收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

石羊河流域留茬免耕对小麦/玉米间作土壤碳和硝态氮变化的调控

刘朝巍  
【摘要】:农田中土壤碳排放量过高和硝态氮损失均会导致土壤肥力下降,影响作物产量并对环境产生污染。适宜的留茬方式和种植模式可以增加土壤碳固存,减少农田碳排放、增加作物氮素利用,降低土壤硝态氮损失的风险,保证作物产量。2010-2011年,在甘肃省河西绿洲灌区甘肃农业大学武威试验站,在单作小麦、单作玉米、小麦/玉米间作三种种植模式下,设置翻耕秸秆还田(TIS)、免耕立茬(NTSS)、翻耕秸秆焚烧(T,仅2010年)、免耕焚烧(NT,仅2011年)等不同留茬方式,研究留茬方式对不同种植模式下农田土壤呼吸和碳平衡、农田氮平衡、土壤物理性状、作物产量和生长发育等指标的影响。主要研究结果如下: 1.在河西绿洲灌区,作物籽粒含氮量三种种植模式对留茬效应影响不同,基本规律为免耕立茬处理比其他留茬方式更有利于提高作物籽粒含氮量,免耕焚烧处理其次;植株总吸氮量受作物种类,作物前茬和留茬方式多方面影响。在小麦单作农田,翻耕秸秆是否还田对植株总吸氮量影响不显著(TIS和T),翻耕还田和免耕立茬比免耕焚烧显著提高植株吸氮量;在小麦间作带,不同留茬方式间均差异不显著;在玉米单作农田,前茬为小麦茬时,免耕立茬和翻耕秸秆还田与翻耕焚烧相比均能提高小麦植株总吸氮量,前茬为玉米茬时,免耕处理(NTSS和NT)均比翻耕秸秆还田处理植株吸氮量显著提高;在玉米间作带,前茬为小麦茬时,免耕立茬和翻耕秸秆还田均可以提高植株吸氮量,而前茬为玉米茬时,免耕处理(NTSS和NT)比翻耕秸秆还田更能提高植株吸氮量;种植模式间比较(2010-2011留茬方式均值),单作小麦植株总吸氮量显著低于单作玉米和小麦/玉米间作,单作玉米和小麦/玉米间作处理间差异不显著,单作小麦植株总吸氮量比单作玉米和小麦/玉米间作分别低11.47%和10.47%。 2.免耕立茬和翻耕秸秆还田可以增加表层土壤硝态氮分布(0-20cm),前茬为小麦茬比玉米茬对土壤硝态氮分布影响更显著。综合两年试验可得,在单作小麦农田,免耕立茬和翻耕秸秆还田可以缓解硝态氮向下运移,降低损失风险;在小麦间作带,翻耕秸秆还田比不还田可以显著增加表层(0-20cm)土壤硝态氮含量,降低土壤硝态氮含量下移,免耕留茬比不留茬显著降低土壤硝态氮下移;在单作玉米农田,前茬为小麦茬时,不同留茬方式对0-60cm土层土壤硝态氮含量影响显著,前茬为玉米时仅影响0-20cm土层硝态氮含量。在玉米间作带,土壤硝态氮分布规律与单作玉米相似。 3.免耕立茬处理可以显著降低土壤硝态氮损失,翻耕焚烧处理损失风险最高。在单作小麦种植中,翻耕秸秆是否还田对土壤硝态氮的损失无显著影响,免耕留茬比不留茬显著降低土壤硝态氮损失量;在单作玉米种植中,无论前茬为小麦还是玉米,免耕处理(NTSS和NT)均能显著降低土壤硝态氮损失量;在小麦/玉米间作种植中,前茬均为小麦茬口时(2010),免耕立茬和翻耕还田处理可以降低硝态氮的损失,前茬为小麦/玉米混合茬口时(2011),免耕处理可以有效降低硝态氮损失。在2010年,NTSS、T和TIS土壤硝态氮损失量分别为35.61、49.49和39.67kghm-2, NTSS和TIS分别比T处理低28.04%和10.23%,在2011年,TIS、NT和NTSS的硝态氮损失量分别为38.7、27.77和21.07kghm-2, NTSS和NT的硝态氮损失量比TIS分别低17.63和10.93kg hm-2。 4.不同处理土壤呼吸速率生育期均呈单峰曲线变化,峰值出现在作物生长最旺盛的时期,但具体峰值出现时间有所不同。不同留茬方式间比较,免耕比翻耕处理土壤呼吸速率显著降低,不同种植模式间排序为单作小麦小麦/玉米单作玉米。免耕对土壤呼吸速率的影响作用大于秸秆还田的作用;不同处理土壤呼吸的日变化均呈单峰曲线变化,日变化幅度为小麦/玉米间作单作小麦单作玉米,免耕立茬对单作小麦峰值出现时间(14:00)比翻耕处理(12:00)有所延迟,对单作玉米和小麦/玉米间作影响不显著。 同一种植模式下不同留茬方式间比较均为NTSS处理净生态系统生产力(NEP)最高,在单作小麦农田,2010年,NTSS处理的NEP比TIS和T处理高1671和1276kgChm-2,2011年,NTSS处理比TIS和NT处理高1822和4124kg C hm-2;在单作玉米农田,前茬为小麦茬时,NTSS处理比TIS和T处理高2248和4231kg kg Chm-2(2010),前茬为玉米茬时,NTSS处理比TIS和NT处理高1969和1219kg C hm-2;在小麦/玉米间作中,NTSS处理比TIS和T处理高2150和3293kg C hm-2(2010), NTSS处理比TIS和NT处理高974和1663kgChm-2(2011)。 将同一种植模式下不同留茬方式求平均值,单作小麦、单作玉米、小麦/玉米间作NEP分别为3166、4060和4161kgChm-2,单作玉米和小麦/玉米间作的NEP比单作小麦分别高894和995kg C hm-2,说明三种种植模式中小麦/玉米间作碳汇的作用最高,单作小麦最低。 5.在不同种植模式下,免耕留茬比免耕焚烧产量显著提高,其他留茬处理间大都差异不显著。在小麦单作农田,免耕立茬和翻耕还田可以显著提高单作小麦籽粒产量,分别比免耕焚烧处理高12.13%和8.80%;不同留茬方式对小麦间作和玉米单作籽粒产量无显著影响;在玉米间作带,在2010年,NTSS的籽粒产量显著高于T处理,NTSS与TIS、TIS与T处理间差异不显著,NTSS的籽粒产量比TIS和T分别增加3.34%和7.24%。在2011年,NTSS、TIS和NT间籽粒产量差异不显著;在小麦/玉米间作中不同留茬方式间籽粒产量差异不显著。 6.在小麦单作农田,NTSS水分利用效率(WUE)显著高于TIS、T处理和NT处理,TIS与(翻耕或免耕)焚烧处理之间差异不显著,在2010年,NTSS的WUE比TIS和T分别增加16.13%和20.37%,在2011年,比TIS和NT分别增加9.01%和17.41%。在小麦间作种植中,规律与单作相似,在2010年,NTSS的WUE比TIS和T分别增加14.53%和14.87%。在2011年,分别比TIS和NT高8.66%和12.51%;玉米农田在2010年,NTSS处理显著高于TIS和T处理,TIS和T处理间差异不显著,在单作种植中,NTSS的WUE比TIS和T分别增加10.90%和16.73%。在间作种植中,分别增加11.85%和17.07%。在2011年,前茬为玉米茬时不同留茬方式间均差异不显著;在小麦/玉米间作中,NTSS处理WUE显著高于TIS、T和NT处理。TIS与(翻耕或免耕)焚烧处理之间差异不显著,NTSS的籽粒产量比T和TIS分别增加12.87%和17.55%(2010)。比TIS和NT分别增加7.54%和9.61%(2011)。 7.不同留茬和种植模式下,土壤呼吸受土壤温度和作物生长的影响明显,而受水分的影响规律不明显。0-5cm土壤温度与土壤呼吸速率相关性最高。在小麦和玉米单作农田,土壤呼吸和温度的回归系数均为免耕立茬处理最低,在小麦/玉米间作中,前茬为小麦时与单作规律相似,前茬为小麦/玉米混合茬口时,土壤呼吸和温度之间无显著相关;不同留茬和种植模式土壤呼吸与0-10cm土壤含水量无显著相关关系;土壤呼吸速率与干物质累积速率呈显著正相关关系,不同种植模式间R2排序为单作玉米单作小麦小麦/玉米间作 8.综上所述,从减少土壤碳排放、降低土壤硝态氮损失、增加作物产量和WUE等方面考虑,河西绿洲灌区最适宜的留茬和种植模式为小麦/玉米间作体系下免耕立茬种植,土壤硝态氮损失主要受硝态氮在土壤中的分布和植物吸氮量两方面影响,土壤呼吸主要受土壤温度和作物生长两方面的影响,与土壤水分相关不显著,间作体系下影响有所降低。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 黄承才,葛滢,常杰,卢蓉,徐青山;中亚热带东部三种主要木本群落土壤呼吸的研究[J];生态学报;1999年03期
2 黄承才;浙江省马尾松(Pinus massoniana)林土壤呼吸的研究[J];绍兴文理学院学报;1999年05期
3 蒋延玲,周广胜,赵敏,王旭,曹铭昌;长白山阔叶红松林生态系统土壤呼吸作用研究[J];植物生态学报;2005年03期
4 牟守国;温带阔叶林、针叶林和针阔混交林土壤呼吸的比较研究[J];土壤学报;2004年04期
5 沙丽清,郑征,唐建维,王迎红,张一平,曹敏,王锐,刘广仁,王跃思,孙扬;西双版纳热带季节雨林的土壤呼吸研究[J];中国科学D辑;2004年S2期
6 宋长春,王毅勇,王跃思,阎百兴,徐小锋,张金波,杨文燕;沼泽垦殖前后土壤呼吸与CH_4通量变化[J];土壤通报;2005年01期
7 杨平,杜宝华;国外土壤二氧化碳释放问题的研究动态[J];中国农业气象;1996年01期
8 张焱,李凌浩,王艳芬,唐芳,陈全胜,杨晶,袁志友,董云社;锡林河流域两类植物群落土壤呼吸特征的比较(英文)[J];Acta Botanica Sinica;2003年09期
9 程慎玉,张宪洲;土壤呼吸中根系与微生物呼吸的区分方法与应用[J];地球科学进展;2003年04期
10 陈全胜,李凌浩,韩兴国,阎志丹,王艳芬,张焱,熊小刚,陈世苹,张丽霞,高英志,唐芳,杨晶,董云社;典型温带草原群落土壤呼吸温度敏感性与土壤水分的关系[J];生态学报;2004年04期
11 赵霞;王秀萍;刘天学;李潮海;;麦茬处理方式对土壤蒸发及夏玉米水分利用效率的影响[J];耕作与栽培;2008年04期
12 蒋高明,黄银晓;北京山区辽东栎林土壤释放CO_2的模拟实验研究[J];生态学报;1997年05期
13 王娓,郭继勋;东北松嫩平原羊草群落的土壤呼吸与枯枝落叶分解释放CO_2贡献量[J];生态学报;2002年05期
14 易志刚,蚁伟民,周丽霞;土壤各组分呼吸区分方法研究进展[J];生态学杂志;2003年02期
15 曹建华,宋林华,姜光辉,谢运球,游省易;路南石林地区土壤呼吸及碳稳定同位素日动态特征[J];中国岩溶;2005年01期
16 王娓,周晓梅,郭继勋;东北羊草草原两种主要群落环境因素对土壤呼吸贡献量的影响[J];草业学报;2002年01期
17 刘建军,王得祥,雷瑞德,吴钦孝;秦岭天然油松、锐齿栎林地土壤呼吸与CO_2释放[J];林业科学;2003年02期
18 陈全胜,李凌浩,韩兴国,阎志丹,王艳芬,张焱,袁志友,唐芳;温带草原11个植物群落夏秋土壤呼吸对气温变化的响应[J];植物生态学报;2003年04期
19 尹辉;张恩和;王琦;刘青林;刘朝巍;王田涛;俞华林;;春小麦留茬处理对复种油菜产量和水分利用效率的影响[J];农业工程学报;2011年02期
20 何启伟,艾希珍,孙小镭,张振贤,王永强;日光温室黄瓜栽培CO_2浓度的消长规律初探[J];中国蔬菜;2002年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李伏生;康绍忠;;CO_2浓度、氮和水分对春小麦光合、蒸散和水分利用效率的影响[A];2003年广西植物生理学年会论文汇编[C];2003年
2 郭安红;李召祥;刘庚山;阳园燕;安顺清;;根源信号参与调控气孔行为的机制及其农业生态意义[A];新世纪气象科技创新与大气科学发展——中国气象学会2003年年会“农业气象与生态环境”分会论文集[C];2003年
3 狄晓艳;王孟本;陈建文;张伟锋;;不同杨树无性系光合作用、蒸腾作用的比较研究[A];生态学与全面·协调·可持续发展——中国生态学会第七届全国会员代表大会论文摘要荟萃[C];2004年
4 梁宗锁;杨涛;薛吉全;康绍忠;;不同玉米品种水分利用效率的差异及其生理学机制[A];中国植物生理学会全国学术年会暨成立40周年庆祝大会学术论文摘要汇编[C];2003年
5 张俊鹏;孙景生;刘祖贵;高阳;;不同水分和覆盖处理对夏玉米籽粒灌浆特性、产量及水分利用效率的影响[A];2009年中国作物学会学术年会论文摘要集[C];2009年
6 李品红;孙洪仁;刘爱红;丁宁;谢勇;孙雅源;刘治波;;坝上地区羊草的耗水规律研究[A];2009中国草原发展论坛论文集[C];2009年
7 景明;;覆盖措施下非充分灌溉春玉米水分利用效率研究[A];现代节水高效农业与生态灌区建设(上)[C];2010年
8 刘庚山;郭安红;安顺清;任三学;赵花荣;毛飞;;不同覆盖对夏玉米叶片光合和水分利用效率日变化的影响[A];新世纪气象科技创新与大气科学发展——中国气象学会2003年年会“农业气象与生态环境”分会论文集[C];2003年
9 吴夏蕊;彭世彰;;设施农业中水分调控与水分利用效率关系研究[A];中国农业工程学会农业水土工程专业委员会第三届学术研讨会论文集[C];2004年
10 马瑞昆;贾秀领;姚艳荣;张丽华;董志强;;从栽培技术配套研究论冬小麦节水品种的特点及发展趋势[A];2009年中国作物学会学术年会论文摘要集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘朝巍;石羊河流域留茬免耕对小麦/玉米间作土壤碳和硝态氮变化的调控[D];甘肃农业大学;2012年
2 雷海清;北亚热带毛竹材用林土壤呼吸特征研究[D];中国林业科学研究院;2012年
3 栾军伟;暖温带锐齿栎林土壤呼吸时空变异及其调控机理[D];中国林业科学研究院;2010年
4 盛浩;中亚热带山区土壤呼吸及其组分对土地利用变化的响应[D];福建师范大学;2010年
5 贾子毅;干旱区白刺荒漠生态系统土壤呼吸对增雨的响应[D];中国林业科学研究院;2011年
6 时伟宇;黄土高原半干旱区两典型森林群落土壤呼吸动态特征研究[D];中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心);2011年
7 刘殿君;极端干旱区泡泡刺群落土壤呼吸对增雨的响应[D];中国林业科学研究院;2012年
8 陈先江;黄土高原农业土地利用对土壤呼吸与有机碳贮量的影响[D];兰州大学;2011年
9 张鸽香;城市不同植被类型土壤呼吸与微生物量碳研究[D];南京林业大学;2011年
10 冯育青;太湖湖滨带土壤呼吸与微生物生物量研究[D];南京林业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 官情;黄土旱塬区不同覆盖措施对冬小麦农田土壤呼吸及作物水分利用效率的影响[D];西北大学;2011年
2 张丁辰;寿阳旱作春玉米不同耕作施肥农田土壤呼吸及碳排放估算[D];中国农业科学院;2012年
3 宋淑亚;不同覆盖方式和作物条件下农田土壤呼吸、产量形成及水分利用特征[D];西北农林科技大学;2011年
4 万克江;水分精确控制下小麦、黄瓜和菠菜若干生理指标的变化[D];中国农业大学;2005年
5 陈杰;穗期干旱胁迫对玉米水分利用效率的影响及其评价指标研究[D];四川农业大学;2005年
6 洪晓强;渭北旱原农田水量平衡及其调控技术研究[D];西北农林科技大学;2005年
7 成雪峰;不同水分处理对春小麦生态生理指标的影响[D];甘肃农业大学;2005年
8 张德奇;宁南旱区谷子地膜覆盖与化学制剂效应研究[D];西北农林科技大学;2005年
9 朱艳艳;库布齐沙地常见灌木不同水分条件下水分利用效率及光响应研究[D];北京林业大学;2007年
10 李彦瑾;干旱胁迫对六种旱生灌木生长及水分生理特征的影响[D];西北农林科技大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 周飞 申卫军;大气CO_(2)浓度影响土壤呼吸[N];广东科技报;2009年
2 记者 刘廉君;因地因苗因墒制宜避免盲目浇水[N];科技日报;2009年
3 记者 王朝霞;省农科院小麦研究所成立[N];甘肃日报;2009年
4 李保国 黄峰;用好每一滴水 生产更多粮食[N];农民日报;2004年
5 本报记者 李亚玲;小麦还能继续增产吗?[N];农民日报;2009年
6 农业部种植业管理司和全国农业技术推广服务中心;吉林 大力推广旱作节水农业技术[N];农民日报;2009年
7 张维宸 中国国土资源经济研究院;优化结构促碳减[N];中国国土资源报;2009年
8 郑社芳;旱地小麦闲田蓄水很关键[N];陕西科技报;2007年
9 上技;小麦垄作栽培技术的特点[N];东方城乡报;2009年
10 李亚玲;连年丰收我国小麦还能继续增产吗[N];粮油市场报;2009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