秸秆还田条件下麦玉两熟轮耕农田团聚体碳排放效应研究

发布时间：2020-03-31 09:09

【摘要】：本研究于2017-2018年在山东农业大学农学实验站进行。试验基于15年长期保护性耕作试验田,利用气相色谱仪、团聚体分析仪和相关实验分析技术,系统探讨了秸秆还田(S)与不还田(0)条件下,免耕NT、旋耕(耕深15 cm)RT、深松(耕深40 cm)SS,免耕+深松轮耕(NT+SS)、旋耕+深松轮耕(RT+SS)5种耕作措施对冬小麦-夏玉米两熟农田土壤的团聚体稳定性、团聚体碳组分、团聚体碳矿化、植株碳储量及作物产量的影响。主要研究结果如下:1.土壤物理性状及团聚体碳随着土层深度的增加,土壤容重、大团聚体数量、团聚体碳含量降低,团聚体粒级的减小也会降低团聚体碳含量。从土壤物理性状来看,秸秆还田降低了耕层(0-20 cm)土壤容重,增加土壤表层温湿度。连续多年单一耕作表现为:免耕增加表土层(0-10 cm)大团聚体(2 mm)含量,但团聚体破坏率(PAD)最高,深松增加2~0.25 mm粒级团聚体含量,但团聚体力稳定性最低;而轮耕模式中,旋耕+深松轮耕的大团聚体含量和团聚体水稳性均优于连年旋耕,免耕+深松轮耕在10 cm以下土层团聚体力稳定性最高。从团聚体碳组分来看,团聚体SOC小麦季为免耕、免耕+深松轮耕优于旋耕+深松轮耕,玉米季则为旋耕+深松轮耕表现更好;免耕+深松轮耕、旋耕+深松轮耕与深松均增加耕层大团聚体(2 mm)土壤ROC含量。2.土壤团聚体碳矿化在室内控制培养条件的前提下进行土壤团聚体矿化培养,各处理CH_4和CO_2排放速率呈先升高后降低趋势,在第3 d达到第一个峰值,第10 d到第20 d内出现第二个排放峰值;累积释放量和累积矿化率则呈先快速增大再逐渐减小并稳定的趋势。相比于不添加秸秆,添加秸秆对碳的激发效应显著,CH_4和CO_2排放量大,其中的各耕作措施表现为:全土中秸秆添加时免耕+深松轮耕的CH_4排放量显著低于其他耕作措施,无秸秆时旋耕+深松轮耕最低;2~0.25 mm粒级团聚体中,添加秸秆的旋耕+深松轮耕在各处理中CH_4排放量最低,添加秸秆的免耕+深松轮耕的CO_2排放量显著低于旋耕+深松轮耕,而SOC矿化率最低;0.25 mm粒级团聚体中,添加秸秆的免耕+深松轮耕的CO_2排放量和SOC矿化率显著低于免耕。从团聚体碳的变化情况来看,培养结束时轮耕的大团聚体ROC留存量更大,添加秸秆能显著降低轮耕的大团聚体SOC损失率并减少免耕+深松轮耕的团聚体矿化贡献率。3.秸秆与轮耕对作物生产力的影响秸秆还田能提高植株的地上部生物量,减缓免耕在生育后期的早衰,有利于提高免耕+深松轮耕模式的植株叶面积、各器官含碳率和玉米穗的碳储量,增加穗粒数和周年产量。旋耕+深松的轮耕模式能减缓连续旋耕的叶片早衰,促进作物生长,配合秸秆还田能增加小麦各器官含碳率和植株碳储量,提高周年产量。综上所述,轮耕能减少免耕、旋耕的表土层碳富集,缓解免耕大团聚体(2 mm)过多和深松团聚体力稳定性低的状况,免耕+深松轮耕、旋耕+深松轮耕与深松显著提高了土壤团聚体SOC含量,添加秸秆能降低轮耕的大团聚体SOC损失率和免耕+深松轮耕的团聚体矿化贡献率,使土壤碳得到留存。作物生产力方面,秸秆还田配合轮耕减少了免耕和旋耕的叶片早衰,提高了周年产量。因此秸秆还田与深松为主的轮耕模式在保护性耕作中的应用有着重要的实践价值。
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S512.11;S513;S152

【参考文献】