的鲜重干重显著高于其他几种绿肥作物(p0.05)。在本试验中,6月8日左右为绿肥翻压的最适时期,因此可以提前对绿肥作物进行翻压。毛叶苕子植株的全氮累积量最多,为1996.68 mg,显著高于其他几种绿肥作物(p0.05)。毛叶苕子植株的全碳累积量最多,为140.94 mg,显著高于其他几种绿肥作物(p0.05)。不同绿肥作物的C/N含量不同,毛叶苕子的C/N最低,为14.95,相关研究表明高C/N含量的作物腐解速度较慢,因此推测,毛叶苕子腐解速度较快。3.于绿肥翻后1、2、4、10周(14天、20天、36天、76天)采集土样。对0-20 cm、20-40cm和40-60 cm土层的土壤含水量分析,结果显示,0-20 cm土层的土壤含水量增加,油菜与小麦秸秆腐解后土壤含水量最高,显著高于其他几种作物;对20-40 cm和40-60 cm土层土壤含水量影响不显著(p0.05)。对0-20 cm土层土壤pH值、全氮、全碳及有机碳四项指标进行分析,结果显示,毛叶苕子pH最低,与油菜和草木樨差异不显著(p0.05)。翻压76天后,油菜的土壤全氮含量最高,为2.77 g/kg,与毛叶苕子差异不显著(p0.05);土壤全碳含量测定结果显示:油菜的土壤全碳含量最高,显著高于其它几种绿肥作物(p0.05);不同作物的土壤有机碳含量变化不显著,翻压76天后,小麦和油菜的土壤有机碳含量略有下降,分别下降0.09 g/kg和0.18g/kg,而毛叶苕子、草木樨和紫云英的土壤有机碳含量分别提升0.53 g/kg、0.73 g/kg和0.84 g/kg。4.于绿肥翻后1、2、4、10周(14天、20天、36天、76天)采集温室气体。测定温室气体N_2O、CH_4及CO_2的排放累积量,拟合成全球增温潜势(Global Wanning Potential,GWP)进行分析,翻压76天后,小麦、油菜、紫云英、草木樨和毛叶苕子的GWP值分别为9351 mg·m~(-2)、13310mg·m~(-2)、6184 mg·m~(-2)、42481 mg·m~(-2)、29428 mg·m~(-2),可以看出,草木樨的全球增温潜势最高,紫云英、毛叶苕子和油菜的全球增温潜势相对较低。经过对耐低温能力、植株生物量及养分累积量、翻压后对土壤肥力及温室气体排放的影响的综合比较分析,可以得出,种植毛叶苕子具有最好的培肥地力能力、增温效果较低,因此在本研究中,毛叶苕子是适用于北京地区最适宜播种的绿肥作物,可以为北京地区大力发展绿肥,建立高产、高效、优质的现代化农业生态体系及农田可持续发展提供技术支撑。
【学位授予单位】：北京农学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S55;S158;S181
【图文】：

日期,绿肥,养分,干重

在 6 月 15 日翻压时，油菜、毛叶苕子干重分别为 43.76 g 和 47.82 g，显著高于小麦（p＜0.05）；紫云英干重为 2.33 g，显著低于小麦。从两图中可以看出， 6 月 8 日左右绿肥翻压的最适时期。此时，植株干重鲜重已经达到最大值，且夏玉米的播种时间为 6 月中旬，因此，可以提前对绿肥进行翻压，不仅可以充分利用绿肥对养分的富集作用，同时还可以缓解绿肥分解与后茬作物生长争夺养分。

日期,绿肥,养分,干重

腐解,取样时间,绿肥作物,小麦秸秆

可以看出，小麦植株 C/N 最高，为 31.27，显著高于四种绿肥作/N 较低，分别为 14.95 和 16.11。相关研究表明高 C/N 含量的作物腐，绿肥作物的腐解速度快于小麦秸秆的腐解速度。

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