本文關鍵詞：黃淮海平原保護性耕作夏玉米田的碳水高效利用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本試驗于2005-2014年夏玉米生育期間,在黃淮海平原山東農業(yè)大學農學試驗站水分池和長期定位的保護性耕作試驗田內分別進行。從耕作措施(秸稈還田)、秸稈覆蓋(株型和密度)的碳排放差異、水分利用效率(WUE)、以及夏玉米的碳吸收和碳匯等方面綜合對比研究了不同年限間農田的碳水高效利用,以期為節(jié)水低碳目標和農業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。主要研究結果如下:1保護性耕作夏玉米田的碳吸收與碳匯效應耕作措施和秸稈還田均顯著影響夏玉米的碳吸收和碳匯量,且2011-2014年的碳吸收量均顯示為秸稈還田深松處理最高,無秸稈還田常規(guī)耕作處理最低;碳匯量的結果也表現(xiàn)為秸稈還田深松處理最高,無秸稈還田常規(guī)耕作處理最低�？梢�,秸稈還田深松處理不僅吸收了大量的碳,而且能將更多的碳匯集于籽粒中。不同耕作方式對土壤有機碳的積累效果不同。2011-2012年間少免耕農田土壤有機碳呈急劇增長趨勢;然而,2013-2014年間則表現(xiàn)為急劇下降趨勢。但是,秸稈還田條件下保護性耕作對土壤有機碳的積累幅度高于無秸稈還田,且變異性也明顯降低。因此,保護性耕作與秸稈還田相結合才能收到土壤有機碳快速積累的效果。2保護性耕作夏玉米田的土壤呼吸與碳源效應土壤耕作顯著影響土壤CO2-C排放。秸稈還田常規(guī)耕作處理土壤CO2-C排放率比秸稈還田免耕處理高5.88%,且白天的排放率大于夜間。不同耕作措施和秸稈還田條件下,從夏玉米播種期到開花期,土壤CO2-C排放率呈增加趨勢,至開花期達最大值,之后呈下降趨勢。與傳統(tǒng)耕作相比,2011和2012年試驗期間,免耕處理土壤CO2-C排放率分別降低了10.0%和12.5%,深松處理分別降低了5.0%和4.0%。無論哪種耕作措施,添加秸稈均可顯著增加土壤CO2-C排放率。與無秸稈還田處理相比,2011年試驗期間,免耕和常規(guī)耕作處理中的CO2-C排放率分別顯著增加了20.0%和13.6%,而2012年則分別為26.3%和25.0%。2011年和2012年夏季玉米生長期間,常規(guī)耕作農田土壤CO2-C排放率分別為免耕農田的1.14和1.09倍。室內模擬結果顯示,添加秸稈培養(yǎng)后顯著增加了土壤有機碳含量。無秸稈粉末添加時相對濕度為55%的處理顯著高于相對濕度65%和75%的處理,相對濕度65%和75%的處理間差異不顯著;添加秸稈粉末后則隨相對濕度的增加土壤co2 c累積釋放量增加。無論添加秸稈粉末與否,培養(yǎng)溫度為25℃時,土壤co2 c累積釋放量最低;培養(yǎng)溫度為35℃的處理土壤co2 c累積釋放量高于培養(yǎng)溫度30℃處理,但差異不顯著。密度對土壤呼吸沒有顯著影響,但秸稈覆蓋顯著降低了土壤呼吸。因此,秸稈覆蓋可以降低夏玉米生育期間土壤co2排放通量。和不覆蓋處理相比,秸稈覆蓋后顯著減少了單位籽粒產量向大氣排放co2的數(shù)量。2012和2013年夏玉米試驗期間,秸稈覆蓋處理土壤呼吸速率和土壤co2排放通量均低于不覆蓋處理。2012年,高中低三密度處理覆蓋后分別較不覆蓋處理降低了41.78%、20.56%和34.97%;2013年,則分別降低了14.41%、10.99%、22.31%�？梢�,和秸稈還田相比,秸稈覆蓋能有效抑制土壤co2的排放。3秸稈覆蓋下株型對夏玉米產量和水分利用效率的影響秸稈覆蓋影響了夏玉米前期生長,但促進了中后期生長,導致覆蓋與不覆蓋處理間夏玉米的葉面積指數(shù)(lai)沒有顯著差異。和不覆蓋處理相比,秸稈覆蓋均提高了平展型品種丹玉86和緊湊型品種登海661的光合速率。隨秸稈覆蓋量增加,夏玉米地上部干物質積累量逐漸增加,但不同株型間干物質分配規(guī)律不同:秸稈覆蓋后,丹玉86同時增加了穗和葉的干重,而登海661則主要增加了穗的重量。和不覆蓋處理相比,秸稈覆蓋量為0.6和1.2kg/m2后均顯著增加了夏玉米籽粒產量。2011年,登海661的籽粒產量顯著高于丹玉86,增產的主要原因在于穗數(shù)和穗行數(shù)顯著增加。丹玉86和登海661在相同覆蓋條件下的總蒸散量沒有顯著差異。但是,秸稈覆蓋后顯著影響了夏玉米穗位葉的氣孔導度。和不覆蓋處理相比,丹玉86和登海661在秸稈覆蓋量為0.6和1.2kg/m2后穗位葉的氣孔導度均顯著降低。4秸稈覆蓋下密度對夏玉米產量和水分利用效率的影響中密度條件下,秸稈覆蓋可提高夏玉米穗位葉處的光合有效輻射(par)截獲率。無秸稈覆蓋條件下,夏玉米莖葉重隨密度降低而減小;秸稈覆蓋條件下,中密度處理的莖葉重最高。秸稈覆蓋對各密度的穗重沒有顯著影響。秸稈覆蓋對高密度夏玉米的籽粒產量沒有顯著影響,但對中低密度的籽粒產量影響顯著,且主要影響了產量構成因素中的千粒重。秸稈覆蓋顯著提高了夏玉米的wue,且對中密度處理wue提高幅度最大。5 2005-2014長期保護性耕作農田土壤碳儲量變化分析在2005—2014年的十年間,不同年份不同耕作處理和有無秸稈還田處理間土壤有機碳儲量呈明顯的動態(tài)變化,秸稈還田各處理的土壤有機碳儲量均顯著高于無秸稈還田處理;各保護性耕作措施的土壤有機碳儲量均顯著高于常規(guī)耕作。各處理固碳潛力由高到低依次為:免耕秸稈還田(PZ)深松秸稈還田(PS)常規(guī)耕作秸稈還田(PC)免耕無秸稈還田(AZ)深松無秸稈還田(AS)常規(guī)耕作(AC),秸稈還田各處理的固碳潛力均顯著高于無秸稈還田處理,各保護性耕作措施的固碳潛力也均顯著高于常規(guī)耕作,其中PC、AZ、PZ、AS和PS保護性耕作的固碳潛力比對照AC分別高出77.18%、74.90%、87.42%、41.06%和82.72%,說明保護性耕作措施能提高土壤的固碳潛力。結果表明,保護性耕作和秸稈還田相結合更有利于提高土壤有機碳儲量和固碳潛力。綜上所述,與秸稈還田或秸稈覆蓋相結合的保護性耕作技術可提高冬小麥和夏玉米田的碳水利用效率,研究結果可為節(jié)水高產低碳栽培技術提供理論基礎和技術支撐。
【關鍵詞】：保護性耕作 秸稈還田 土壤呼吸 WUE 固碳
【學位授予單位】：山東農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S513
【目錄】：

• 中文摘要9-12
• Abstract12-16
• 1 引言16-26
• 1.1 目的意義16-17
• 1.2 保護性耕作17-18
• 1.3 秸稈還田18-19
• 1.4 農田固碳潛力19-20
• 1.5 農田生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸20-22
• 1.6 農田耗水22-24
• 1.7 長期定位試驗的優(yōu)勢24-26
• 2 材料與方法26-37
• 2.1 試驗地點26
• 2.2 保護性耕作作業(yè)程序26-27
• 2.3 試驗設計27-28
• 2.4 測定項目及方法28-35
• 2.4.1 高效碳固定項目28-32
• 2.4.2 碳排放項目32-34
• 2.4.3 水高效利用項目34-35
• 2.5 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析35
• 2.6 技術路線及可行性分析35-37
• 3 結果與分析37-75
• 3.1 秸稈還田與不同耕作措施農田的碳高效利用（2011-2014）37-45
• 3.1.1 秸稈還田與不同耕作措施夏玉米田的碳吸收與碳匯效應37-40
• 3.1.2 秸稈還田與不同耕作措施夏玉米田的土壤呼吸與碳源效應40-45
• 3.2 秸稈覆蓋下株型對夏玉米農田的碳水高效利用的影響45-54
• 3.2.1 秸稈覆蓋下株型對夏玉米籽粒產量的影響45-46
• 3.2.2 秸稈覆蓋下株型對夏玉米葉面積指數(shù)（LAI）的影響46-47
• 3.2.3 秸稈覆蓋下株型對夏玉米光合速率的影響47-48
• 3.2.4 秸稈覆蓋下株型對夏玉米干物質質量組成的影響48-51
• 3.2.5 秸稈覆蓋下株型對夏玉米不同生育期土壤水分含量的影響51
• 3.2.6 秸稈覆蓋下株型對夏玉米田蒸散量的影響51-52
• 3.2.7 秸稈覆蓋下株型對夏玉米氣孔導度的影響52-54
• 3.3 秸稈覆蓋下密度對夏玉米農田碳水高效利用的影響54-62
• 3.3.1 秸稈覆蓋下密度對夏玉米籽粒產量的影響54
• 3.3.2 秸稈覆蓋下密度對夏玉米田土壤呼吸速率的影響54-55
• 3.3.3 秸稈覆蓋下密度對夏玉米整個生育期CO2-C排放通量的影響55-56
• 3.3.4 秸稈覆蓋下密度對夏玉米田土壤呼吸碳排放強度：呼吸量/籽粒產量的影響56-57
• 3.3.5 秸稈覆蓋下密度對夏玉米PAR截獲率的影響57
• 3.3.6 秸稈覆蓋下密度對夏玉米干物質積累量的影響57-58
• 3.3.7 秸稈覆蓋下密度對夏玉米田生育期降水量的影響58-59
• 3.3.8 秸稈覆蓋下密度對夏玉米生育期的農田蒸散量的影響59-60
• 3.3.9 秸稈覆蓋下密度對夏玉米生育期的農田耗水強度的影響60
• 3.3.10 秸稈覆蓋下密度對夏玉米水分利用效率的影響60-62
• 3.4 2005-2014年長期保護性耕作農田土壤碳儲量變化分析（表土 20 cm）62-71
• 3.4.1 2005-2014年長期不同耕作方式對麥—玉兩熟農田土壤有機碳儲量的影響62-63
• 3.4.2 2005-2014年秸稈還田對麥—玉兩熟農田土壤有機碳儲量的影響63-64
• 3.4.3 2005-2014年連續(xù)10年長期保護性耕作農田土壤有機碳變幅64-65
• 3.4.4 2005-2014年連續(xù)10年保護性耕作措施的固碳能力分析65
• 3.4.5 環(huán)境因素對不同保護性耕作方式土壤碳儲量的影響65-71
• 3.5 水熱碳因子對土壤呼吸的影響71-75
• 3.5.1 土壤呼吸速率受水熱碳因子的影響71-74
• 3.5.2 不同水熱碳條件下室內培養(yǎng) 30 d累積CO2-C排放74-75
• 4 討論75-86
• 4.1 保護性耕作農田作物籽粒產量變化75-76
• 4.2 保護性耕作農田作物固碳76-77
• 4.3 保護性耕作農田土壤呼吸77-79
• 4.4 保護性耕作農田水高效利用79-81
• 4.5 水熱碳氣候因子與保護性耕作田的碳儲量和土壤呼吸81-82
• 4.6 保護性耕作農田碳儲量82-84
• 4.7 保護性耕作農田土壤呼吸轉化率84-86
• 5 結論86-88
• 5.1 保護性耕作籽粒產量與碳轉化效率86
• 5.2 保護性耕作農田土壤呼吸86
• 5.3 覆蓋農田水高效利用86
• 5.4 保護性耕作農田碳儲量和土壤呼吸的氣候因子響應86-88
• 參考文獻88-101
• 致謝101-102
• 攻讀學位期間發(fā)表論文102

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 蘇培璽;周紫鵑;張海娜;李善家;解婷婷;;荒漠植物沙拐棗群體光合作用及土壤呼吸研究[J];北京林業(yè)大學學報;2013年03期

2 牛新勝;牛靈安;張宏彥;范聚芳;郝晉珉;馬永良;;玉米秸稈覆蓋免耕對土壤呼吸的影響[J];生態(tài)環(huán)境;2008年01期

  本文關鍵詞：黃淮海平原保護性耕作夏玉米田的碳水高效利用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：358285