不同覆蓋條件下旱地土壤碳氮轉(zhuǎn)化及其模擬.pdf

1、針對陜西關(guān)中壤土地區(qū)土壤水分利用率以及土壤生產(chǎn)力不高等問題，以陜西省楊凌示范區(qū)西北農(nóng)林科技大學(xué)教育部旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程重點實驗室灌溉試驗站為依托，采用冬小麥和夏玉米為供試作物進(jìn)行田間試驗，設(shè)置不覆蓋(NM)、秸稈覆蓋(SM)、半膜覆蓋(HWF)和全膜覆蓋(WF)四種模式，研究不同覆蓋措施對土壤有機(jī)碳、全氮、微生物量碳氮、土壤溫度、水分以及土壤剖面硝態(tài)氮分布的影響，驗證DNDC模型在本區(qū)域的適用性，并模擬長期覆蓋措施下土壤有機(jī)碳的動態(tài)變化，

2、為陜西關(guān)中壤土地區(qū)旱作農(nóng)田覆蓋措施的選擇提供理論和實踐依據(jù)。研究結(jié)果表明:
　　1)旱作雨養(yǎng)條件下，第五季作物（2015-2016冬小麥）收獲后SM耕層(0～20cm)土壤有機(jī)碳和全氮儲量分別比第一季作物（2013-2014冬小麥）收獲后提高了20.8％和30.2％;灌溉條件下，其儲量分別比第一季作物收獲后提高了5.5％和10.1％。雨養(yǎng)條件下，SM提高了冬小麥生育前期15cm土層和30cm土層最低溫度，降低了生育中后期15cm土

3、層和30cm土層平均溫度;灌溉條件下，SM降低了小麥和玉米生育期15cm土層和30cm土層平均溫度。雨養(yǎng)和灌溉條件下，SM的土壤有機(jī)碳和全氮含量均較第一季作物收獲后有所提高，同時還提高了耕層土壤硝態(tài)氮的含量以及累積量，增加了土壤耕層以及0-100cm土層的儲水量，從而提高了土壤硝態(tài)氮在0-200cm剖面的累積峰土層深度，減少了硝態(tài)氮在0-200cm土層的殘留量。秸稈覆蓋處理有利于培肥土壤，同時可減少硝態(tài)氮向深層土壤的淋溶風(fēng)險。
　

4、　2)旱作雨養(yǎng)和灌溉條件下，隨著試驗時間的延長，地膜覆蓋（HWF和WF）在一定程度上降低了土壤有機(jī)碳和全氮的含量以及儲量。雨養(yǎng)條件下，WF在第五季作物收獲后土壤有機(jī)碳和全氮儲量分別比第一季降低了4.0％和3.2％;HWF分別比第一季降低了8.0％和0.7％。灌溉條件下，WF土壤有機(jī)碳和全氮儲量分別比第一季降低了2.5％和7.2％;HWF分別比第一季降低了5.2％和7.6％。長時間地膜覆蓋會消耗土壤肥力，不利于土壤培肥。地膜覆蓋提高了耕層

5、土壤的硝態(tài)氮含量以及累積量，也提高了硝態(tài)氮在0-200cm土層的累積峰土層深度。隨著覆蓋年限增加，0-200cm土層硝態(tài)氮殘留量地膜覆蓋處理顯著低于SM。在提高耕層土壤儲水量方面，WF要優(yōu)于SM和HWF。旱作雨養(yǎng)條件下，地膜覆蓋處理提高了冬小麥生育中前期15cm和30cm土層最低溫度和平均溫度，且HWF明顯優(yōu)于WF和SM。夏玉米生育中后期，無論灌溉還是雨養(yǎng)，地膜覆蓋均提高了15cm和30cm土層最高溫度和平均溫度，且WF明顯優(yōu)于HWF。

6、雨養(yǎng)條件下，在收獲期，地膜覆蓋處理的土壤微生物量碳氮含量均低于SM。
　　3)DNDC模型對旱作不同覆蓋條件下土壤有機(jī)碳和作物產(chǎn)量的模擬結(jié)果與實測值相關(guān)系數(shù)較高，且模擬值和實測值的NRMSE基本在可接受范圍，可用于預(yù)測長期不同覆蓋條件下的作物產(chǎn)量和土壤有機(jī)碳動態(tài)變化。50年模擬結(jié)果表明，長期地膜覆蓋有增加耕層(0-20cm)土壤有機(jī)碳儲量的趨勢，而長期秸稈覆蓋并沒有明顯提高耕層土壤有機(jī)碳儲量，這與短期田間試驗監(jiān)測結(jié)果存在一定差異，

7、原因有待進(jìn)一步研究分析。
　　總之，秸稈覆蓋有利于培肥土壤，增加土壤耕層和0-100cm土層儲水量，同時可減少硝態(tài)氮向深層土壤淋溶的風(fēng)險。地膜覆蓋可提高耕層土壤儲水量、硝態(tài)氮含量和累積量，降低剖面土壤硝態(tài)氮累積量，降低硝態(tài)氮的淋溶風(fēng)險，但會消耗土壤肥力，不利于土壤培肥。相對而言，秸稈覆蓋是本區(qū)域更值得推薦的一種覆蓋栽培模式。由于試驗時間相對較短，沒有大量實測數(shù)據(jù)對DNDC模型的長期模擬效果進(jìn)行驗證對比，對于長期地膜覆蓋是否有利于土