豆类与非豆类作物生长对土壤呼吸和土壤N2O排放的影响

论文摘要

土壤呼吸和土壤N20排放的变化影响大气温室气体浓度,从而影响全球温室效应。为了认识豆类植物与非豆类植物生长对土壤呼吸和N20排放的影响,我们进行了土壤盆栽大豆与棉花的试验,利用静态箱法采样和气相色谱技术测定作物生长期的土壤呼吸和N20排放。大豆与棉花生长下土壤呼吸速率变化与作物生长时间呈极显著的二次曲线相关关系,而裸土土壤呼吸速率的季节变化与时间的相关性弱。大豆生长期间,种大豆土壤的土壤呼吸速率为20.6～1055.2mg Cm-2h-1,相同裸土的为21.6～43.4mg Cm-2h-1,大豆土壤呼吸总量是相应裸土的11.5倍。大豆不同时期的土壤呼吸呈苗期<分枝期<成熟期<开花结荚期<鼓粒期的规律,鼓粒期和开花结荚期的时间只占全生育期的38.7%,但是其的土壤呼吸却占全生育期土壤呼吸总量的82%。大豆根际呼吸总量呈鼓粒期>开花结荚期>成熟期>分枝期>苗期的规律,根际呼吸对土壤呼吸的贡献在3.2%-95.8%之间,也呈现鼓粒期>开花结荚期>成熟期>分枝期>苗期的规律。棉花生长期间,种棉花土壤的土壤呼吸速率为19.6～446.1mg C m-2h-1,相应裸土的为18.2～45.1mg C m-2h-1,棉花土壤呼吸总量是相应裸土的4.9倍。棉花不同时期的土壤呼吸呈花铃期>蕾期>吐絮期>苗期的规律,蕾期和花铃期的时间只占全生育期的44.7%,但是其的土壤呼吸却占全生育期土壤呼吸总量的77.8%。棉花根际呼吸总量最高出现在花铃期,苗期最低,根际呼吸对土壤呼吸的的贡献在21.8%-88.0%之间,也呈现花铃期最高,苗期最低的规律。大豆土壤呼吸速率的峰值出现时间比棉花早,且是棉花的2.4倍。大豆土壤的土壤呼吸总量、平均土壤呼吸速率、根际呼吸总量和平均根际呼吸速率分别比棉花土壤高77%、134%、103%和168%。在播种后31-84d,大豆土壤的土壤呼吸总量和根际呼吸总量分别是棉花土壤的2.35和2.56倍。在种植作物的土壤中,土壤呼吸速率与气温呈显著的指数相关,而在裸土中,相关性不显著。大豆生长期间,大豆土壤N20排放速率为0.78～77.6mg N m-2h-1,相同裸土的为11.7～136.3mg N m-2h-1。大豆土壤前43天、中间43天和最后7天的的土壤N20排放量分别占全生育期排放总量的63.6%、15.3%和20.9%,低氮裸土前43天、中间43天和最后7天的排放量分别占总量的25.6%、66.0%和8.4%,低氮裸土的N20排放总量是大豆土壤的3.2倍。棉花生长期间,棉花土壤N20排放速率为2.60～275.4mg N m-2h-1,相同裸土的为18.7～406.2mg N m-2h-1。棉花土壤前65天和后58天的N20排放量分别占总排放量的96.3%和3.7%,而高氮裸土后58天和前65天的排放量分别占总排放量的37.4%和62.6%,高氮裸土的N20排放总量是棉花土壤的3.1倍。种植大豆与棉花土壤N20排放大部分都集中在前期,但大豆衰老的后期N20排放速率显著增加,而棉花后期则一直处于很低的排放水平。高氮裸土N20排放量显著高于低氮裸土。大豆与棉花生长下,土壤N20排放速率与温度呈负指数相关,且相关性不显著,而在裸土中呈极显著的正指数相关,且高氮裸土的相关系数显著高于低氮裸土。大豆和棉花生长对土壤呼吸和土壤N20排放的影响是不同的,不仅受自身生长控制,还受氮肥、温度等影响。大豆的共生固氮作用影响了土壤呼吸,其衰老期的根系腐烂加剧了土壤N20排放。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 第二章 国内外研究进展
• 1. 土壤呼吸
• 2的产生与排放机制'>1.1 土壤CO₂的产生与排放机制
• 1.2 土壤呼吸的影响因素
• 1.2.1 温度
• 1.2.2 水分（土壤湿度和降水）
• 1.2.3 土壤理化性质
• 1.2.4 生物因素（植物生长、植被类型和根系生物量）
• 1.2.5 人为活动
• 1.3 土壤呼吸的测定方法
• 1.3.1 直接测定法
• 1.3.2 间接测定法
• 2O排放'>2 土壤N₂O排放
• 2O的产生与排放机制'>2.1 土壤N₂O的产生与排放机制
• 2.1.1 硝化作用
• 2.1.2 反硝化作用
• 2.1.3 非生物转化作用
• 2O排放的影响因素'>2.2 土壤N₂O排放的影响因素
• 2.2.1 氮肥施用
• 2.2.2 土壤理化性质（温度、含水量、PH值）
• 2.2.3 植物生长
• 2.2.4 其它影响因素
• 第三章 材料与方法
• 1 材料
• 1.1 土壤
• 1.2 作物
• 2 方法
• 2.1 实验盆钵
• 2.2 土壤气体样品采集
• 2.3 化学分析
• 2.3.1 气体样品测定
• 2.3.2 土壤基本理化性质的测定
• 2.4 数据处理
• 2和N₂O排放速率（F）的计算'>2.4.1 土壤CO₂和N₂O排放速率（F）的计算
• 2和N₂O排放总量（Sr）的计算'>2.4.2 土壤CO₂和N₂O排放总量（Sr）的计算
• 2.4.3 根际呼吸（Srh）的计算
• 10的计算'>2.4.4 Q₁₀的计算
• 2.4.5 数据分析
• 第四章 大豆和棉花生长对土壤呼吸的影响
• 1 大豆生长对土壤呼吸的影响
• 1.1 大豆生长下土壤呼吸的季节变化
• 1.2 大豆各生长期的土壤呼吸与根际呼吸
• 2 棉花生长对土壤呼吸的影响
• 2.1 棉花生长下土壤呼吸的季节变化
• 2.2 棉花各生长期的土壤呼吸与根际呼吸
• 3 大豆和棉花生长期间的土壤呼吸比较
• 3.1 季节变化比较
• 3.2 呼吸总量与速率比较
• 3.3 旺盛生长期间的比较
• 3.4 温度对土壤呼吸速率影响的比较
• 4 讨论
• 4.1 作物生长对土壤呼吸的影响
• 4.2 作物类型对土壤呼吸的影响
• 4.3 植物根际呼吸对土壤呼吸的贡献
• 4.4 作物生长对土壤呼吸与温度关系的影响
• 5 本章结论
• 2O排放的影响'>第五章 大豆和棉花生长对土壤N₂O排放的影响
• 2O排放的影响'>1 大豆生长对土壤N₂O排放的影响
• 2O排放的影响'>2 棉花生长对土壤N₂O排放的影响
• 2O排放差异'>3 大豆与棉花生长下土壤N₂O排放差异
• 2O排放速率的影响'>4 温度对土壤N₂O排放速率的影响
• 5 讨论
• 2O排放的影响'>5.1 棉花生长对土壤N₂O排放的影响
• 2O排放的影响'>5.2 大豆生长对土壤N₂O排放的影响
• 2O排放的影响'>5.3 氮肥对土壤N₂O排放的影响
• 2O排放的影响'>5.4 温度对土壤N₂O排放的影响
• 6 本章结论
• 结论
• 参考文献
• 附图
• 在校期间发表的论文
• 致谢