秸秆管理和施肥措施对绿洲农田土壤碳库及碳循环影响的研究

发布时间：2020-05-10 22:51

【摘要】：土壤有机碳库在维持土壤质量以及缓解全球气候变化中扮演着重要的角色。农田生态系统土壤有机碳库及碳循环过程受农业管理措施的强烈影响。新疆是我国最大的干旱区,绿洲农业是新疆经济发展的支柱产业。然而新疆绿洲农田土壤有机碳含量普遍偏低,严重制约干旱区农业的可持续发展。本文从土壤有机碳库的角度入手,以干旱区绿洲棉田为对象,开展不同农业管理措施对农田土壤有机碳库及碳循环调节效应的研究:农业管理措施包括秸秆管理和施肥方式,秸秆管理包括秸秆还田(S)、秸秆不还田(NS);施肥方式包括不施肥(CK)、单施氮磷钾化肥(NPK)、单施有机肥(OM)和氮磷钾化肥与有机肥混施(NPK+OM)。研究取得了以下结论:1.研究了不同农业管理措施对土壤有机碳库动态变化的影响。结果表明,施肥和秸秆还田均显著增加了土壤有机碳库,提高了有机碳(SOC)、易氧化有机碳(LBC)、微生物生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(WSOC)、热水溶性有机碳(HWSOC)的含量及碳库管理指数(CMI)。秸秆还田较秸秆不还田土壤有机碳库提高了20.6%;处理NPK、OM、NPK+OM分别较CK提高了7.8%、29.5%、37.7%。不同施肥处理下SOC、LBC、MBC、WSOC、HWSOC均表现为NPK+OMOMNPKCK。对CMI与SOC及其组分间的相关性分析表明,CMI与SOC、LBC、MBC、WSOC、HWSOC、SOC库均呈极显著相关关系,是评价绿洲棉田管理措施对土壤质量影响的重要指标。2.研究了不同农业管理措施对土壤呼吸速率动态变化的影响。结果表明,土壤呼吸速率表现出明显的季节变化特征,峰值出现在7月中旬,最小值出现在1-2月。秸秆还田下土壤呼吸速率高于秸秆不还田处理,施肥处理间土壤呼吸速率为NPK+OMOMNPKCK,秸秆和施肥综合作用下,S-NPK+OM处理土壤呼吸速率最大。对土壤呼吸与土壤温度和含水量进行相关分析发现,土壤呼吸速率与土壤温度(R2=0.5765,P0.0001)呈极显著正相关关系,但与土壤含水量(P=0.1058)没有显著相关。3.研究了不同农业管理措施对作物群体光合速率、干物质积累及产量的影响。结果表明,棉花生育期间群体光合速率的变化趋势呈单峰曲线,在盛铃前期达到峰值。秸秆还田对棉花群体光合速率没有显著影响,但施肥显著提高群体光合速率。不同施肥处理下群体光合速率大小顺序为:NPK+OMNPKOMCK。NPK+OM处理群体光合速率较CK、OM、NPK分别提高了55.70-58.98%、30.96-32.44%、13.05-14.93%。不同农业管理措施下棉花干物质积累和产量与群体光合速率变化结果一致。其中,NPK+OM处理籽棉产量分别较CK、OM和NPK处理提高了19.05-24.95%、7.57-10.25%和3.01-3.73%。4.研究了不同农业管理措施对农田土壤固碳潜力的影响及与碳循环过程的关系。结果表明,秸秆还田和施肥均显著提高了土壤C输入和C排放,但只有秸秆还田下单施有机肥或有机无机肥混施处理下土壤表现为C汇,其他各处理均为C源。目前新疆农业管理措施(秸秆还田兼施化肥)下,土壤固碳潜力为-1.1 t C ha-1,因此每年需要额外的向土壤中施入1.1 t C ha-1,抵消C损失和维持农田土壤C平衡。在干旱区通过实施秸秆还田结合有机无机肥混施,提高土壤C固定能力,是一个实现粮食安全和缓解气候变化的有效策略。
【图文】：

试验期,降水量,土壤碳库,施肥措施

秸秆管理和施肥措施对绿洲农田土壤碳库及碳循环影响的研究表 2-1 试验位点土壤理化性状初始值Table 2-1 Initial (2009) soil properties of the experimental site土壤性状soil properties土层深度 soil depth （cm）0-20 20-40 40-60Soil organic C （g kg-1） 9.86 8.82 7.42Total N （g kg-1） 1.25 1.08 0.94Total P （g kg-1） 2.04 1.91 1.78Available N （mg kg-1） 84.0 72.8 66.4Available P （mg kg-1） 91.5 84.3 72.1Available K （mg kg-1） 315 288 253

施肥方式,土壤有机碳库,秸秆,土层

秸秆管理和施肥措施对绿洲农田土壤碳库及碳循环影响的研究2.3 秸秆管理和施肥方式对土壤有机碳库的影响秸秆管理对 SOC 库没有显著影响，但施肥方式显著影响了 SOC 库（图 2-2）。与CK处理相比，施肥处理显著提高0-40 cm土层SOC库。NPK+OM处理（50.64-72.49 t ha-1）SOC 库最大，CK 处理（42.09-58.87 t ha-1）SOC 库最小。与 NPK 处理相比，，NPK+OM和 OM 处理分别提高了 9.33-36.76%和 1.20-21.71%。
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S153.6

【参考文献】