高CO2浓度对稻田土壤养分有效性的影响

高CO2浓度对稻田土壤养分有效性的影响

论文摘要

由于化石燃料燃烧、森林砍伐等人为活动的影响,大气CO2浓度迅速增加,进而对生态系统的结构、功能及其生态过程产生影响。众多研究结果表明大气CO2浓度促进植物光合作用,增加生物量的累积。土壤过程与植物生长密切相关,而大气CO2浓度升高对农田土壤过程的影响研究结果少有报道。本文利用开放式空气CO2浓度升高(FACE,Free-Air CO2Enrichment)研究平台,研究了在两个N水平、大气CO2浓度升高(对照+200μmol/mol)条件下,水稻在不同生长期间对矿质元素吸收的影响,以及土壤中矿质元素的变化。用伤流液的方法研究发现,在分蘖期和抽穗期,FACE处理相对于对照有增加伤流量的趋势;在乳熟期,FACE处理则有降低伤流量的趋势,但都没有达到显著性。在水稻生长的三个时期,FACE处理均增加了伤流液中P的浓度,但只在乳熟期表现出显著性;对于伤流液中Ca、Mg、Si的浓度,在FACE处理下则有降低的趋势,K浓度在FACE处理中没有表现出很大的变化。在分蘖期,FACE处理对各种元素的吸收量影响不大;在抽穗期,FACE处理有增加了Ca、Mg、P、K和Si的吸收量的趋势,但都没有表现出显著性;在乳熟期,FACE处理显著降低了Ca、Mg和Si的吸收量,却显著增加了P的吸收量,对于K没有显著性的影响。N肥处理对各元素的浓度和吸收量都没有显著性的影响,也没有和FACE处理表现出显著性的交互作用。土壤溶液是土壤三相中最为活跃的部分,其变化会同时引起溶液与固、气相之间的不平衡状态,从而影响着土壤中的各种化学过程。在水稻生长期间,大气CO2浓度升高降低了土壤氧化还原电位,改变了水稻生长期间土壤溶液的化学组成。从各时期来看,大气CO2浓度升高有增加土壤溶液中Fe,Mn,Si和耕层15cm处的Ca,Mg含量的趋势,但仅在腊熟期对Fe和分蘖期对Ca表现出显著性的影响;高浓度CO2除了增加低N处理的耕层15cm处K含量外,均降低了溶液中K和Na的含量,但都没有表现出显著性。N肥处理对土壤溶液中组分含量均无显著性的影响,也没有和FACE处理表现出显著性的交互作用。经过一个稻麦轮作后,于2005年水稻生长季,根据水稻的不同生长时期,在每个副区多点随机采集土样,应用DTPA浸提法提取土壤有效态Fe、Mn、Cu和Zn。大气CO2浓度升高都增加了0-5cm和5-15cm耕层土壤中DTPA提取态Fe、Mn、Cu、Zn的有效性,对土壤有效Zn含量的增加除在抽穗期和乳熟期的5-15cm土壤外,均达显著水平,对土壤有效Fe,Mn和Cu的增加都没达显著性。不同N肥处理对土壤DTPA提取态Fe、Mn、Cu和Zn含量无显著性的影响,CO2和N肥处理也未表现出显著性的交互作用。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 前言
  • 第一章.文献综述
  • 2浓度对地上部分植物的影响'>1.1 高CO2浓度对地上部分植物的影响
  • 1.1.1 对植物光合作用的影响
  • 1.1.2 对植物生物量的影响
  • 2浓度对土壤的影响'>1.2 高CO2浓度对土壤的影响
  • 1.2.1 对土壤微生物的影响
  • 1.2.2 对土壤呼吸作用的影响
  • 2浓度对土壤-植物系统营养元素的影响'>1.3 高CO2浓度对土壤-植物系统营养元素的影响
  • 1.3.1 对植物体内养分含量的影响
  • 1.3.2 对土壤养分状况的影响
  • 2浓度对水稻伤流液中矿质元素的影响'>第二章 高CO2浓度对水稻伤流液中矿质元素的影响
  • 2.1 材料与方法
  • 2.1.1 研究地区概况
  • 2.1.2 试验设计
  • 2.1.3 样品收集与测定
  • 2.1.4 统计分析方法
  • 2.2 结果与分析
  • 2.2.1 对水稻不同生育期伤流量的影响
  • 2.2.2 对伤流液中矿质元素浓度的影响
  • 2.2.3 对伤流液中矿质元素吸收量的影响
  • 2.3 讨论
  • 2浓度对稻田土壤微量元素有效性的影响'>第三章 高CO2浓度对稻田土壤微量元素有效性的影响
  • 3.1 材料与方法
  • 3.1.1 研究地区概况
  • 3.1.2 试验设计
  • 3.1.3 试验样品的采集与测定方法
  • 3.1.4 统计分析方法
  • 3.2 结果与分析
  • 2浓度对土壤有效Fe含量的影响'>3.2.1 高CO2浓度对土壤有效Fe含量的影响
  • 2浓度对土壤有效Mn含量的影响'>3.2.2 高CO2浓度对土壤有效Mn含量的影响
  • 2浓度对土壤有效Zn含量的影响'>3.2.3 高CO2浓度对土壤有效Zn含量的影响
  • 2浓度对土壤有效Cu含量的影响'>3.2.4 高CO2浓度对土壤有效Cu含量的影响
  • 3.3 讨论
  • 2浓度对田间土壤溶液化学组成的影响'>第四章 高CO2浓度对田间土壤溶液化学组成的影响
  • 4.1 材料与方法
  • 4.1.1 研究地区概况
  • 4.1.2 试验设计
  • 4.1.3 试验样品的采集
  • 4.1.4 统计分析方法
  • 4.2 结果与分析
  • 4.2.1 对土壤Eh值的影响
  • 4.2.2 对土壤溶液中Fe和Mn含量的影响
  • 4.2.3 对土壤溶液中Ca和Mg含量的影响
  • 4.2.4 对土壤溶液中K、Na和Si含量的影响
  • 4.3 讨论
  • 第五章 全文总结
  • 5.1 主要结论
  • 5.2 论文创新点
  • 5.3 不足与进一步的设想
  • 参考文献
  • 附录
  • 致谢
  • 相关论文文献

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