两种轮作模式下秸秆还田对土壤呼吸及其温度敏感性的影响

发布时间：2018-03-05 14:16

本文选题：轮作模式　切入点：秸秆还田　出处：《中国生态农业学报》2017年08期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：通过分析不同作物轮作模式下秸秆还田对土壤呼吸及其温度敏感性的影响,为深入探究关中地区农田生态系统碳循环提供理论依据。试验设置于陕西省杨凌地区,在2012年10月至2014年9月期间以冬小麦-夏玉米轮作模式和冬小麦-夏大豆轮作模式作为研究对象,分别设置秸秆还田(SM)和秸秆不还田(NS)两个处理,测定分析不同处理下土壤呼吸、土壤温度及土壤含水量的变化趋势和差异,并估算土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10))。结果表明:土壤呼吸存在明显的季节变化,在作物生育期大部分时间内,SM处理的土壤呼吸速率均显著高于NS处理(P0.05),且SM处理的作物生育期土壤呼吸平均速率及土壤呼吸累计排放量也极显著高于NS处理(P0.01);不同作物生育期土壤呼吸平均速率依次为夏玉米夏大豆冬小麦,土壤呼吸总量表现为冬小麦夏玉米夏大豆、冬小麦-夏玉米轮作冬小麦-夏大豆轮作。冬小麦-夏玉米轮作与冬小麦-大豆轮作的土壤温度间存在差异;其中,在冬小麦生育前期,冬小麦-夏玉米轮作的土壤温度显著高于冬小麦-大豆轮作;第2季夏玉米生育期内5 cm深度的土壤温度显著低于同季的夏大豆;相比NS处理,SM处理能提高冬季土壤的温度,并降低春季和夏季的土壤温度;在高温少雨的时期内,SM处理能够提高0~30 cm土壤的平均含水量,不同的前茬作物引起两种轮作模式中冬小麦耕作层土壤含水量间明显的差异,夏玉米耕作层土壤含水量显著高于夏大豆。相关分析表明,土壤呼吸与5 cm和10 cm土壤温度均存在极显著的正相关性,且与5 cm土壤温度的相关性更好;但土壤呼吸与0~30 cm的土壤平均含水量无显著相关性。5 cm和10 cm土壤温度变化能够分别解释土壤呼吸变化的64.6%~67.3%和51.5%~59.6%。整个研究周期内,温度敏感性(Q_(10))为1.70~2.01,冬小麦-夏玉米轮作的温度敏感性显著高于冬小麦-大豆轮作,且同一轮作模式下SM处理的温度敏感性显著低于NS处理。因此,秸秆还田能够提高农田的土壤呼吸作用,降低土壤呼吸的温度敏感性,同时能够调节土壤的水热状况。
[Abstract]:The effects of straw returning on soil respiration and temperature sensitivity under different crop rotation patterns were analyzed to provide a theoretical basis for further exploring the carbon cycle of farmland ecosystem in Guanzhong area. The experiment was conducted in Yang Ling area of Shaanxi Province. From October 2012 to September 2014, the winter wheat-summer maize rotation model and winter wheat-summer soybean rotation model were used as the research objects, and two treatments were set up respectively: the straw returned to the field (SM3) and the straw did not return to the field (NSN). The variation trend and difference of soil respiration, soil temperature and soil water content under different treatments were analyzed, and the temperature sensitivity of soil respiration was estimated. The results showed that there were obvious seasonal changes in soil respiration. The soil respiration rate of SM treatment was significantly higher than that of NS treatment P0.05 during most of crop growth period, and the average rate of soil respiration and cumulative soil respiration emission of SM treatment were significantly higher than that of NS treatment. The average rate of soil respiration at the same growth stage was summer corn, summer soybean and winter wheat. The total soil respiration was as follows: winter wheat summer maize summer soybean winter wheat summer corn rotation winter wheat summer soybean rotation and winter wheat summer maize rotation and winter wheat soybean rotation soil temperature were different among them. In the early stage of winter wheat growth, the soil temperature of winter wheat summer maize rotation was significantly higher than that of winter wheat soybean rotation, and the soil temperature at 5 cm depth during the second season summer maize growth period was significantly lower than that of summer soybean in the same season. Compared with NS treatment, SM treatment could increase the soil temperature in winter and decrease the soil temperature in spring and summer, and the average water content of 0 ~ 30 cm soil could be increased by SM treatment during the period of high temperature and little rain. The soil moisture content of winter wheat tillage layer was significantly different from that of summer maize tillage layer, and that of summer maize layer was significantly higher than that of summer soybean crop rotation model, and the correlation analysis showed that the soil moisture content of winter wheat tillage layer was significantly higher than that of summer soybean. Soil respiration had a significant positive correlation with 5 cm and 10 cm soil temperature, and had a better correlation with 5 cm soil temperature. However, there was no significant correlation between soil respiration and average soil moisture content in 0 ~ 30 cm soil. The variation of soil temperature at 0 ~ 30 cm and 0 ~ 30 cm soil temperature could explain 64.67.3% and 51.5% of soil respiration change, respectively. During the whole study period, there was no significant correlation between soil respiration and soil water content. The temperature sensitivity of winter wheat-summer maize rotation was significantly higher than that of winter wheat-soybean rotation, and the temperature sensitivity of SM treatment under the same rotation was significantly lower than that of NS treatment. Straw returning to the field can improve soil respiration, reduce the temperature sensitivity of soil respiration, and regulate soil water and heat status.
【作者单位】：西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院/农业部西北黄土高原作物生理生态与耕作重点实验室;西北农林科技大学农学院;陕西省循环农业工程技术研究中心;
【基金】：陕西省科技统筹计划项目(2015KTCL02-07)资助~~
【分类号】：S141.4

【参考文献】

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【共引文献】

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