免耕秸秆覆盖对旱作农田土壤呼吸和碳平衡的影响

【摘要】：本文采用两种留茬高度和两种覆盖量组合,研究了阴山北麓地区旱作农田保护性耕作条件下土壤呼吸、土壤活性有机碳的变化规律及该地区农田土壤碳平衡状况,旨在明确该区土壤肥力状态,为该地区土壤肥力的保持提高以及农业可持续发展提供理论依据和实践指导。研究结果表明: (1)生育期内,各处理土壤呼吸速率呈先升后降的趋势,在7月以前,各处理土壤呼吸速率差异不显著;7月到8月中旬,传统耕作土壤呼吸速率较免耕覆盖处理高,而免耕覆盖各处理土壤呼吸速率随着秸秆覆盖量的增加而减少;8月中旬以后,传统耕作土壤呼吸速率较免耕覆盖处理低,而免耕覆盖各处理土壤呼吸速率随着秸秆覆盖量的增加而增加。免耕不同覆盖量处理间差异显著,不同留茬高度处理间差异不显著。 (2)免耕全量覆盖处理土壤微生物量碳、氮、磷的含量均为最高,然后是免耕半量覆盖、传统耕作。5个处理的土壤呼吸速率与土壤微生量碳、氮、磷的拟合优度均达到显著相关。传统耕作处理的拟合优度要小于免耕留茬覆盖各处理,不同覆盖量处理之间差异显著,而不同留茬高度处理间差异不显著。 (3)土壤呼吸速率与易氧化碳的相关性最大。易氧化碳与碳素有效率A,碳素有效率B,碳素有效率C及土壤碳库管理指数均呈极显著相关,与土壤碳库管理指数的相关系数达0.991,易氧化碳作为土壤有机碳活度的指标可以更灵敏更直接地反映土壤有机碳短期的变化状况,免耕秸秆覆盖的土壤碳库管理指数大于传统耕作。(4)传统耕作、留低茬半量覆盖、留低茬全量覆盖、留高茬半量覆盖和留高茬全量覆盖的NEP及绝对净碳累积量均为正值,各处理均是碳汇,且免耕全量覆盖为减少大气中CO_2的最优处理,不同留茬高度处理间差异不显著。 【关键词】：免耕留茬覆盖 土壤呼吸 土壤微生物量 土壤碳库管理指数 农田碳平衡
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：S158
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 引言8-18
• 1.1 研究目的及意义8-9
• 1.2 免耕秸秆覆盖对土壤呼吸的影响9-10
• 1.3 免耕秸秆覆盖对土壤有机碳库的影响10-11
• 1.4 免耕秸秆覆盖对土壤活性碳库的影响11-13
• 1.5 免耕秸秆覆盖对土壤微生物量的影响13-15
• 1.6 免耕秸秆覆盖对土壤酶活性及土壤养分的影响15-16
• 1.7 免耕秸秆覆盖的农田土壤碳平衡16-18
• 2 材料与方法18-21
• 2.1 试验地概况18
• 2.2 试验设计18-19
• 2.3 土壤呼吸的测定19
• 2.4 土壤养分及酶的测定19
• 2.5 土壤活性碳组分及微生量的测定19-20
• 2.6 形态指标和产量的测定20
• 2.7 计算公式20-21
• 2.7.1 土壤呼吸速率计算公式20-21
• 2.7.2 土壤微生量碳、氮、磷计算公式21
• 2.7.3 碳素有效率及碳库管理指数计算方法21
• 2.8 数据分析及处理21
• 3 结果与分析21-44
• 3.1 不同处理下土壤呼吸速率季节变化21-23
• 3.2 不同处理土壤呼吸速率与温湿度的关系23-27
• 3.2.1 不同处理土壤呼吸速率与大气温度的关系23-24
• 3.2.2 不同处理下土壤呼吸速率与地温的关系24
• 3.2.3 不同处理下土壤呼吸速率与土壤含水量的关系24-26
• 3.2.4 不同处理下土壤呼吸速率与土壤温湿度的模拟方程26-27
• 3.3 不同处理下土壤微生量的变化27-31
• 3.3.1 不同处理下土壤微生物量碳的变化27-28
• 3.3.2 不同处理下土壤微生物量氮的变化28-29
• 3.3.3 不同处理下土壤微生物量磷的变化29-30
• 3.3.4 土壤呼吸与土壤微生物量的关系30-31
• 3.4 不同处理土壤酶活性及养分的变化31-35
• 3.4.1 不同处理土壤酶活性的变化31-34
• 3.4.2 不同处理土壤养分的变化34-35
• 3.4.3 土壤呼吸速率与土壤养分及土壤酶活性的关系35
• 3.5 不同处理下土壤碳含量变化35-39
• 3.5.1 不同处理土壤碳含量的季节变化35-36
• 3.5.2 不同处理碳素有效率、碳库管理指数及其相关分析36-38
• 3.5.3 土壤呼吸速率与土壤活性碳的相关分析38-39
• 3.6 土壤呼吸速率与作物生物量及产量之间的关系39-41
• 3.6.1 土壤呼吸速率与作物产量之间的关系39-40
• 3.6.2 土壤呼吸速率与根生物量之间的关系40-41
• 3.7 不同处理下农田生态系统碳平衡41-44
• 3.7.1 燕麦生物量季节动态和 NPP 增长速率41-42
• 3.7.2 不同处理下农田生态系统碳平衡42-44
• 4 结论与讨论44-49
• 4.1 土壤呼吸速率的变化44-45
• 4.2 土壤呼吸速率与土壤温湿度45-46
• 4.3 土壤呼吸速率与土壤微生物生物量46
• 4.4 土壤呼吸速率与土壤养分及土壤酶活性46-47
• 4.5 土壤呼吸速率与活性碳、碳素有效率及碳库管理指数47
• 4.6 土壤呼吸速率与产量及根生物量47
• 4.7 土壤呼吸速率与农田土壤碳平衡47-49
• 致谢49-50
• 参考文献50-61
• 作者简介61

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