冬小麥、夏玉米輪作農(nóng)田土壤CO-,2-釋放與碳平衡的研究.pdf

1、為探討不同農(nóng)作措施條件下的農(nóng)田碳平衡規(guī)律,研究農(nóng)田對大氣CO<,2>的源匯特征,2000年至2003年用鈉石灰堿吸收法連續(xù)測定不同秸稈還田、灌溉和氮肥施用等農(nóng)作措施下京郊冬小麥-夏玉米輪作體系作物生長季的土壤呼吸.影響農(nóng)田土壤CO<,2>釋放的環(huán)境因素主要有平均氣溫和土壤水分含量.土壤CO<,2>的釋放量與同時期平均氣溫具有很好的相關(guān)性,兩者可用指數(shù)函數(shù)擬合(不同處理相關(guān)系數(shù)范圍在0.84~0.87),傳統(tǒng)農(nóng)作措施條件下農(nóng)田土壤呼吸的Q

2、<,10>為2.32;土壤水分含量與同時期土壤CO<,2>釋放量間沒有明顯的相關(guān)關(guān)系,但只有在土壤水分和氣溫同時改善時,土壤CO<,2>釋放量才有較大的提高,當(dāng)土壤含水量達(dá)到31﹪時土壤呼吸受到抑制.冬小麥、夏玉米生長季測定得到的最大日平均CO<,2>釋放通量是26.4gCO<,2>m<'-2>d<'-1>,35.5gCO<,2>m<'-2>d<'-1>.兩種作物生長期間均出現(xiàn)兩次釋放高峰,第一次來源于前茬作物殘留于土壤根系和秸稈的分解

3、;第二次釋放高峰出現(xiàn)在冬小麥灌漿期、夏玉米十葉期.不同農(nóng)作措施下農(nóng)田CO<,2>釋放總量的范圍是3494~4113gCO<,2>m<'-2>a<'-1>.秸稈還田處理比秸稈不還田處理具有更高的釋放總量;傳統(tǒng)施氮(施氮肥600kg N hm<'-2>a<'-1>)與優(yōu)化施氮(施氮肥178kg N hm<'-2>a<'-1>左右)農(nóng)田CO<,2>年釋放總量無差異.在假設(shè)植物根呼吸占土壤總呼吸比例為13.5﹪的前提下對冬小麥-夏玉米農(nóng)田碳平衡

4、進(jìn)行了計(jì)算.計(jì)算結(jié)果表明,該農(nóng)田系統(tǒng)是大氣CO<,2>的匯,夏玉米生長季匯的強(qiáng)度大于冬小麥生長季.冬小麥生長季在土壤水分狀況較差時,因作物的生長受到較大影響,農(nóng)田系統(tǒng)作為大氣CO<,2>匯的強(qiáng)度較小.不同農(nóng)作措施條件下農(nóng)田系統(tǒng)碳匯的強(qiáng)度范圍為1663~3099kg C hm<'-2>a<'-1>,傳統(tǒng)農(nóng)作措施條件下的碳匯強(qiáng)度為3099kg C hm<'-2>a<'-1>.不同農(nóng)作措施下冬小麥、夏玉米生長季植物碳凈固定量(NPP)與土壤碳

5、排放量(Rs)的比值范圍分別為0.90~1.16、1.09~1.25.利用19年長期肥料定位試驗(yàn),研究化肥單施與化肥、有機(jī)肥配施條件下土壤有機(jī)、無機(jī)碳在0~1m土層的分布特征,并在此基礎(chǔ)上計(jì)算0~1m土層碳庫的儲量變化.研究結(jié)果表明,N、P肥的施用對土壤有機(jī)碳的累積表現(xiàn)為正效應(yīng),這一效應(yīng)在耕層最為明顯.耕層土壤無機(jī)碳含量隨有機(jī)碳含量升高而降低.0~1m土層碳儲量計(jì)算結(jié)果為:以常規(guī)水平單施氮、磷肥,有機(jī)碳儲量較試驗(yàn)開始時增加14t hm<

6、'-2>;有機(jī)肥與常規(guī)水平氮、磷肥配施,有機(jī)碳儲量增加19t hm<'-2>.常規(guī)水平單施氮、磷肥處理與不施肥處理0~1m土層碳的總儲量無差異,均為147t hm<'-2>.對不同秸稈還田、灌溉和氮肥施用等農(nóng)作措施處理4年和不同氮磷化肥施用水平以及有機(jī)、無機(jī)肥施肥處理19年后的耕層土壤輕組有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行了測定.結(jié)果表明,土壤輕組有機(jī)質(zhì)含量與土壤總有機(jī)碳含量相比對于反映土壤有機(jī)碳庫的變化更靈敏.長期肥料定位試驗(yàn)的研究結(jié)果表明,耕層土壤輕組