薄膜和秸秆覆盖下旱地土壤碳氮动态及其模拟

发布时间：2020-08-08 01:01

【摘要】：通过4年八季冬小麦-夏玉米轮作体系下田间试验研究了雨养和灌溉条件下不同覆盖措施对表层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、土壤微生物量碳氮(SMBC、SMBN)以及0-200 cm土壤剖面硝态氮累积量和水分分布的影响,并利用DNDC模型模拟长期不同覆盖条件下土壤有机碳储量和作物产量的动态变化,为该地区选择合适的覆盖栽培措施提供理论和实践依据。试验共设置秸秆覆盖(SM)、半膜覆盖(HFM)、全膜覆盖(FM),不覆盖(NM)等4种覆盖处理。研究结果表明:1)旱作雨养条件下,NM处理SOC呈下降的趋势,且最后一季作物收获后SOC含量显著低于前两季作物收获后SOC含量(P0.05);TN基本保持稳定。SM处理SOC和TN呈现先上升后下降的趋势,但最后一季作物收获后SOC含量显著高于前两季作物(P0.05)。HFM和FM处理SOC、TN含量整体呈现波动下降趋势。八季作物收获后NM处理SOC和TN平均值分别为8.91 g.kg~(-1)和0.99 g.kg~(-1),SM处理分别为9.03 g.kg~(-1)和1.03 g.kg~(-1),HFM处理分别为8.04 g.kg~(-1)和0.96 g.kg~(-1),FM处理分别为8.13 g.kg~(-1)和0.96 g.kg~(-1)。雨养条件下各处理SMBC、SMBN呈波动变化,NM处理SMBC含量均值最高(274.04 g.kg~(-1)),SM处理SMBN含量均值最高(24.46 g.kg~(-1))。2)旱作灌溉条件下,各处理SOC除最后一季显著下降外,基本保持稳定;HFM和FM处理TN整体呈下降趋势。八季作物收获后NM处理SOC和TN平均值分别为8.60 g.kg~(-1)和0.95 g.kg~(-1);SM处理最高,分别为9.50 g.kg~(-1)和1.10 g.kg~(-1);HFM处理分别为8.96 g.kg~(-1)和1.00 g.kg~(-1);FM处理分别为9.17 g.kg~(-1)和0.99 g.kg~(-1)。NM处理SMBC和SMBN含量的均值最高,分别为293.33 g.kg~(-1)和20.11 g.kg~(-1)。旱作灌溉条件下与雨养条件下覆盖处理的结果类似,均提高了土壤0-20 cm硝态氮和水分含量,降低了深层土壤硝态氮含量;HFM和FM处理随着试验时间的进行,土壤TN、SMBC和SMBN含量逐渐降低。灌溉条件下,各处理土壤有机碳和全氮含量高于旱作雨养。3)DNDC模型模拟雨养条件下不同覆盖土壤有机碳储量和小麦玉米产量的结果与实测值较吻合,模拟值与实测值显著相关,模拟值和实测值的NRMSE基本在可接受范围,表明DNDC模型对土壤有机碳储量和作物产量模拟效果较好,其中对土壤有机碳储量模拟精度较高。通过模拟30年雨养旱作小麦-玉米轮作下长期覆盖的结果发现,随着时间的推移,SM处理土壤有机碳储量逐渐上升然后保持稳定;FM处理土壤有机碳先快速上升然后缓慢下降,整体低于SM处理;HFM和NM处理土壤有机碳储量逐渐下降,但HFM处理略高于NM处理。模拟产量结果发现,小麦产量呈较大波动上升趋势;前期FM处理小麦产量高于其他处理,随着时间推移,SM处理小麦产量逐渐提高并高于其他处理;玉米产量波动较小且逐渐上升,前期各处理差异不大,后期SM处理要明显高于其他处理,NM处理最低。长期来看,SM处理可以提高土壤有机碳储量以及小麦和玉米产量,是本区域小麦-玉米轮作下最为值得推荐和具可持续性的覆盖栽培方式。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S153.6;S512.1;S513
【图文】：

技术路线图

图 3-1 雨养条件下不同覆盖处理土壤硝态氮剖面分布Figure 3-1 Distribution of Nitrate-Nitrogen in Soil Profiles on rainfed dryland underdifferent mulching treatments3.3.3.2 剖面土壤硝态氮累积量变化4 年不同处理八季作物收获后土壤 0-200 cm 硝态氮累积量见表 3-3。第一季作物收获后各处理土壤 0-20 cm 硝态氮累积量表现为 HFM>FM>SM>NM，并且各处理间差异显著（P<0.05）；20-100 cm 土层硝态氮累积量表现为 HFM>SM>FM>NM，且 HFM 处理显著高于其他处理（P<0.05）；0-100 cm 土层硝态氮累积量表现为 HFM>FM>SM>NM。第二季作物收获后各处理土壤 0-20 cm 土层硝态氮累积量表现为 HFM>FM>SM>NM，并且 HFM 与 FM 处理高于 SM 和 NM 处理（P<0.05）；20-100 cm 土层硝态氮累积量表现为 NM>FM>SM>HFM，NM 处理显著高于 SM 和 HFM 处理（P<0.05）；100-200 cm土层硝态氮累积量表现为 HFM>NM>FM>SM，且 HFM 和 NM 处理显著高于 SM 处理（P<0.05），在 0-200 cm 土层中硝态氮累积量表现为 HFM=FM>NM>SM。第三季作物收获后各处理土壤 0-20cm 土层硝态氮累积量表现为 HFM>FM>SM>NM，但各处理没有差异性；20-100 cm 土层硝态氮累积量表现为 NM>FM>HFM>SM，NM 处理显著高于

图 4-1 灌溉条件下不同覆盖措施土壤硝态氮剖面分布Figure 4-1 Distribution of Nitrate-Nitrogen in Soil Profiles on Irrigation Condition under differentmulching treatments4.3.3.2 剖面土壤硝态氮累积量分布灌溉条件下不同处理八季作物收获后 0-200 cm 土壤硝态氮累积量见表 4-3。第一季作物收获后各处理土壤 0-20 cm 和 20-100 cm 土层硝态氮累积量无显著性差异。第二季27

【参考文献】

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本文编号：2784793