耕作措施对南方双季稻田碳、氮效应的影响

发布时间：2017-10-16 14:33

  本文关键词：耕作措施对南方双季稻田碳、氮效应的影响

  更多相关文章： 耕作措施 有机碳库 氮库 碳氮比 碳、氮足迹

【摘要】：土壤耕作作为一项重要的农艺措施,对土壤有机碳与氮素周转、作物生产中温室气体和活性氮排放都有重要的影响。因此,了解耕作措施对双季稻区土壤固碳和氮素动态、以及环境压力的影响,对双季稻生产的可持续发展具有重要的理论和现实意义。本研究主要分析了耕作措施对土壤有机碳库与氮库变化及其对作物生产的影响,并评价了各耕作措施下双季稻的碳足迹和氮足迹,以期提出双季稻生产碳氮管理对策。本试验于2005年设置,包括免耕秸秆还田(NT)、旋耕秸秆还田(RT)、翻耕秸秆还田(PT)和翻耕秸秆不还田(PT0)4个处理。本文主要基于2013-2014年期间试验数据进行分析,主要结果如下： (1)除NT处理外,各处理土壤矿物结合态有机碳和全氮含量在0-20cm变化幅度均较小,土壤有机碳与全氮及其他各组分有机碳和全氮含量均随土壤的加深而递减；秸秆还田条件下,随着耕作强度的增强,各指标其层化率基本上呈逐渐降低的趋势。 (2)秸秆还田条件下,0-5cm土层有机碳含量随耕作强度的增强而显著降低：早稻收获时,各处理0-5cm土层全氮含量变化类似,晚稻收获时NT处理显著高于RT和PT处理。5-10和10-20cm层次NT处理土壤有机碳和全氮含量均低于RT和PT处理。不同耕作处理间20-30cm土层有机碳和全氮含量年际间表现不同,且耕作措施对30-50cm土层有机碳和全氮含量影响较小。 (3)表层(0-5cm)土壤重组和轻组、颗粒和矿物结合态有机碳和全氮含量均随耕作强度的增强呈降低趋势；其中,各指标NT处理均显著高于PT处理；但NT处理5-20cm各组分有机碳和全氮含量基本上低于PT处理,部分组分达到显著差异；耕作措施对20cm土层各组分有机碳和全氮含量影响较小。 (4)除轻组碳氮比外,耕作措施对各土层总碳氮比和各组分碳氮比及其层化率影响不大。秸秆还田条件下,早稻收获时耕作措施对0-50cm剖面土壤有机碳和氮储量影响不大,晚稻收获时年际间表现不同。与PT0相比,PT处理显著增加了早稻收获时0-30cm和晚稻收获时0-20cm各土层有机碳储量,并显著增加了20-30cm土层全氮储量。0-50cm剖面土壤有机碳储量每增加1Mghm-2,水稻增产23.2kg hm-2。 (5)秸秆还田条件下,各处理双季稻生产中由农资投入造成的潜在温室气体和活性氮排放均表现为NTRTPT,其周年排放分别介于3978.3-4271.9kg CO2-eq hm-21149.2-1435.7ghN-eq hm-2之间,NT和RT较PT处理潜在温室气体排放分别减少7.4%和3.4%,活性氮排放减少24.9%和10.0%。肥料施用是潜在温室气体排放的最大贡献者,收获、灌溉及耕作等机械耗能则是潜在活性氮排放最主要的贡献者。 (6)不考虑土壤有机碳变化时,NT、RT、PT和PT0处理周年双季稻的碳足迹分别为1.53、1.95、1.59和1.37kg CO2-eq kg,其中秸秆还田条件下早稻碳足迹低于晚稻。稻田CH4排放是水稻碳足迹的最大组成,肥料施用次之。若考虑土壤有机碳,双季稻的碳足迹约降低35.9-50.3%。NT、 RT、 PT和PT0处理双季稻的氮足迹分别为5.70、4.67、4.94和5.17g N-eq kg-1,稻田NH3挥发损失是双季稻氮足迹的主要构成部分。
【关键词】：耕作措施 有机碳库 氮库 碳氮比 碳、氮足迹
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S511.42
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 绪论13-25
• 1.1 研究背景和意义13-14
• 1.2 国内外研究进展14-23
• 1.3 存在的问题与不足23
• 1.4 研究目标与研究内容23-25
• 第二章 材料与方法25-34
• 2.1 研究区简介与试验设计25-27
• 2.2 取样与测定方法27-30
• 2.3 双季稻碳、氮足迹的计算30-33
• 2.4 数据分析33-34
• 第三章 耕作措施对双季稻田土壤有机碳库的影响34-59
• 3.1 耕作措施对双季稻田土壤有机碳含量及其层化率的影响34-39
• 3.2 耕作措施对双季稻田土壤轻组有机碳含量及其层化率的影响39-43
• 3.3 耕作措施对双季稻田土壤重组有机碳含量及其层化率的影响43-46
• 3.4 耕作措施对双季稻田土壤颗粒有机碳含量及其层化率的影响46-50
• 3.5 耕作措施对双季稻田土壤矿物结合态有机碳含量及其层化率的影响50-53
• 3.6 土壤有机碳对各有机碳组分的响应分析53-55
• 3.7 耕作措施对双季稻田土壤有机碳储量的影响55-58
• 3.8 本章小结58-59
• 第四章 耕作措施对双季稻田土壤氮库的影响59-81
• 4.1 耕作措施对双季稻田土壤全氮含量及其层化率的影响59-63
• 4.2 耕作措施对双季稻田土壤轻组全氮含量及其层化率的影响63-66
• 4.3 耕作措施对双季稻田土壤重组全氮含量及其层化率的影响66-69
• 4.4 耕作措施对双季稻田土壤颗粒全氮含量及其层化率的影响69-72
• 4.5 耕作措施对双季稻田土壤矿物结合态全氮含量及其层化率的影响72-75
• 4.6 土壤全氮对各全氮组分的响应分析75-77
• 4.7 耕作措施对双季稻田土壤全氮储量的影响77-80
• 4.8 本章小结80-81
• 第五章 耕作措施对双季稻田土壤碳氮耦合的影响81-96
• 5.1 耕作措施对双季稻田土壤碳氮比的影响81-83
• 5.2 耕作措施对双季稻田土壤轻组碳氮比的影响83-84
• 5.3 耕作措施对双季稻田土壤重组碳氮比的影响84-86
• 5.4 耕作措施对双季稻田土壤颗粒碳氮比的影响86-87
• 5.5 耕作措施对双季稻田土壤矿物结合态碳氮比的影响87-89
• 5.6 土壤碳氮比与各组分碳氮比的关系89
• 5.7 土壤氮储量变化对有机碳储量的影响89-91
• 5.8 土壤有机碳库和氮库变化对双季稻产量的影响91-95
• 5.9 本章小结95-96
• 第六章 耕作措施对双季稻碳、氮足迹的影响96-111
• 6.1 耕作措施对双季稻碳足迹的影响96-102
• 6.2 耕作措施对双季稻氮足迹的影响102-108
• 6.3 双季稻碳、氮足迹比较分析108-110
• 6.4 本章小结110-111
• 第七章 讨论与结论111-125
• 7.1 讨论111-123
• 7.2 结论123-125
• 参考文献125-140
• 致谢140-141
• 个人简介141-142

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郑循华,王明星,王跃思,沈壬兴,李晶;Comparison of Manual and Automatic Methods for Measurement of Methane Emission from Rice Paddy Fields[J];Advances in Atmospheric Sciences;1998年04期

2 潘根兴,赵其国;我国农田土壤碳库演变研究:全球变化和国家粮食安全[J];地球科学进展;2005年04期

3 申小冉;吕家珑;张文菊;辛景树;任意;徐明岗;;我国三种种植制度下农田土壤有机碳、氮关系的演变特征[J];干旱地区农业研究;2011年04期

4 周艳翔;吕茂奎;谢锦升;杨智杰;江军;杨玉盛;;深层土壤有机碳的来源、特征与稳定性[J];亚热带资源与环境学报;2013年01期

5 张立;崔玉军;刘国栋;李瑛;孙振伟;;哈尔滨-绥化地区土壤氮储量及其时空变化特征[J];地质与资源;2014年02期

6 WOOD Yvonne;;Organic carbon stratification and size distribution of three typical paddy soils from Taihu Lake region,China[J];Journal of Environmental Sciences;2008年04期

7 沈新平，陈后庆，刘世平，庄恒扬，张德明，王汝利，，韩月澎;水稻对土壤容重的生态性适应[J];江苏农学院学报;1996年02期

8 韩冰,王效科,欧阳志云;中国农田生态系统土壤碳库的饱和水平及其固碳潜力[J];农村生态环境;2005年04期

9 何莹莹;张海林;孙国锋;汤文光;李永;陈阜;;耕作措施对双季稻田土壤碳及有机碳储量的影响[J];农业环境科学学报;2010年01期

10 徐尚起;崔思远;陈阜;肖小平;张海林;;耕作方式对稻田土壤有机碳组分含量及其分布的影响[J];农业环境科学学报;2011年01期

本文编号：1043218