“上膜下秸”措施对河套灌区盐渍土壤有机碳和CO_2排放的影响

发布时间：2017-08-30 01:11

  本文关键词：“上膜下秸”措施对河套灌区盐渍土壤有机碳和CO_2排放的影响

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【摘要】：内蒙古河套灌区盐渍化耕地占耕地总面积68.65%,开发潜力较大。本课题组前期研究发现,在地表下40cm处埋设作物秸秆隔层结合地表地膜覆盖(简称 上膜下秸‖),具有明显的耕层控抑盐和增产效果,目前该技术措施在当地得到了广泛认可。上膜下秸措施必然带来土壤生物学性质的变化,这可能影响到盐渍化土壤有机碳和CO2排放,但目前有关这方面的研究没有涉及。国内外有关土壤有机碳、土壤呼吸变化特征的研究主要针对非盐渍土,而针对盐渍土的研究还很薄弱。因此,研究不同耕作措施下盐渍化土壤有机碳、土壤呼吸变化及影响因素具有重要的科学意义。因此,本研究依托内蒙古河套灌区建立的田间微区定位试验平台,设置四种耕作方式处理:翻耕(CK)、翻耕结合地膜覆盖(PM)、秸秆深埋(SL)和上膜下秸(PM+SL),通过对不同耕作方式下盐渍化土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)、土壤微生物量碳(Microbial Biomass Carbon,MBC)、可溶性有机碳(Dissolved organic Carbon,DOC)、土壤呼吸的动态变化以及生态环境因子(土壤盐分、pH、土壤温度、水分、有机质、养分)等的同步动态监测,明确秸秆深埋结合地膜覆盖条件下盐渍化土壤SOC、MBC、DOC及土壤呼吸变化特征及关键影响因素,为该区域制定科学有效的土壤改良与碳调控管理措施提供依据。主要研究结果如下:(1)“上膜下秸”措施显著影响不同层次土壤有机碳分布。秸秆层埋设3年后PM+SL和SL处理在20-40cm的SOC含量显著高于CK和PM处理,但是PM+SL处理0-20cm的SOC含量明显降低,CK和SL在该层次变化不显著,秸秆隔层埋设4年后结果与其一致,并且4年后PM+SL和SL处理0-40cm的SOC储量分别增加5.84%和10.78%(P0.05),PM处理减少6.79%(P0.05),CK处理变化不显著,主要原因是秸秆隔层的埋设。尽管4年后PM+SL处理的SOC储量少于SL,但在秸秆和地膜的共同作用下其MBC和DOC含量仍然为各处理最高值。经过分析发现,SOC和MBC之间以及SOC和DOC之间的均成显著正相关关系(P0.01),土壤温度和作物生育期间脱盐量与SOC,MBC和DOC也均呈显著正相关(P0.01),但土壤水分则与相关碳指标呈负相关关系(P0.01)。综合来看,上膜下秸对盐碱地SOC的分布和积累具有显著影响作用。(2)“上膜下秸”措施显著影响土壤呼吸速率。2年内4种耕作方式的土壤呼吸速率在的食葵全生育期内均呈降低趋势,PM+SL处理在每年的整个生育期内土壤呼吸速率最高,PM次之,SL处理呼吸速率仅在蕾期较CK略高,其余时期与CK基本持平,在盛花期、成熟期10:00和15:00两个关键时间点各处理间土壤呼吸值同样表现为:PM+SLPMSLCK;各耕作方式0-40cm土壤温度变化趋势保持一致,仅在收获期出现差异;PM+SL处理0-40cm土壤含水量在所有处理中均为最低值,但其在控盐和有机质上明显优于其它处理;土壤呼吸速率与0-40cm土壤温度呈极显著的正相关关系(P0.01),土壤呼吸速率与0-40cm土壤水分、盐分、有机质含量相关性不显著。拟合方程显示在该盐渍化区域土壤呼吸受土壤温度、水分、盐分的交互作用共同影响。因此,在该区域通过PM+SL等相应措施起到保温抑盐效果的同时,可增强根系生长以及微生物的代谢活动。(3)“上膜下秸”措施农田固碳效果显著。在作物产量和净初级生产力方面,PM+SL处理均显著高于其他处理,在CO2排放方面PM+SL和PM由于地膜覆盖的原因显著高于其他两个处理,因而净生态系统生产力PM+SL低于SL,但是作为碳 汇‖处理的PM+SL对于该区域的作物增产意义重大,在提升作物产量的同时,可以起到农田碳 汇‖效应,因而综合效益最高。因此,PM+SL可作为河套灌区盐碱地作物增产、控盐固碳的首选耕作措施。
【关键词】：秸秆深埋 地膜覆盖 有机碳 土壤呼吸 盐渍土
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S156.41
【目录】：

• 摘要5-7
• 英文摘要7-12
• 英文缩略表12-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 研究背景与意义13-14
• 1.2 国内外研究进展14-17
• 1.2.1 耕作培肥措施对SOC的影响14-15
• 1.2.2 耕作培肥措施对土壤MBC和DOC的影响15-16
• 1.2.3 耕作培肥措施对土壤呼吸的影响16-17
• 1.3 研究目标与内容17-18
• 1.4 技术路线18-19
• 第二章 材料与方法19-22
• 2.1 试验点基本情况19
• 2.2 试验设计19-20
• 2.3 测定项目与方法20-21
• 2.3.1 土壤总有机碳、微生物量碳、可溶性有机碳的测定方法20
• 2.3.2 土壤呼吸速率的测定方法20-21
• 2.3.3 土壤理化性质的测定方法21
• 2.3.4 农田碳平衡估算方法21
• 2.4 数据处理及分析21-22
• 第三章“上膜下秸”措施对盐渍土壤有机碳的影响22-32
• 3.1“上膜下秸”对盐渍土壤有机碳（SOC）的影响22-25
• 3.1.1 SOC年际变化22-23
• 3.1.2 SOC剖面分布特征23-25
• 3.2“上膜下秸”对盐渍土壤微生物量碳（MBC）剖面分布的影响25-27
• 3.3“上膜下秸”对盐渍土壤可溶性有机碳（DOC）剖面分布的影响27-29
• 3.4 土壤有机碳与盐渍土壤温度、水分、盐分的相互关系29-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第四章“上膜下秸”措施对盐渍土壤呼吸的影响32-38
• 4.1“上膜下秸”对盐渍土壤呼吸变化特征的影响32-34
• 4.1.1 生育期变化特征32-33
• 4.1.2 关键时间点变化特征33-34
• 4.2 土壤呼吸速率与盐渍土壤水分、温度、盐分和有机碳的相互关系34-37
• 4.3 本章小结37-38
• 第五章“上膜下秸”措施对农田固碳能力的影响38-41
• 5.1 生物光合固碳分析38-39
• 5.2 土壤固碳分析39
• 5.3 “上膜下秸”措施固碳效益综合评价39-40
• 5.4 本章小结40-41
• 第六章 讨论与结论41-45
• 6.1 讨论41-43
• 6.2 结论43-44
• 6.3 展望44-45
• 参考文献45-51
• 致谢51-52
• 作者简介52

【参考文献】

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本文编号：756437