保护性耕作对旱作麦田CO2排放通量的影响及其水热关系分析

论文摘要

农田土壤既是CO2的重要排放源又是CO2的吸收汇,在温室气体减排方面起着非常重要的作用,保护性耕作能够有效降低土壤CO2的排放,增强土壤碳汇的作用。为了探讨保护性耕作对土壤CO2排放通量的影响,本试验以旱地冬小麦为研究对象,共设了翻耕（T）、翻耕+秸秆还田（TS）、旋耕（RT）、旋耕+秸秆还田（RTS）、免耕（NT）、免耕+秸秆覆盖（NTS）6种处理,系统研究了保护性耕作对土壤CO2排放通量、土壤微生物量碳、氮以及小麦产量的影响,进一步分析了CO2排放通量与土壤水、热的相互关系。主要结论如下:1.土壤呼吸通量有明显的日变化规律,各天气状况下呼吸通量表现为:晴天>多云>阴天。晴天土壤呼吸峰值出现在13:00左右,多云和阴天稍晚一些,大约出现在14:00-15:00之间,各天气土壤呼吸最低值均出现在凌晨5:00左右。2.土壤呼吸通量在整个小麦生育期随着温度的升高而升高,表现为夏季高冬季低的规律。在整个变化过程中共出现三个峰值,分别是小麦播种期、拔节期和灌浆期,土壤呼吸通量最低值出现在越冬期。3.少耕和免耕能有效降低土壤呼吸通量,并以免耕效果更为显著;秸秆还田表现为增加土壤呼吸的作用。整个小麦生育期,不同耕作处理下土壤呼吸通量的顺序为:TS>T>RTS>RT>NTS>NT。4.各耕作措施下土壤呼吸通量与各层地温均呈极显著正相关关系,翻耕方式与15cm土壤温度相关性最好,旋耕方式与5cm相关性最好,免耕方式与各层土壤温度相关性差别不大。各层土壤温度与土壤呼吸通量的拟合二次方程优于指数方程。5.免耕、秸秆覆盖有很好的保水蓄水作用,并且表层保水作用优于深层。土壤水分含量与土壤呼吸通量之间没有显著相关性,未表现出明显规律性。6.整个小麦生育期,各处理土壤微生物量碳均呈单峰变化曲线,播种期土壤微生物量碳含量最小,扬花期最大。免耕和少耕能显著增加土壤表层微生物量碳。0-10cm土层,NTS、RTS、NT、RT、TS分别较T处理土壤微生物量碳增加37.3%、33.15%、19.8%、8.74%和7.65%;10-20cm土层,TS、RTS、RT、NTS、NT分别较T微生物量碳的增减为7.62%、4.92%、-1.84%、-14.5%、-17.9%。7.各耕作措施下0-10cm土层土壤微生物量氮均显著高于10-20cm土层土壤微生物量氮。0-10cm土层中,保护性耕作能有效增加土壤微生物量氮含量,并以免耕和免耕覆盖效果较优。NTS、NT、RTS、RT、TS分别较T处理增加54.8%、32.4%、20.8%、13.9%、7.8%。10-20cm土层各处理土壤微生物量氮差异较小。8.免耕方式能明显增加小麦穗粒数和千粒重;旋耕有利于有效穗的形成,增加小麦千粒重。秸秆还田有利于有效穗的形成,但穗粒数和千粒重与无秸秆处理的差别不大。免耕在耕作年限较短情况下明显降低小麦的理论产量和实际产量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 保护性耕作研究现状
• 1.2.2 土壤呼吸研究现状
• 第二章 材料与方法
• 2.1 研究区概况
• 2.2 试验设计
• 2.3 研究内容
• 2.4 测定项目与方法
• 2.4.1 土壤基本养分测定
• 2排放通量的测定'>2.4.2 CO₂排放通量的测定
• 2.4.3 土壤温度和水分测定
• 2.4.4 土壤微生物量碳氮测定
• 2.4.5 小麦产量测定
• 2.5 数据处理和分析
• 2排放通量及其与土壤水热关系分析'>第三章 不同耕作措施下旱作麦田土壤CO₂排放通量及其与土壤水热关系分析
• 2 排放通量日变化规律'>3.1 土壤CO₂排放通量日变化规律
• 2 排放通量季节变化规律'>3.2 土壤 CO₂排放通量季节变化规律
• 2 排放通量的相关性'>3.3 土壤温度变化规律及其与CO₂排放通量的相关性
• 2 排放通量的相关性'>3.4 土壤水分含量变化规律及其与CO₂排放通量的相关性
• 第四章 不同耕作措施对土壤微生物碳氮的影响
• 4.1 保护性耕作对土壤微生物量碳的影响
• 4.2 保护性耕作对土壤微生物量氮的影响
• 第五章 不同耕作措施对冬小麦产量的影响
• 5.1 不同耕作措施下小麦产量三要素分析比较
• 5.2 不同耕作措施小麦理论产量和实际产量比较与分析
• 5.2.1 免耕可能引起小麦增产的原因
• 5.2.2 本试验中免耕引起小麦产量减少的原因
• 第六章 结论与讨论
• 6.1 结论
• 6.2 讨论
• 6.2.1 土壤呼吸通量的日变化
• 6.2.2 土壤呼吸通量的季节变化
• 6.2.3 不同耕作措施下土壤温度变化规律及其与土壤呼吸的相关性
• 6.2.4 不同耕作措施下土壤水分含量变化规律及其与土壤呼吸的相关性
• 6.2.5 不同耕作措施下土壤微生物量碳的变化
• 6.2.6 不同耕作措施下土壤微生物量氮的变化
• 6.2.7 不同耕作措施下小麦产量比较
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介