本文關(guān)鍵詞：施氮水平下土壤呼吸及土壤生化性質(zhì)的季節(jié)性變化

  更多相關(guān)文章： 施氮水平 土壤呼吸 土壤酶活性 球囊霉素 冬小麥 夏玉米 產(chǎn)量

【摘要】：土壤呼吸作為陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的一個(gè)重要組成部分,對(duì)大氣CO2濃度有巨大影響。華北平原是我國(guó)主要糧食產(chǎn)區(qū)之一,氮肥過量施用的現(xiàn)象在華北平原普遍存在,這不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。本論文在華北平原冬小麥-夏玉米輪作體系下,設(shè)置了四個(gè)施氮水平:N 0、120、180和240 kg?ha-1(分別記為N0、N12、N18和N24)。研究了施氮對(duì)土壤呼吸、土壤生化性質(zhì)及產(chǎn)量的影響,并揭示了氮肥影響土壤呼吸的機(jī)制,最后提出了合理的施氮量,為優(yōu)化華北地區(qū)農(nóng)田施氮管理措施,實(shí)現(xiàn)土壤固碳減排、培肥土壤提供理論依據(jù)。主要結(jié)論概括如下:(1)施氮能夠顯著增強(qiáng)土壤總呼吸速率,且此影響隨著施氮年限的增長(zhǎng)而增加。N12、N18和N24處理的生長(zhǎng)季平均土壤總呼吸分別較N0提高了19%、23%和29%。(2)土壤異養(yǎng)呼吸對(duì)土壤總呼吸的貢獻(xiàn)率高于土壤自養(yǎng)呼吸。在整個(gè)測(cè)定過程中,N0、N12、N18和N24處理土壤自養(yǎng)呼吸對(duì)土壤總呼吸貢獻(xiàn)率的平均值分別為39%、40%、44%和45%。這同時(shí)表明施氮能通過影響作物根系量進(jìn)而提高土壤自養(yǎng)呼吸占總呼吸的比例。(3)土壤溫度和含水量是影響土壤呼吸的重要環(huán)境因素。所有施氮處理的土壤溫度都與土壤呼吸之間存在顯著的指數(shù)關(guān)系,土壤溫度能夠解釋74%的土壤呼吸變化,各處理Q10值的變化范圍是1.49-2.68。土壤含水量在適宜范圍內(nèi)時(shí)與土壤呼吸無顯著相關(guān)關(guān)系,當(dāng)土壤水分超出適宜范圍時(shí)則會(huì)顯著抑制土壤呼吸。土壤溫度和含水量對(duì)土壤呼吸的共同作用顯著,二者可以解釋67%的土壤呼吸變化。(4)施氮可以通過改變土壤酶活性進(jìn)而影響土壤呼吸。在2013-2014年冬小麥和夏玉米生長(zhǎng)季,N24處理顯著降低了土壤纖維素酶活性,土壤纖維素酶活性與土壤呼吸間的負(fù)相關(guān)關(guān)系達(dá)到顯著水平。在2014年夏玉米生長(zhǎng)季,施氮能夠顯著增加土壤β-葡萄糖苷酶和木聚糖酶活性,土壤β-葡萄糖苷酶和木聚糖酶活性與土壤呼吸間呈顯著正相關(guān)關(guān)系。(5)施氮能夠顯著增加土壤易提取球囊霉素含量以增強(qiáng)土壤呼吸速率。在2013-2014年冬小麥生長(zhǎng)季,N12、N18和N24分別比N0提高了9%、9%和20%。在2014年夏玉米生長(zhǎng)季,施氮量同樣能夠顯著增加土壤易提取球囊霉素含量,N0、N12、N18和N24處理分別為0.33 mg?g-1、0.36mg?g-1、0.40 mg?g-1和0.46 mg?g-1。在2013-2014年冬小麥和夏玉米生長(zhǎng)季,球囊霉素含量都與土壤呼吸呈顯著正相關(guān)關(guān)系。(6)施氮通過顯著增加土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量的方式促進(jìn)作物生長(zhǎng),進(jìn)而提高土壤呼吸速率。在2013-2014年冬小麥生長(zhǎng)季,施氮能顯著增加土壤銨態(tài)氮含量,N12、N18和N24處理分別較N0提高了17%、24%和38%。在土壤硝態(tài)氮含量方面,同樣表現(xiàn)為N24N18N12N0。在2014年夏玉米生長(zhǎng)季,施氮對(duì)土壤銨態(tài)氮含量無顯著性影響。但土壤硝態(tài)氮含量卻隨著施氮水平的增加而增加,與N0相比,N12、N18和N24處理分別提高了153%、161%和232%。在2013-2014年冬小麥-夏玉米生長(zhǎng)季,土壤呼吸與土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。(7)適量施氮顯著提高土壤有機(jī)碳和全氮含量,但當(dāng)施氮量超過N 180 kg?ha-1時(shí),土壤全氮含量顯著下降。在2013-2014年冬小麥生長(zhǎng)季,N12、N18和N24的土壤有機(jī)碳含量分別比N0提高了9.64%、9.64%和9.99%,在2014年夏玉米生長(zhǎng)季,相較于N0處理,N12、N18和N24分別提高了5.03%、6.26%和7.38%。在2013-2014年冬小麥生長(zhǎng)季,N18和N24處理的土壤全氮含量顯著高于N0和N12處理。在2014年夏玉米生長(zhǎng)季,N18處理的土壤全氮含量顯著高于N0和N12處理,但N24處理相較于N18處理出現(xiàn)了顯著的下降。(8)作物產(chǎn)量隨施氮水平升高而增加,當(dāng)施氮量為N 180 kg?ha-1時(shí),氮肥農(nóng)學(xué)利用率較高。2013-2014年周年產(chǎn)量隨施氮水平的增加而顯著提高,相較于N0處理,N12、N18和N24分別提高了20%、24%和29%。在2014-2015年,施氮同樣可以顯著提高冬小麥和夏玉米的產(chǎn)量,N12、N18和N24處理的周年產(chǎn)量分別比N0提高了45%、53%和66%。N18處理的氮肥利用率在大部分生長(zhǎng)季都保持較高值,通過綜合產(chǎn)量和氮肥利用率,推薦N 180 kg?ha-1作為本試驗(yàn)地夏玉米和冬小麥生長(zhǎng)季的氮肥施用量。
【關(guān)鍵詞】：施氮水平 土壤呼吸 土壤酶活性 球囊霉素 冬小麥 夏玉米 產(chǎn)量
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S151.9
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第一章 緒論13-19
• 1.1 研究背景及依據(jù)13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展13-18
• 1.2.1 土壤呼吸的影響因素13-15
• 1.2.2 土壤呼吸的區(qū)分15-16
• 1.2.3 施氮對(duì)土壤生化性質(zhì)的影響16-18
• 1.3 研究?jī)?nèi)容18
• 1.4 研究思路18-19
• 第二章 試驗(yàn)地概況與研究方法19-22
• 2.1 試驗(yàn)地概況19
• 2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)19
• 2.3 試驗(yàn)方法19-21
• 2.3.1 取樣方法19
• 2.3.2 土壤呼吸的測(cè)定19-20
• 2.3.3 土壤化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定20
• 2.3.4 土壤微生物性質(zhì)的測(cè)定20-21
• 2.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析21-22
• 2.4.1 土壤自養(yǎng)呼吸速率的計(jì)算21
• 2.4.2 土壤呼吸與土壤溫度之間的關(guān)系21
• 2.4.3 Q_(10)值的計(jì)算21
• 2.4.4 統(tǒng)計(jì)分析21-22
• 第三章 施氮水平下土壤呼吸的季節(jié)性變化22-31
• 3.1 施氮對(duì)土壤呼吸的影響22-24
• 3.2 土壤呼吸組分的區(qū)分24-27
• 3.3 土壤溫度、含水量對(duì)土壤呼吸的影響27-29
• 3.4 討論29-30
• 3.4.1 施氮水平下土壤呼吸及其組分的變化規(guī)律29
• 3.4.2 土壤溫度、含水量與土壤呼吸間的關(guān)系29-30
• 3.5 小結(jié)30-31
• 第四章 施氮對(duì)土壤生化性質(zhì)及產(chǎn)量的影響31-41
• 4.1 施氮對(duì)土壤生物性質(zhì)的影響31-35
• 4.1.1 土壤酶活性31-33
• 4.1.2 土壤球囊霉素含量33-35
• 4.2 施氮對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響35-37
• 4.2.1 土壤有機(jī)碳、全氮含量35
• 4.2.2 土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量35-37
• 4.3 施氮對(duì)產(chǎn)量及氮肥農(nóng)學(xué)利用率的影響37
• 4.4 討論37-39
• 4.4.1 氮肥對(duì)土壤生化性質(zhì)的影響37-38
• 4.4.2 氮肥對(duì)產(chǎn)量及氮肥農(nóng)學(xué)利用率的影響38-39
• 4.5 小結(jié)39-41
• 第五章 土壤生化性質(zhì)與土壤呼吸的關(guān)系41-46
• 5.1 冬小麥土壤生化性質(zhì)與土壤呼吸的關(guān)系41
• 5.2 夏玉米土壤生化性質(zhì)與土壤呼吸的關(guān)系41
• 5.3 討論41-45
• 5.4 小結(jié)45-46
• 第六章 全文結(jié)論與創(chuàng)新點(diǎn)46-47
• 6.1 全文結(jié)論46
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)46-47
• 參考文獻(xiàn)47-53
• 致謝53-54
• 作者簡(jiǎn)歷54

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