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保护性耕作对旱作麦田CO_2排放通量的影响及其水热关系分析

作　者: 杨玲
导　师: 廖允成
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 生态学
关键词: 保护性耕作冬小麦土壤CO2排放通量土壤微生物量碳、氮小麦产量
分类号: S512.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

农田土壤既是CO₂的重要排放源又是CO₂的吸收汇,在温室气体减排方面起着非常重要的作用,保护性耕作能够有效降低土壤CO₂的排放,增强土壤碳汇的作用。为了探讨保护性耕作对土壤CO₂排放通量的影响,本试验以旱地冬小麦为研究对象,共设了翻耕（T）、翻耕+秸秆还田（TS）、旋耕（RT）、旋耕+秸秆还田（RTS）、免耕（NT）、免耕+秸秆覆盖（NTS）6种处理,系统研究了保护性耕作对土壤CO₂排放通量、土壤微生物量碳、氮以及小麦产量的影响,进一步分析了CO₂排放通量与土壤水、热的相互关系。主要结论如下:1.土壤呼吸通量有明显的日变化规律,各天气状况下呼吸通量表现为:晴天>多云>阴天。晴天土壤呼吸峰值出现在13:00左右,多云和阴天稍晚一些,大约出现在14:00-15:00之间,各天气土壤呼吸最低值均出现在凌晨5:00左右。2.土壤呼吸通量在整个小麦生育期随着温度的升高而升高,表现为夏季高冬季低的规律。在整个变化过程中共出现三个峰值,分别是小麦播种期、拔节期和灌浆期,土壤呼吸通量最低值出现在越冬期。3.少耕和免耕能有效降低土壤呼吸通量,并以免耕效果更为显著;秸秆还田表现为增加土壤呼吸的作用。整个小麦生育期,不同耕作处理下土壤呼吸通量的顺序为:TS>T>RTS>RT>NTS>NT。4.各耕作措施下土壤呼吸通量与各层地温均呈极显著正相关关系,翻耕方式与15cm土壤温度相关性最好,旋耕方式与5cm相关性最好,免耕方式与各层土壤温度相关性差别不大。各层土壤温度与土壤呼吸通量的拟合二次方程优于指数方程。5.免耕、秸秆覆盖有很好的保水蓄水作用,并且表层保水作用优于深层。土壤水分含量与土壤呼吸通量之间没有显著相关性,未表现出明显规律性。6.整个小麦生育期,各处理土壤微生物量碳均呈单峰变化曲线,播种期土壤微生物量碳含量最小,扬花期最大。免耕和少耕能显著增加土壤表层微生物量碳。0-10cm土层,NTS、RTS、NT、RT、TS分别较T处理土壤微生物量碳增加37.3%、33.15%、19.8%、8.74%和7.65%;10-20cm土层,TS、RTS、RT、NTS、NT分别较T微生物量碳的增减为7.62%、4.92%、-1.84%、-14.5%、-17.9%。7.各耕作措施下0-10cm土层土壤微生物量氮均显著高于10-20cm土层土壤微生物量氮。0-10cm土层中,保护性耕作能有效增加土壤微生物量氮含量,并以免耕和免耕覆盖效果较优。NTS、NT、RTS、RT、TS分别较T处理增加54.8%、32.4%、20.8%、13.9%、7.8%。10-20cm土层各处理土壤微生物量氮差异较小。8.免耕方式能明显增加小麦穗粒数和千粒重;旋耕有利于有效穗的形成,增加小麦千粒重。秸秆还田有利于有效穗的形成,但穗粒数和千粒重与无秸秆处理的差别不大。免耕在耕作年限较短情况下明显降低小麦的理论产量和实际产量。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章引言  11-23
  1.1 研究目的和意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-23
    1.2.1 保护性耕作研究现状  12-17
    1.2.2 土壤呼吸研究现状  17-23
第二章材料与方法  23-28
  2.1 研究区概况  23
  2.2 试验设计  23-24
  2.3 研究内容  24
  2.4 测定项目与方法  24-27
    2.4.1 土壤基本养分测定  24-25
    2.4.2 CO_2排放通量的测定  25-26
    2.4.3 土壤温度和水分测定  26-27
    2.4.4 土壤微生物量碳氮测定  27
    2.4.5 小麦产量测定  27
  2.5 数据处理和分析  27-28
第三章不同耕作措施下旱作麦田土壤CO_2排放通量及其与土壤水热关系分析  28-37
  3.1 土壤CO_2 排放通量日变化规律  28-29
  3.2 土壤 CO_2 排放通量季节变化规律  29-31
  3.3 土壤温度变化规律及其与CO_2 排放通量的相关性  31-34
  3.4 土壤水分含量变化规律及其与CO_2 排放通量的相关性  34-37
第四章不同耕作措施对土壤微生物碳氮的影响  37-41
  4.1 保护性耕作对土壤微生物量碳的影响  37-39
  4.2 保护性耕作对土壤微生物量氮的影响  39-41
第五章不同耕作措施对冬小麦产量的影响  41-45
  5.1 不同耕作措施下小麦产量三要素分析比较  41-42
  5.2 不同耕作措施小麦理论产量和实际产量比较与分析  42-45
    5.2.1 免耕可能引起小麦增产的原因  43
    5.2.2 本试验中免耕引起小麦产量减少的原因  43-45
第六章结论与讨论  45-49
  6.1 结论  45-46
  6.2 讨论  46-49
    6.2.1 土壤呼吸通量的日变化  46
    6.2.2 土壤呼吸通量的季节变化  46
    6.2.3 不同耕作措施下土壤温度变化规律及其与土壤呼吸的相关性  46-47
    6.2.4 不同耕作措施下土壤水分含量变化规律及其与土壤呼吸的相关性  47
    6.2.5 不同耕作措施下土壤微生物量碳的变化  47
    6.2.6 不同耕作措施下土壤微生物量氮的变化  47-48
    6.2.7 不同耕作措施下小麦产量比较  48-49
参考文献  49-55
致谢  55-56
作者简介  56

保护性耕作对旱作麦田CO_2排放通量的影响及其水热关系分析

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