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耕作和施肥对稻田生态系统土壤碳排放及碳收支影响的研究

寇志奎  
【摘要】:农业是温室气体的重要排放源,我国农业源温室气体排放占中国温室气体排放总量的17%;农业活动甲烷排放量占中国甲烷排放总量的50.15%。农业是我国重要的温室气体的来源。目前人们正在努力寻求各种措施以有效控制温室气体浓度增加的趋势。本试验通过大田实验和室内分析,研究了不同耕作措施和施肥对稻田生态系统C02和CH4排放及碳收支的影响。主要研究了耕作和施肥对稻田C02和CH4排放的影响,分析了影响碳排放的因子,探索了耕作和施肥对水稻产量的影响,评估了不同稻作模式对碳平衡的影响,为正确估算稻田碳收支提供了理论依据。主要研究结果如下: 1、耕作显著影响稻田土壤总有机碳,免耕稻田土壤表层(0-5 cm)总有机碳显著增加。 2、在水稻生育期内,各处理C02的累积排放量表现为翻耕施肥免耕施肥免耕不施肥翻耕不施肥,依次是1079.05 g/m2、927.68 g/m2、911.09 g/m2、774.55 g/m2。施肥显著提高稻田CO2排放;耕作不影响稻田C02排放,但是稻田翻耕后1周,免耕处理排放量显著低于翻耕处理,这可能与耕作破坏土壤团聚体,使得受物理保护的土壤碳得到释放有关;耕作与施肥的交互作用显著影响稻田CO2排放。相关分析表明,CO2的排放与土壤温度、土壤有机碳、地上部生物量呈显著的正相关,说明土壤温度、土壤有机碳和地上部生物量是影响C02的排放的重要因素。 3、在水稻生育期内,各处理的CH4累积排放量表现为免耕不施肥翻耕施肥翻耕不施肥免耕施肥,依次是123.64 g/m2、97.66 g/m2、93.17 g/m2、87.3g/m2。耕作和施肥不影响水稻整个生育期稻田CH4排放。相关分析表明,稻田CH4排放与土壤温度呈显著正相关,而与土壤有机碳、可溶性有机碳、地上部生物量不相关,表明了稻田CH4排放是土壤各个过程的综合反映,因此评价耕作方式对了稻田CH4排放的影响必须综合考虑土壤结构及生物化学性质的影响。 4、施肥显著提高了水稻产量。碳收支分析表明,耕作显著影响稻田碳收支,免耕不施肥和免耕施肥处理的碳净输入分别为515.9 g/m2、700.3 g/m2,高于翻耕不施肥和翻耕施肥处理167.2 g/m2、178.2 g/m2;施肥提高碳净输入184.4 g/m2、173.4 g/m2,表明免耕与施肥能够提高碳收入,具有较强的碳汇效应。然而,免耕显著降低了水稻产量,表明当前状况下免耕并不是实现低碳高产的有效技术,因此如何实现免耕稻田的低碳高产将是我们今后研究的重点。


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