玉米秸秆还田对黑土土壤呼吸及碳库的影响研究

【摘要】：黑土是我国东北地区重要的土壤类型，东北黑土区是我国主要的粮食生产地区，土地肥沃，理化性质较好。但近年来，由于施肥不合理、管理不善、土壤侵蚀等人为和自然原因，导致土壤肥力水平下降，农田土壤退化较为严重，特别是土壤有机质下降导致土壤碳库萎缩。前人对于化肥和农家肥单施或配施，以及秸秆还田对农田黑土已开展了大量研究试验，然而，对于秸秆施加菌剂还田特别是秸秆腐熟后还田与农田黑土土壤碳库及碳库管理指数的相关研究较少。 本研究以东北黑土为研究对象，以玉米秸秆配施菌剂和秸秆腐熟处理后还田为主要处理方式，通过田间试验，与施用农肥处理等进行比较，探讨在不同菌剂处理方式下，对土壤呼吸及对土壤总有机碳(CTOC)、土壤活性碳(CA)、微生物碳(CMB)、矿化碳(CM)和碳库管理指数(CPMI)变化的影响，探明秸秆配施菌剂和秸秆腐熟条件下,对土壤碳库及碳库管理指数动态变化影响的规律，为在不同处理方法对土壤理化性质及碳库的影响，同时为固碳减排，增加土壤碳库寻找最佳培肥土壤方式提供依据。 结果表明，土壤呼吸速率的日变化和季节变化均遵循一定的规律，其中，腐熟秸秆处理下土壤呼吸速率的日变化与季节变化较为明显，不同处理间土壤呼吸速率差异显著。各处理农田土壤呼吸的季节变化均呈现出单峰型的变化趋势，其土壤呼吸均达到峰值后土壤呼吸呈现降低的趋势，至玉米成熟期时土壤呼吸速率达到最低。土壤呼吸与温度之间的关系显示10cm土层土壤比5cm土壤具有较高的温度敏感性，表明10cm土层温度是影响各处理土壤呼吸的主要因素。腐熟秸秆处理比液体菌剂处理的土壤呼吸相关性高，无秸秆处理较秸秆直接处理的相关性低。菌剂的施入对土壤呼吸有显著的影响，同时菌剂处理与腐熟秸秆处理对CTOC、CA、CMB、CM和CPMI均有促进作用。腐熟秸秆处理（FJ）的土壤CTOC、CA、CMB及其碳素有效率均高于秸秆直接还田(CK2)和无秸秆(CK1)处理，土壤碳库管理指数处理间差异达显著。秸秆还田配施不同菌剂处理提高了土壤不同形态碳素含量和碳库管理指数，较能改善黑土土壤有效碳库质量，更有效的培肥黑土土壤。 【关键词】：秸秆还田 黑土 土壤呼吸 碳库
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S153
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 1 前言11-20
• 1.1 研究目的与意义11-12
• 1.2 国内外研究进展12-18
• 1.2.1 秸秆还田的利用对土壤的有效作用12-13
• 1.2.2 复合微生物菌剂的腐熟对土壤的有效作用13-14
• 1.2.3 土壤呼吸的影响因素14-15
• 1.2.4 农田 CO2通量的研究现状15-16
• 1.2.5 土壤有机碳对土壤养分的影响16
• 1.2.6 土壤活性有机碳与土壤微生物碳对土壤养分的影响16-17
• 1.2.7 对有效碳库及土壤碳库管理指数的影响17-18
• 1.3 研究内容和技术路线18-20
• 1.3.1 研究内容18
• 1.3.2 课题项目来源18-19
• 1.3.3 技术路线19-20
• 2 材料与方法20-23
• 2.1 研究区域概况20
• 2.2 实验材料20-22
• 2.2.1 供试品种及实验设计20-21
• 2.2.2 土壤与气体样品采集与保存21-22
• 2.3 实验方法与数据处理22-23
• 3 结果与分析23-36
• 3.1 土壤呼吸速率日变化23-25
• 3.2 土壤呼吸速率季节变化趋势25-26
• 3.3 土壤呼吸与环境因子的关系26-31
• 3.3.1 土壤温度对土壤呼吸的影响26-29
• 3.3.2 土壤湿度对土壤呼吸的影响29-31
• 3.3.3 土壤温度与水分配置对土壤呼吸的影响31
• 3.4 不同秸秆处理方式对土壤有机质含量的影响31-32
• 3.5 不同秸秆处理方式对土壤活性有机碳的影响32-33
• 3.6 不同秸秆处理方式对土壤微生物量碳的影响33-34
• 3.7 不同秸秆处理方式对土壤碳库管理指数的影响34-36
• 4 讨论36-39
• 4.1 土壤呼吸速率的日变化与季节变化36
• 4.2 土壤温度与土壤湿度对土壤呼吸的影响36-37
• 4.3 秸秆还田对土壤中有效碳库的影响37
• 4.4 秸秆还田对碳库管理指数的变化37
• 4.5 问题与展望37-39
• 5 结论39-41
• 5.1 土壤呼吸的日变化与季节变化趋势相似39
• 5.2 土壤温度与土壤湿度对土壤呼吸相关性显著39
• 5.3 秸秆配施腐熟菌剂还田对土壤有效碳库的影响显著39-40
• 5.4 秸秆配施腐熟菌剂还田提高碳库管理指数40-41
• 致谢41-42
• 参考文献42-48
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文48

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