培肥方式对旱作玉米农田土壤碳排放的影响及机制

发布时间：2020-03-27 05:56

【摘要】：全膜双垄沟播技术使得玉米成为陇中旱农区的主栽作物之一,但该技术下玉米高产出导致土壤养分耗竭、肥力下降。通过培肥补充土壤养分、提高农田生态系统物质循环水平是持续提高作物产量的重要途经。然而,培肥方式也会对土壤碳排放产生影响。为此,本研究依托甘肃农业大学旱作农业综合实验站在2012年建立的培肥方式定位试验,以不施肥(NA)为对照,设计四个等氮的不同培肥方式,即单施化肥(CF)、商品有机肥+化肥(SC)、单施商品有机肥(SM)和单施玉米秸秆(MS),研究了培肥方式对旱作玉米农田土壤碳排放及碳平衡的影响,并从土壤温度、水分及理化性质角度探讨了培肥方式影响土壤碳排放的主要机制,主要结果如下:1.四种培肥方式均增加土壤呼吸速率和碳排放总量。土壤呼吸速率随玉米生育进程的推进,表现先增大后减小趋势,7月25日左右达到最大;CF、SC、SM和MS下的平均土壤呼吸速率和碳排放总量较NA分别增加了21.72%、28.09%、10.33%、48.31%和31.86%、41.92%、10.91%、56.65%;2.培肥处理提高了玉米产量,水分利用效率,碳排放效率,增强碳汇效应,其中CF和SC增幅最明显。CF和SC处理下籽粒产量较NA分别增加151.41%和121.23%,生物量较NA分别提高131.53%和117.10%,水分利用效率较NA分别提高了66.04%和51.04%,碳排放效率较NA分别显著增加92.93%和54.55%;各种培肥方式下玉米农田均表现为大气CO_2的“汇”,CF和SC碳汇效应最强;3.土壤呼吸速率与土壤温度显著正相关,与土壤含水量无相关关系。土壤温度与呼吸速率变化规律基本一致,0-25cm平均土壤温度为CFSMNAMSSC;土壤温度可以解释土壤呼吸速率变化的54.6%-76.9%;4.碳排放量与土壤有机碳、全氮、孔隙度呈显著正相关,与土壤pH、容重、紧实度呈显著负相关。有机培肥显著提高土壤有机碳,SC、SM和MS下的有机碳含量较NA分别增加18.40%、16.22%和22.46%;CF、SC、SM和MS土壤全氮含量较NA分别显著增加0.11 g·kg~(-1)、0.11 g·kg~(-1)、0.10 g·kg~(-1)和0.14g·kg~(-1);四种培肥方式均降低了0-10cm土壤容重,增大了孔隙度,降低了0-10cm土壤紧实度。综上所述,本研究各种培肥方式通过提高土壤温度、增加土壤有机碳和全氮降低土壤容重及等均增加了旱作玉米农田土壤碳排放量,同时也显著增加了玉米产量,从而增加了土壤碳排放效率、增强了土壤碳汇效应。单施化肥和有机肥配施化肥两种培肥方式提高玉米产量、增加碳排放效率的效果最佳,但有机肥配施化肥在提高土壤有机碳、改良土壤结构方面的优于化肥,因此,在陇中旱农区应用全膜双垄沟播技术种植玉米,要持续提高玉米产量和碳排放效率,有机肥配施化肥是比较适宜的培肥方式。
【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S513;S154.1

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