耕作方式及其转变对麦玉两熟农田土壤CH_4、N_2O排放和固碳能力的影响

【摘要】： 本实验于2007~2009年在山东农业大学农学试验站进行,利用静态箱-气相色谱法分析了耕作措施及其转变后麦玉两熟农田CH_4和N_2O季节排放规律和日变化规律并系统分析了其温室效应,结合土壤固碳量、作物产量,利用多指标综合评价法对5种耕作措施进行综合评价,探讨出在较优的产量基础上,具有较好的温室气体减排潜力和土壤固碳潜力,以期为该地区温室气体排放量估算、土壤固碳量提供数据支持,并为该地区制定符合农业可持续发展的合理耕作模式提供理论依据。主要研究结果如下: 1耕作措施及其转变对麦玉两熟农田土壤CH_4和N_2O排放的影响 不同耕作措施下土壤CH_4和N_2O有明显的季节变化和日变化,不同时期各处理均表现为CH_4的吸收汇和N_2O的排放源,CH_4、N_2O通量都呈现冬季底、夏季高的季节排放趋势。通过相关性分析表明,不同耕作措施下,土壤CH_4吸收通量与土壤5cm地温和地表温度呈正相关关系,与土壤0~20cm水分含量呈负相关关系; N_2O排放通量与土壤水分和土壤硝态氮含量呈正相关关系。不同耕作措施下,各处理CH_4、N_2O通量具有明显的差异。CH_4总吸收通量旋耕≈耙耕常规耕作深松耕免耕,N_2O总排放通量免耕耙耕深松耕≈旋耕常规耕作,旋耕的CH_4吸收通量最高且N_2O排放通量较低。耙耕、旋耕、免耕在原有耕作模式基础上进行深松后,CH_4吸收通量明显的增加而N_2O排放通量略有增加,说明保护性耕作+深松模式虽然会略微增加土壤N_2O的排放,但是其会大幅度增加土壤对CH_4的吸收。不同耕作方式其农田CH_4和N_2O的温室效应具有明显的差异,小麦季总温室效应:免耕耙耕≈深松旋耕常规耕作;而玉米季总温室效应:常规≈旋耕免耕耙耕深松。总温室效应:免耕耙耕旋耕深松耕常规耕作。 2不同耕作措施及秸秆还田对麦田土壤有机碳含量的影响 不同耕作措施下,秸秆还田各处理0~20cm有机碳含量显著比无秸秆还田处理高,说明秸秆还田能显著增加土壤表层有机碳含量,在秸秆还田条件下,保护性耕作各处理0~10cm土层有机碳含量显著高于0~20cm,而常规翻耕处理表现出相反的趋势。多因素方差分析表明:耕作因素、秸秆因素和两者交互效应在不同生育期对0~20 cm土层的有机碳含量都有显著影响。在秸秆还田条件下,根据两年有机碳含量的变化,计算出0~20cm土层土壤固碳量:深松耕旋耕常规耕作耙耕免耕,说明深松和旋耕模式具有较好的固碳潜力。 3耕作措施及其转变对作物产量的影响 秸秆还田条件下,不同耕作措施各处理小麦产量具有明显的差异,旋耕常规耙耕深松免耕,而深松后,各处理小麦显著增产,增产幅度免耕耙耕旋耕,说明采用保护性耕作2～3年后深松1次的耕作模式,结合秸秆还田技术,能促进作物生长,提高作物产量。 4耕作措施综合评价 通过多指标综合评价法中的RSR值综合评价法对5种耕作措施进行综合评价表明,旋耕措施在较优的产量基础上具有较好固碳潜力、温室气体减排潜力,是适应生态农业条件下较为合理的耕作模式。耙耕和深松处理次之,常规耕作较差,免耕最差。旋耕+深松措施虽然会略微增加温室效应,但却具有较好的增产效果和固碳效果。结合本课题组6年的保护性耕作定位试验,旋耕措施在实行一定年数后会有减产趋势,增加深松后,有利于打破犁底层,促进作物根系生长,增产效果和固碳效果非常明显,因此,2+1、3+1 (2、3年旋耕后深松一次)模式是实现作物产量、土壤固碳和温室气体减排三者协调统一的合理模式。

【关键词】：保护性耕作 麦-玉两熟农田 CH_4 N_2O 温室效应 土壤有机碳 产量 综合评价
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：S512.1;S513
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