收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

培养条件下小麦及玉米秸秆在土壤中的腐解特性研究

Shaukat Ali Abro  
【摘要】:关注土壤有机碳含量,弄清土壤有机碳的变化、固定及损失机制,寻求合理的农业管理措施以尽可能增大土壤有机碳库,已得到众多科学家的认同,并成为全世界的热点课题和学术界亟待解决的当务之急。土壤有机碳(SOC)含量决定着土壤肥力水平,养分的循环利用及土壤气体的排放,因此对土壤质量、二氧化碳排放以及食品安全都有重大影响。一方面,不合理的田间管理措施会使土壤中的碳以温室气体的形式(如CO_2)排放到大气当中,降低土壤有机碳含量,影响土壤的各种理化性状,造成土壤有机碳含量降低和温室效应的加剧;另一方面,在合理有效的田间管理措施下,农田土壤可以同时作为碳库和碳源两种形式来减少温室气体的排放。秸秆还田措施在理论上既可以有效抑制有机碳的损耗,同时也能在一定程度上控制CO_2的排放量。因此,探索合理的秸秆循环管理模式显得尤为重要。秸秆还田的过程会受到许多生物或非生物的因素影响。在关中平原地区,大量的秸秆废弃物亟需以秸秆还田方式归还至土壤中已补充土壤有机碳库,而有关以CO_2释放速率为依据的秸秆还田方面的研究却很少。本研究试图通过室内培养实验模拟大田状况,来揭示秸秆还田后土壤养分、温度、湿度等环境因子对CO_2排放和有机碳保蓄的综合影响。通过进行一系列室内培养试验,揭示秸秆还田后在土壤中腐解特性的研究。本研究取得了以下主要结果: 1.以玉米秸秆为供试材料,进行了室内模拟培养试验,在25℃的恒温条件下腐解培养53 d。试验包括N素用量(0.04、0.08、0.16、0.32 g N/kg土)和土壤湿度(土壤相对含水量分别为55%、70%、85%、100%)两个影响因素,共16个处理。研究旨在揭示不同C/N比和水分条件下玉米秸秆在土壤中的腐解特点,探索影响其腐解的外界环境条件。结果表明,(1)土壤湿度对CO_2-C释放具有显著性影响,随着土壤相对含水量的增高,CO_2-C的释放速率和累积释放量逐渐增大,相对含水量为100%时,CO_2-C累积释放量达最高值;当氮素用量为0.04、0.08、0.16 g N/kg土(即加入的氮素与秸秆碳之间的C/N比为80、40、20)时,对秸秆腐解并未产生明显影响,表明供试条件下土壤中原有氮素已能满足秸秆腐解所需氮素;而当氮素用量太高时(N4,0.32 g N/kg土,C/N比为10),CO_2-C累积释放量与其他用量相比则显著下降,下降幅度达10.6%;各处理下土壤中CO_2-C的释放速率均具有培养前期较快,培养中期逐渐变慢,培养后期最小且保持基本稳定的特点。平均来看,玉米秸秆含有的有机碳在培养期间,大约其中的38.5%以无机的CO_2-C的形式排放掉。(2)在相对含水量为85%(WH)和施N量为0.16 g N/kg(N3)土时,土壤有机碳含量达最高水平。在不同水分条件下,土壤微生物量碳含量存在显著性差异,相对含水量为100%时达最大值;施氮水平对其无显著性影响。(3)土壤微生物量氮随水分和氮素水平变化而呈现规律性变化,随相对含水量和氮素用量的增加,土壤微生物量氮表现为如下趋势:WH WV WL WM和N_3 N_4 N_2 N_1,分别在N_3﹑WH下上升到最大值,而后又有所下降。可见,N3(C/N = 20)和WH(相对含水量为85%)的组合,即N3 + WH既是较为适合玉米秸秆腐解的水氮条件,也是相对有利于土壤有机碳累积的处理组合。 2.以小麦秸秆为试材,探讨了温度、接种微生物制剂(MI)对其腐解过程中CO_2排放和土壤有机碳氮累积的影响。试验对MI设3个水平(0%、0.1%、0.3%)、温度设2个水平(15℃、20℃),6个处理,共培养75 d,秸秆腐解期间监测了CO_2释放量,培养结束后测定了土壤中不同形态的碳、氮含量。结果表明,(1)温度对秸秆腐解和养分释放的影响较大,而微生物制剂未表现出显著效果。添加小麦秸秆的土壤中CO_2排放量显著高于未添加秸秆的土壤,平均增幅达50%;较高温度(20℃)与较低温度(15℃)相比,前一种情况下土壤中CO_2排放量显著增加。(2)单纯来自秸秆有机碳的CO_2-C净累积释放量在15℃下比20℃下低37.1%,而土壤有机碳、微生物量碳净增量分别达到260%、949%,表明相对较低的温度更有利于土壤有机碳的固定。(3)15℃下土壤全氮和铵态氮含量分别比20℃下低100%和18.4%,微生物量氮高262%。在添加与不添加秸秆条件下,温度系数(Q10)分别为1.4-1.7,1.3-1.5。而且,添加秸秆时,微生物生物量和微生物C在20℃比15℃下分别增加33%和37%。 3.采用小麦秸秆和玉米秸秆2种材料,2种还田方式(覆盖及混入土壤)以及2个磷肥用量,共8个处理,进行室内培养试验,研究不同秸秆还田方式与施磷量对玉米和小麦秸秆腐解进程的影响。结果表明,两种秸秆间、施磷与不施磷间、还田方式间,CO_2累积释放量及释放速率均存在显著性差异。对于小麦秸秆,与土壤混合比表面覆盖CO_2累积释放量增加3.4%;而对于玉米秸秆,表面覆盖比与土壤混合CO_2累积释放量多7.3%。添加秸秆及施入磷肥均提高了CO_2释放量。与土壤混合比表面覆盖,秸秆C转化为CO_2-C的百分率分别为38.92%和26.22%。施磷与不施磷相比,前者使土壤有机碳、微生物量碳和微生物量氮分别降低23.33%、21.86%、12.68%,而对土壤无机氮影响甚小。 基于以上的秸秆腐解影响因素的研究结果,可以得出以下基本结论:(1)合理的水分条件和C/N比,既能加速施入土壤中秸秆的矿质化过程,也有利于增加土壤的有机C含量。(2)较低的温度有利于秸秆对土壤有机碳和微生物量碳氮的截留和保蓄,而较高的温度会加速秸秆有机碳的矿质化过程,即不利于土壤有机碳的固定;同时,微生物制剂似乎在较为优越的水热条件下难以发挥作用。(3)把秸秆混入土壤中比覆盖在表面,其腐解矿化速度会更快。秸秆腐解过程中除了应具有合适的C/N比之外,还需要一定的磷供应,即C/N/P的比例都应该合适。概括来说,无论是小麦秸秆还是玉米秸秆,在腐解期间,大约40%的秸秆有机碳会以二氧化碳的形式损失掉,其余的有望以有机碳形式,成为补充土壤碳库的碳源,并改善土壤有效碳库质量,维持土壤有机质的循环与转化,使农田生态系统中的土壤有机碳保持平衡。因此,秸秆还田并及时腐解,是补充土壤碳以及氮素等养分元素的有效途径之一,对提高和维持土壤肥力及粮食增产意义重大。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 白锦鳞,张一平,陈思根,杜建军,李叙勇,杜建平;植物残体腐解过程腐解物热解特征的研究[J];土壤学报;1993年04期
2 刘春晓;曹杨;王晓杰;王文博;卞新民;;小麦秸秆对尿素中养分的吸附研究[J];江西农业学报;2010年07期
3 李育娟;龚克成;刘红江;侯秀芬;孙志明;;小麦秸秆全量还田后机插水稻肥料运筹技术研究[J];中国稻米;2010年03期
4 周淑清;黄祖杰;王慧;刘一凌;胡卉芳;;狼毒在土壤里腐解过程中对红豆草生化他感作用的研究[J];草业科学;2009年03期
5 张瑞杰;胡正义;林国林;吴永红;殷小锋;陆海燕;;废弃韭菜在垄沟水中的腐解特征及其水环境效应[J];水土保持学报;2009年02期
6 周淑清;黄祖杰;王慧;刘一凌;胡卉芳;;狼毒在腐解过程中对无芒雀麦生化他感作用的研究[J];草业与畜牧;2009年12期
7 孟海兵;司明宝;刘春;许飞鸣;陈川;;秸秆还田及后茬作物生长调控技术[J];农机科技推广;2010年07期
8 王旭东;马宁;杨莹;罗敏;;鸡粪腐解过程腐殖质结合态铜变化及其与铜淋失的关系[J];植物营养与肥料学报;2008年02期
9 周淑清;黄祖杰;王慧;刘一凌;胡卉芳;;狼毒对新麦草化感作用的研究[J];中国草地学报;2009年06期
10 刘尧;李力;李俊;关大伟;姜昕;沈德龙;杜秉海;;玉米秸秆高效腐解复合菌系CSS-1的选育及其组成分析[J];中国农业科学;2010年21期
11 周淑清;王慧;黄祖杰;刘一凌;胡卉芳;;狼毒在土壤里腐解过程中对苜蓿化感作用的研究[J];中国草地学报;2008年04期
12 周淑清;王慧;黄祖杰;刘一凌;;狼毒对披碱草化感作用的研究[J];草原与草坪;2010年05期
13 张庆忠;吴文良;林光辉;;小麦秸秆还田对华北高产粮区碳截留的作用[J];辽宁工程技术大学学报;2006年05期
14 陈茂春;;秸秆还田五注意[J];农家参谋;2008年10期
15 徐浩;;秸秆还田要把握好七个关键环节[J];科技致富向导;2008年15期
16 肇贵超,辛亚军;牙克石市小麦秸秆还田技术初探[J];内蒙古农业科技;1998年S1期
17 ;小麦秸秆机械化还田技术[J];致富天地;2000年12期
18 贾乐;朱俊艳;苏德纯;;秸秆还田对镉污染农田土壤中镉生物有效性的影响[J];农业环境科学学报;2010年10期
19 李敏;孙晓莉;;浅谈小麦秸秆直接还田的配套措施[J];安徽农学通报(下半月刊);2010年16期
20 孟凡乔;吴文良;;高产农田生态系统土壤有机碳的输出规律及其影响因素[J];中国农业大学学报;1999年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈卫明;肖泽海;施兰芳;徐同云;;小麦秸秆还田量数学模型的研究[A];青年学者论土壤与植物营养科学——第七届全国青年土壤暨第二届全国青年植物营养科学工作者学术讨论会论文集[C];2000年
2 汤永禄;黄钢;郑家国;李朝苏;邓先和;付书明;;成都平原麦稻双免耕秸秆还田技术模式[A];中国农作制度研究进展2008[C];2008年
3 朱绍林;乔红梅;姜晓清;周明;;酵素菌在秸秆还田中的应用研究[A];青年学者论土壤与植物营养科学——第七届全国青年土壤暨第二届全国青年植物营养科学工作者学术讨论会论文集[C];2000年
4 刘武仁;郑金玉;冯艳春;刘凤成;罗洋;邱贵春;蔡红岩;;玉米秸秆安全还田方法的研究[A];2004年全国学术年会农业分会场论文专集[C];2004年
5 周勇;黄海东;吴一鸣;;秸秆还田机械化技术比较研究[A];《农业机械化理论研究与实践》论文集[C];2004年
6 陈新;张瑞宏;;机械化秸秆还田技术的应用及其展望[A];水稻生产机械化技术交流会论文集[C];2006年
7 何建新;王志进;朱建桦;张晓建;严玉娟;;作物秸秆还田对改善土壤生态环境的研究[A];江苏土壤肥料科学与农业环境[C];2004年
8 袁梅;;浅论农业秸秆生物质能源综合利用的技术途径[A];第十届中国科协年会论文集(二)[C];2008年
9 樊旭;;提高秸秆综合利用率 减少环境污染[A];第十届中国科协年会论文集(二)[C];2008年
10 段华平;牛永志;李凤博;卞新民;;耕作方式和秸秆还田对直播稻田土壤碳固定及其产量的影响[A];中国农作制度研究进展2008[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 Shaukat Ali Abro;培养条件下小麦及玉米秸秆在土壤中的腐解特性研究[D];西北农林科技大学;2011年
2 李典友;区域湿地和农田土壤有机碳变化研究[D];南京农业大学;2011年
3 徐华君;中天山北坡土壤有机碳空间分布规律研究[D];中国矿业大学;2010年
4 刘慧屿;辽宁省农田土壤有机碳动态变化及固碳潜力估算[D];沈阳农业大学;2011年
5 武际;水旱轮作条件下秸秆还田的培肥和增产效应[D];华中农业大学;2012年
6 王淑平;土壤有机碳和氮的分布及其对气候变化的响应[D];中国科学院研究生院(植物研究所);2003年
7 范丙全;不同农业措施影响下土壤微生物多样性演化规律研究[D];中国农业科学院;2003年
8 王义祥;不同经营措施下果园土壤有机碳库特性及固碳潜力研究[D];福建农林大学;2011年
9 孙艳丽;开封城市土壤有机碳密度、组成及时空变化分析[D];河南大学;2011年
10 焦加国;我国不同区域典型乡村景观土壤碳氮磷的分布特征[D];南京农业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 庄倩倩;寒地秸秆还田腐解规律与土壤酶活性的研究[D];东北农业大学;2012年
2 刘尧;玉米秸秆腐解复合菌系CSS-1的构建、菌群组成及腐解特性研究[D];山东农业大学;2010年
3 南雄雄;关中平原田块尺度上秸秆还田对农田土壤肥力及周年生产力的影响[D];西北农林科技大学;2010年
4 孙汉印;关中平原不同秸秆还田模式下土壤有机碳及其组分的研究[D];西北农林科技大学;2012年
5 刘甲锋;水稻秸秆腐解复合菌系的筛选构建[D];中国农业科学院;2010年
6 王子臣;周年秸秆还田与土壤耕作对水稻产量、品质及稻季温室气体排放的影响[D];扬州大学;2010年
7 艾孜古丽.木拉提;施肥及秸秆还田对农田土壤有机碳及其组分和酶活性的影响[D];西北农林科技大学;2012年
8 张亮;关中麦玉轮作区施氮对秸秆还田小麦产量和秸秆养分释放的影响[D];西北农林科技大学;2012年
9 赵彩霞;高产农田生态系统不同秸秆还田模式和施肥水平对作物生长的影响研究[D];中国农业大学;2004年
10 李万良;吉林省雨养农业区玉米秸秆还田机械化耕作技术研究[D];吉林农业大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 刘旭;秸秆还田需注意的问题[N];中国特产报;2004年
2 记者 王洪伟;陕西 建设20万亩示范田 秸秆还田不再难[N];中国农机化导报;2008年
3 记者 陈忠权;100万亩麦田实现秸秆还田[N];天津日报;2009年
4 记者 宋春风 通讯员 陈彦毅;我区力推秸秆还田沃土工程技术[N];广西日报;2006年
5 王戴群记者 孙全龙;省农垦六成麦地秸秆还田[N];安徽日报;2007年
6 梁建统;大荣集团氰胺化钙变身催腐剂[N];中国化工报;2007年
7 通讯员 刘世全;9.2万亩棉花实施秸秆还田[N];博尔塔拉报;2007年
8 安徽凤阳县 田益全;应大力推广秸秆还田技术[N];农民日报;2008年
9 刘璇 陈志奎;全市秸秆还田将达100万亩[N];镇江日报;2008年
10 本刊记者 吕磊通讯员 胡军锋;驿城区农机局抓好玉米机收和秸秆还田工作[N];驻马店日报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978