本文關(guān)鍵詞：黃淮海平原保護(hù)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(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)試驗站水分池和長期定位的保護(hù)性耕作試驗田內(nèi)分別進(jìn)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(nóng)田的碳水高效利用,以期為節(jié)水低碳目標(biāo)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:1保護(hù)性耕作夏玉米田的碳吸收與碳匯效應(yīng)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(jié)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(jī)碳的積累效果不同。2011-2012年間少免耕農(nóng)田土壤有機(jī)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(hù)性耕作對土壤有機(jī)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(hù)性耕作與秸稈還田相結(jié)合才能收到土壤有機(jī)碳快速積累的效果。2保護(hù)性耕作夏玉米田的土壤呼吸與碳源效應(yīng)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(dá)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(nóng)田土壤CO2-C排放率分別為免耕農(nóng)田的1.14和1.09倍。室內(nèi)模擬結(jié)果顯示,添加秸稈培養(yǎng)后顯著增加了土壤有機(jī)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(chǎn)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(chǎn)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(jìn)了中后期生長,導(dǎo)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(zhì)積累量逐漸增加,但不同株型間干物質(zhì)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(chǎn)量。2011年,登海661的籽粒產(chǎn)量顯著高于丹玉86,增產(chǎn)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(dǎo)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(dǎo)度均顯著降低。4秸稈覆蓋下密度對夏玉米產(chǎn)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(chǎn)量沒有顯著影響,但對中低密度的籽粒產(chǎn)量影響顯著,且主要影響了產(chǎn)量構(gòu)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(hù)性耕作農(nóng)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(jī)碳儲量呈明顯的動態(tài)變化,秸稈還田各處理的土壤有機(jī)碳儲量均顯著高于無秸稈還田處理;各保護(hù)性耕作措施的土壤有機(jī)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(hù)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(hù)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(hù)性耕作措施能提高土壤的固碳潛力。結(jié)果表明,保護(hù)性耕作和秸稈還田相結(jié)合更有利于提高土壤有機(jī)碳儲量和固碳潛力。綜上所述,與秸稈還田或秸稈覆蓋相結(jié)合的保護(hù)性耕作技術(shù)可提高冬小麥和夏玉米田的碳水利用效率,研究結(jié)果可為節(jié)水高產(chǎn)低碳栽培技術(shù)提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。
【關(guān)鍵詞】：保護(hù)性耕作 秸稈還田 土壤呼吸 WUE 固碳
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)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(hù)性耕作17-18
• 1.3 秸稈還田18-19
• 1.4 農(nóng)田固碳潛力19-20
• 1.5 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸20-22
• 1.6 農(nóng)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(hù)性耕作作業(yè)程序26-27
• 2.3 試驗設(shè)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(shù)路線及可行性分析35-37
• 3 結(jié)果與分析37-75
• 3.1 秸稈還田與不同耕作措施農(nóng)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(yīng)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(yīng)40-45
• 3.2 秸稈覆蓋下株型對夏玉米農(nóng)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(chǎn)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(zhì)質(zhì)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(dǎo)度的影響52-54
• 3.3 秸稈覆蓋下密度對夏玉米農(nóng)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(chǎn)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(qiáng)度：呼吸量/籽粒產(chǎn)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(zhì)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(nóng)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(nóng)田耗水強(qiáng)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(hù)性耕作農(nóng)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(nóng)田土壤有機(jī)碳儲量的影響62-63
• 3.4.2 2005-2014年秸稈還田對麥—玉兩熟農(nóng)田土壤有機(jī)碳儲量的影響63-64
• 3.4.3 2005-2014年連續(xù)10年長期保護(hù)性耕作農(nóng)田土壤有機(jī)碳變幅64-65
• 3.4.4 2005-2014年連續(xù)10年保護(hù)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(hù)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(nèi)培養(yǎng) 30 d累積CO2-C排放74-75
• 4 討論75-86
• 4.1 保護(hù)性耕作農(nóng)田作物籽粒產(chǎn)量變化75-76
• 4.2 保護(hù)性耕作農(nóng)田作物固碳76-77
• 4.3 保護(hù)性耕作農(nóng)田土壤呼吸77-79
• 4.4 保護(hù)性耕作農(nóng)田水高效利用79-81
• 4.5 水熱碳?xì)夂蛞蜃优c保護(hù)性耕作田的碳儲量和土壤呼吸81-82
• 4.6 保護(hù)性耕作農(nóng)田碳儲量82-84
• 4.7 保護(hù)性耕作農(nóng)田土壤呼吸轉(zhuǎn)化率84-86
• 5 結(jié)論86-88
• 5.1 保護(hù)性耕作籽粒產(chǎn)量與碳轉(zhuǎn)化效率86
• 5.2 保護(hù)性耕作農(nóng)田土壤呼吸86
• 5.3 覆蓋農(nóng)田水高效利用86
• 5.4 保護(hù)性耕作農(nóng)田碳儲量和土壤呼吸的氣候因子響應(yīng)86-88
• 參考文獻(xiàn)88-101
• 致謝101-102
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文102

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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  本文關(guān)鍵詞：黃淮海平原保護(hù)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