渭北旱塬填闲作物腐解过程及其对农田土壤碳收支的影响

发布时间：2020-07-22 09:01

【摘要】：填闲作物是指主要粮食作物收获后,在土地休耕期种植以提高土壤肥力,供后续作物生长的作物。本文采用田间尼龙网袋法研究了渭北旱塬不同填闲作物(长武怀豆(S)、黑麦草(R)及两者1:1混合(M))翻压和不同氮肥水平(0、60、120 kg N.ha~(-1))双因素处理下,填闲作物腐解过程、温室气体(CO_2、CH_4、N_2O)释放动态及对后续冬小麦产量、土壤碳收支的影响。主要结论如下:(1)各填闲作物翻压后腐解规律及碳氮释放特征均表现为“前期快-中期慢-后期加快”,填闲作物分解规律符合Olsen模型,276 d各处理的累积分解率均在70%以上。在第0-35 d,同一施氮处理下,累积腐解率和腐解速率均表现为SMR(P0.05)。第35 d,S、M和R各处理干物质累积分解率分别达到61.9%、55.5%和47.5%;在0-35 d,施氮对S、M的腐解影响不显著,对R影响显著,35 d后氮肥效应逐渐减弱;在第21 d,S、M和R碳氮残留率分别达到40%、50%和60%左右。平均而言,S的碳氮释放速率显著高于R,并且与M没有显著差异。(2)填闲作物腐解与施氮处理提高了填闲-冬小麦种植系统的土壤CO_2及N_2O的排放作用,其中以S及N2处理最为显著;填闲腐解与施氮对CH_4的排放影响不显著,且两者也无交互作用。温度和水分与CO_2和N_2O均存在显著相关性,CH_4与土壤水分温度则无相关性。(3)土壤中的有机碳及全氮在腐解的中期增多但在后期又基本恢复至初始水平,结果表明,填闲作物的分解在短时间内增加土壤的碳、氮含量;与裸地对照相比,翻压填闲作物能够显著提高后续冬小麦产量,其籽粒产量增加10%-35%(P0.05),其中翻压SN1和MN1增产效果最好。(4)填闲作物翻压及施氮处理提高了该系统的综合增温潜势(GWP);不同填闲翻压处理间的温室气体排放强度(GHGI)差异极显著(P0.001),表现为SMRCK。与CK相比,单独翻压R处理、混合翻压M处理及S处理下的GHGI都有所增加,施氮处理下N1及N2与相比其GHGI也高于N0处理。(5)施氮和填闲处理对碳收支平衡影响均不同,实验末期的碳收支平衡大小顺序为RMCKS;N2N1N0。表明在该系统下不施氮N0及翻压S处理降低碳的固定,而翻压R和M及施氮处理(N1、N2)可以增加最终系统碳的固定。综上所述,在渭北旱塬单播长武怀豆、混播黑麦草与长武怀豆,并在小麦播种前进行翻压更有利于改善土壤养分,增加后续冬小麦的产量。
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S512.11;S154.1
【图文】：

路线图,研究技术,路线图

研究技术路线图

位置图,夏季休闲,长武县,渭北旱塬

西北大学硕士学位论文第二章实验材料及方法研究区概况试验在陕西省长武县中国科学院长武农业生态试验站（107°E，35°N）进行。该处渭北旱塬，是一个半湿润，干旱多发地区，海拔 1220 m，年平均降雨量为 584.21957-2018 年间夏季休闲期（7 月-9 月）平均降水为 323 mm，冬小麦生长期内平均为 281 mm。年平均气温 9.1 ℃，年日照时数 2230 h，无霜期 171 d，是典型旱农业区。土壤为粘壤质黑垆土，pH 值为 8.4，土壤有机质含量约 10.5 g·kg-1。区位置图见图 2-1；布设试验前 0～40 cm 各土层土壤理化性质如表 2-1 所示；试间气温与降水量见图 2-2。

示意图,采集装置,温室气体,示意图

在每个小区中心放置一个气体采集箱装置（图 2-3）成，两部分均为 PVC 材料制成。一部分为地下部分影响，该部分长期置于地下并保持原方位不动（地直径 21.5 cm，高 12 cm）用锡纸包围以达到隔热防孔和用于使用注射器采集气体的橡皮塞孔组成，其底下基座连接固定防止气体外流。2017 年 9 月中旬至麦种植后每周采集一次，其中小麦越冬期间由于温度周期（每两周采集一次），如采集中遇降雨天气，在。每次的采样时间为本天的上午 9:00-11:00，此期间[75]。每次采集是使用 20 ml 注射器分别在 PVC 地上min 采集三管注射器样品待测。当天带回实验室使用、N2O 进行测量，并用 HM 模型[76]进行气体通量的

【参考文献】