陈尚洪[1]2007年在《还田秸秆腐解特征及其对稻田土壤碳库的影响研究》文中研究指明在成都平原和川中丘陵两种不同母质水稻土上，通过模拟试验和田间试验研究水稻、小麦和油菜秸秆腐解特征及秸秆还田对一年两熟制稻田土壤养分和不同形态碳素影响，结果表明：运用尼龙网袋法研究表明：油菜秸和麦秸前期腐解快，前叁个月达到50％左右，后期腐解较慢；稻草前期腐解慢，后期腐解较快；经一年时间，稻草与油菜秸、麦秸腐解率趋于一致。相同腐解时间内，油菜秸、麦秸和稻草累计腐解量和腐解速率川中丘陵小于成都平原。两试验地油菜秸、麦秸和稻草腐殖化系数为0.22～0.32。应用Jenny模型对土壤有机碳平衡趋势进行预测表明：如果10年内土壤有机碳由目前12.86g／kg提高到20 g／kg，需单独施稻草15.61t，单独施用麦秸14.64t。油菜、秸麦秸和稻草含丰富的养分，叁种秸秆含氮0.77％～1.24％，含磷0.09％～0.23％，含钾素1.14％～2.25％，秸秆还田可归还氮、磷和钾养分。通过田间定位试验研究表明：和传统对照相比，秸秆还田提高土壤全氮、碱解氮、全钾和速效钾；成都平原秸秆还田后土壤速效钾比对照提高73％左右。两试验点秸秆还田对土壤磷素影响没有明显规律性。秸秆还田不同耕作方式下，土壤碱解氮和有效磷含量翻耕大于免耕；翻耕扰动土壤，加速钾离子运移，全钾和速效钾翻耕小于免耕，但差异不显着。秸秆本身氮、磷含量较少，同时还田后释放出的氮、磷大部分被作物籽粒移出，而秸秆残茬钾素含量丰富，所以秸秆还田对土壤钾素具有举足轻重的作用。土壤有机碳是衡量肥力水平的一个重要指标。经过叁年秸秆还田试验研究表明，秸秆还田可以提高有机碳含量，有机碳含量全还全翻＞全还全免＞对照。成都平原试验点全还全免、全还全翻处理分别比对照增加2.64％、18.66％；川中丘陵试验点分别提高8.01％和20.37％。秸秆还田后，土壤有机碳年增率全还全免为0.017％～0.034％；秸秆还田翻耕使未分解植物残体进入土壤，与原有机碳不能清楚区分，故全还全翻年增率较大，达到0.087％～0.118％。秸秆还田后，土壤有机碳氧化稳定系数Kos值下降，和对照相比，成都平原试验点全还全翻、全还全免比对照降低30.22％、34.72％；川中丘陵试验点分别降低40.57％、53.14％。有机碳氧化稳定系数下降，加快了有机碳转化速率，提高了土壤养分的供应强度。秸秆还田对活性碳、矿化碳、微生物碳、碳素有效率和碳库管理指数影响表现为：全还全翻＞全还全免＞对照。秸秆还田后活性碳、矿化碳和微生物碳分别提高42.30～50.56％、13.22～164.35％和15.67～159.45％。土壤碳库管理指数值成都平原试验点全还全免、全还全翻处理分别比对照高9.25％、38.51％，川中丘陵试验点提高48.20％、54.42％。秸秆还田翻耕、免耕与对照相比，特别是秸秆还田翻耕不仅能提高有机碳数量，同时改善了有机碳质量。相关性分析表明，运用活性碳库变化土壤肥力评价是可行的，且运用碳库管理指数可以更好地反映土壤养分及碳素的动态变化。
金琳[2]2008年在《农田管理对土壤碳储量的影响及模拟研究》文中研究说明土壤碳库是全球碳循环的重要组成部分,在全球碳收支中占主导地位。农田土壤长期受到人类干预,与自然土壤相比,其与大气之间的碳交换强度很大,如大规模翻耕造成了土壤有机碳(SOC)大量损失,增加了释放到大气中的二氧化碳(CO2)量。然而,近年来,随着免耕技术的逐步推广、秸秆还田面积的增加,以及施肥、灌溉等农田管理措施的广泛应用,农田土壤有机碳储量有所回升。本文通过收集大量长期定位试验数据和DNDC模型模拟两种方法,分析和估算各种农田管理措施对土壤有机碳储量的影响,并得出以下结论:1.施有机肥、配施、秸秆还田和免耕四种农田管理措施中,分别有98%、97%、95%、92%的试验表明土壤有机碳不断增加,免耕的年增长率主要在0～8%,其它措施主要维持在0～4%之间。施化肥仅有74%的试验中土壤有机碳增加且增加量较低。利用Meta方法分析了五种管理措施的农田土壤有机碳增加量分别为0.832tC·ha-1·a-(10.707～0.957tC·ha-1·a-1)(配施)、0.728tC·ha-1·a-(10.493～0.963tC·ha-1·a-1)(免耕)、0.613tC·ha-1·a-(10.517～0.708tC·ha-1·a-1)(施有机肥)、0.542tC·ha-1·a-1(0.468～0.617tC·ha-1·a-1)(秸秆还田)、0.155tC·ha-1·a-1(0.127～0.183tC·ha-1·a-1)(施化肥)。2.黄淮海区在配施作用下SOC含量增加最大,为1.20tC·ha-1·a-1;长江上中游区对施化肥和免耕措施的响应最大,SOC分别以0.23tC·ha-1·a-1和3.26tC·ha-1·a-1的速率增加;西南区则在施有机肥和秸秆还田两种管理措施下SOC增加最快,分别增加1.39 tC·ha-1·a-1和0.89tC·ha-1·a-1。在东北区,各种管理措施对土壤有机碳的影响均不明显,施有机肥、配施、秸秆还田和免耕使SOC有少量的增加,而长期施化肥反而下降,增加量为-0.06tC·ha-1·a-1。从全国来看,农田土壤有机碳的增长率与IPCC农田管理因子有很强的一致性。3.秸秆还田、免耕和施有机肥条件下水田土壤有机碳的年增加量明显高于旱地,而施化肥和化肥有机肥配施作用下则相反,但差别不大。土壤类型也影响碳的吸收和转化。施化肥、施有机肥、配施和秸秆还田四种管理措施下,红壤、水稻土和潮土有机碳增加的较快,而黑土、棕壤和灌漠土叁种土壤类型土壤有机碳的年增加量值相对较低。4.合理的农田管理措施能使土壤碳储量增加,增加趋势呈现出一定的规律。将长期定位试验按试验时间长短分为3～5年、6～10年、11～15年、16～20年以及20年以上五组,各时段土壤有机碳的年增加量的平均值随试验年限的增加呈下降趋势。土壤有机碳的变化量与试验站点初始值呈负相关关系,除免耕外,均达到了极显着水平。五种管理措施中免耕、配施和秸秆还田的固碳潜力较大。5. DNDC模拟结果表明,配施和施有机肥的固碳效果最明显,20年平均固碳量均为1.78tC·ha-1·a-1。其次是免耕,为0.71tC·ha-1·a-1。秸秆还田略低,为0.47tC·ha-1·a-1。施化肥的固碳效果最差,仅固定0.09tC·ha-1·a-1。模型模拟出的不同管理措施下农田土壤固碳效应与文献结果基本一致。
王健波[3]2014年在《耕作方式对旱地冬小麦土壤有机碳转化及水分利用影响》文中研究说明旱地农业在国家经济和粮食安全中发挥了重要作用，在我国农业生产中占有重要的地位。北方旱区缺水少雨且降水集中，造成土壤遭受干湿交替频繁；同时农田耕作及少量秸秆还田，造成土壤贫瘠，所以采取保护性耕作方式改善土壤质量，提高土壤生产力，进而达到作物高效用水。然而，在不同的耕作方式下土壤有机碳和土壤水分通常会有很大的变化，关于土壤有机碳和土壤水分在土壤剖面中的含量研究较多，并且对于土壤有机碳和土壤水分的研究一般都是分开的。然而土壤生态系统是极其复杂的，土壤有机质和水分中任何一方面发生改变都会对土壤的其他性质产生重大影响。尤其是在生态系统异常脆弱的北方旱区，必须综合考虑土壤水分和土壤有机碳的相互作用，进行全面系统的研究。因此，研究北方旱区土壤有机碳和土壤水分的动态变化特征及可能存在的相互依存关系对改善区域土壤质量以及高效利用土壤水分具有重要的作用。本研究以临汾20年长期定位试验为平台，采用室内培养和野外田间试验相结合的方法对土壤有机碳和土壤水分进行研究。长期定位耕作试验站位于山西省临汾市尧都区，种植作物为冬小麦。试验共设计2个处理，分别为免耕覆盖（NT）和常规耕作（CT），并于2012年6月小麦收获后在免耕覆盖耕作试验区设置不同秸秆还田量处理，包括全量秸秆还田4500kg·hm-2（NT3），2/3量秸秆还田3000kg·hm-（2NT2），1/3量秸秆还田1500kg·hm-（2NT1），秸秆不还田处理（NT0）。室内培养试验处理和处理组合包括（2秸秆处理×2耕作处理×2水分处理）：（1）加或者不加标记秸秆（δ13C=13,070‰）（2）来自免耕或者常规耕作的土壤（3）经历或者不经历干湿交替。本文研究了不同耕作方式下土壤有机碳及其组分碳的动态变化特征、有机碳矿化特征，以及土壤供水特征、作物耗水结构和水分利用状况。通过室内、田间试验相结合的方法探讨了不同数量的外源秸秆碳对土壤水分的影响，及水分交替变化对土壤有机碳矿化的影响，揭示水碳相互作用的机制，进一步完善保护性耕作技术下的保水增碳研究。本研究主要结论如下：1、免耕覆盖提高土壤表层有机碳及其组分含量，显着降低颗粒有机碳及表层微生物量碳和可溶性有机碳的季节变动性。免耕覆盖措施下土壤表层有机碳含量随小麦生育期的推进略有增大趋势，常规耕作措施下变化相对较小。土壤微生物量碳和颗粒有机碳含量在播种后增大，在冬前第一次达到最大值，随之降低，在拔节期降到最低点，在开花期达到最大值，然后降低，一直持续到小麦成熟期。可溶性有机碳含量在播种前最大，在拔节期最小，在开花期略微增大。耕作措施显着影响土壤有机碳及其组分在剖面上的分布，具体表现为：在0-5cm和5-10cm免耕覆盖处理土壤有机碳含量比常规耕作分别高82.1%和52.9%，同时免耕覆盖可以显着提高0-10cm土壤微生物量碳、颗粒有机碳和可溶性有机碳含量。而在10-50cm常规耕作措施下土壤有机碳和颗粒有机碳略微比免耕高，在20-50cm和30-50cm拔节期后其微生物量碳和可溶性有机碳分别大于免耕覆盖处理。研究发现免耕覆盖显着降低颗粒有机碳及表层微生物量碳和可溶性有机碳的季节变动性。结果表明在研究耕作措施对土壤有机碳及其组分的影响过程中应该考虑季节变动和土壤剖面分布的影响。2、不同耕作方式下土壤二氧化碳释放总量的差异主要是由秸秆覆盖引起的，土壤二氧化碳释放速率与表层土壤体积含水量和土壤温度呈正相关。土壤翻耕时二氧化碳释放速率显着大于未翻耕土壤（CT），是未翻耕土壤的2.7倍，但48h后差异不显着。在整年内，免耕覆盖处理土壤二氧化碳释放速率基本大于常规耕作和免耕秸秆不还田处理，在休闲期和小麦生育后期差异显着。土壤二氧化碳释放速率与表层土壤温度呈指数正相关，与表层土壤体积含水量呈线性正相关，但采用温、湿度双变量模型的决定系数得到提高，其中免耕覆盖处理提高幅度最大。免耕覆盖处理的土壤二氧化碳释放年总量达到7.2t C hm-2·yr-1，显着大于常规耕作和免耕秸秆不还田处理；其中常规耕作高于免耕秸秆不还田处理，但差异不显着。研究结果表明：不同耕作方式下土壤二氧化碳释放总量的差异主要是由秸秆覆盖引起的。在没有秸秆覆盖的情况下，翻耕短时间内增加土壤二氧化碳释放速率，但对全年释放总量影响较小。3、免耕覆盖提高作物水分利用效率。试验区20年统计数据显示免耕覆盖耕作下播种前0-50cm土壤平均储水量为111.1mm，比常规耕作高12.5%，两处理土壤储水量与休闲期降雨量相关性达到显着水平，并且两处理间的差异随着休闲期降雨量的增大而逐渐减小，即免耕覆盖在降雨较少的休闲期保水作用凸显。在小麦生育期内，免耕覆盖处理耗水总量比常规耕作少7%，全年棵间蒸发量比常规耕作少为47mm，抑制蒸发率可以达到24%，差异达显着水平。在小麦产量形成的关键时期开花-灌浆期常规耕作处理蒸腾速率为0.3mm·d-1，仅为免耕覆盖处理的33%。在整个小麦生育期内常规耕作的蒸发蒸散比为41%，而免耕覆盖为39%，其差异主要体现在小麦播种到分蘖期和生育后期。随着土壤有机质的不断积累和水分含量的相对提高，自2000年以后免耕覆盖耕作方式下的小麦产量平均比常规耕作提高了37%。研究表明，常规耕作下的小麦产量对降雨量的依赖性要高于免耕覆盖耕作，免耕覆盖对常规耕作的水分利用效率的增加率（NT vs CT）随年降雨量的增加逐渐降低。4、免耕条件下秸秆全量还田水分利用效率最高，但与秸秆覆盖量没有正比例关系。在免耕条件下，秸秆不还田的土壤非饱和导水率大于秸秆全量覆盖处理，但非饱和导水率与秸秆覆盖量没有比例关系。秸秆还田提高表层土壤含水量，并且随着秸秆覆盖量增加而增加，但全量还田处理在小麦收获期降低亚表层土壤含水量。免耕条件下有秸秆覆盖的各处理（不包括NT0）土壤储水量基本表现为储水量随秸秆覆盖量增加而增加，但在干旱缺水时期因秸秆不还田处理下土壤表层容易形成结壳，影响土壤储水量。秸秆全量覆盖处理下全年棵间蒸发量最小，抑制蒸发率为14%；秸秆全量覆盖处理下蒸腾强度最大，比秸秆不覆盖大24%；其蒸发蒸散比最小且值为39%。所以全量秸秆覆盖可以有效降低非常生产性耗水，其水分利用效率最大且值为13.5kg·hm-2·mm-1，但与秸秆覆盖量没有正比例关系。5、干湿交替显着提高土壤有机碳矿化速率和秸秆激发强度。干湿交替条件下土壤有机碳矿化速率大于恒湿条件，比恒湿平均大3.9mg C-CO-2kg1soilday-1。秸秆显着增加总有机碳的矿化速率（206.96%vs无秸秆），在恒湿条件下总有机碳矿化速率在2-11d显着降低，达到373.20%（vs1d）。来自秸秆部分的二氧化碳在恒湿条件下（44.45%-34.00%）显着大于干湿交替（32.84%-13.09%）。在相同水分条件下，秸秆对土壤有机碳的激发效应方向呈现出先正后负的现象。培养过程中干湿交替条件下免耕土壤的激发效应是15.32到﹣0.62mg C kg-1soil day-1，显着大于恒湿条件下的激发效应。研究还表明在0-20cm的土层中免耕和常规耕作土壤有机碳矿化没有显着差异。数据显示干湿交替对碳矿化和激发效应影响显着，秸秆和水分产生正的交互作用。研究结果首次阐明了在室内模拟田间情况下，频繁的干湿交替下秸秆对长期免耕土壤的激发效应动态变化。
逄蕾[4]2004年在《旱地秸秆覆盖免耕对土壤有机碳的影响》文中研究指明本文通过对半干旱地区的典型——定西县进行秸秆覆盖免耕的试验，研究了秸秆覆盖免耕两年后土壤全碳、焦磷酸钠提取态碳、热水溶性碳水化合物、水解碳水化合物、不同氧化程度态碳在土壤中的变化，结果表明：1．秸秆覆盖免耕(NTS)可以提高土壤全碳含量，尤其是表层土壤的全碳含量。0～5㎝土层的全碳含量为7.83g/kg，在作物播种前的所有处理中最高，全年土壤平均全碳含量为6.95 g/kg。收获后0～5㎝、5～10㎝、10～30㎝、0～30㎝土层的全碳含量分别比播前增加20.28％、58.41％、53.80％和44.16％。NTS的土壤全碳含量与土层深度显着负相关，各土层间的全碳含量差异不显着。NTS播前与常规耕作（T）、传统耕作结合秸秆还田（TS）、免耕地膜覆盖（NTP）的0～5㎝土层全碳含量差异极显着。2．NTS 可以稳定土壤理化性质。作物播种前和收获后土壤焦磷酸钠提取态碳含量分别为2.14g/kg和2.07g/kg，变幅很小。焦磷酸钠提取态碳占土壤全碳的比例与耕作措施、取样时期和土壤条件有关，作物播种前该比例为23.70％～52.05％，收获后为15.73％～29.81％。NTS的焦磷酸钠提取态碳含量无论在作物播种前还是收获后，层次间和处理间差异均不显着。3．NTS有利于土壤表层碳水化合物的积累。作物播种前NTS 0～5㎝土层的热水溶性碳水化合物含量在所有处理中最高，为271.56mg/kg，收后热水溶性碳水化合物含量比播种前高44.515 mg/kg。收获后NTS 10～30㎝土层的热水溶性碳水化合物含量与NTP显着相关。NTS的热水溶性碳水化合物含量占水解碳水化合物含量的百分比随土层深度的增加而降低，播前0～5cm、5～10cm、10～30cm土层的比率分别为12.74％、9.90％、9.39％，收后该比率分别为15.46％、13.28％和11.78％。作物收后热水溶性碳水化合物的全量占水解碳水化合物全量的比率比播前增加2.78％。不同取样时期，热水溶性碳水化合物占水解碳水化合物的百分率的变动范围大，播前为6.31％～11.94％，收后为6.88％～19.21％。4．水解碳水化合物的变化幅度小，含量稳定。水解碳水化合物在叁个土层中，作物收获后比播种前分别减少0.020％、0.003％和0.001％。在5～10㎝土层，NTS与NT的土壤水解碳水化合物含量差异显着。碳水化合物含量占土壤有机质的百分率的变动范围，播前为15.78％～23.47％，收后为10.02％～17.40％。
董博, 曾骏, 张东伟, 郭天文, 包兴国[5]2013年在《小麦—玉米免耕轮作对土壤有机碳、无机碳与微生物量碳含量的影响》文中提出2002~2006年,在甘肃河西走廊金昌市永昌县,采用小麦─玉米免耕轮作种植模式,研究了轮作免耕条件下不同处理对土壤有机碳、无机碳和微生物量碳含量的影响。结果表明:短期免耕对土壤的有机碳、无机碳、活性有机碳均没有明显影响,而对土壤微生物量碳含量有明显增加,说明土壤耕作制度对土壤有机碳的影响只有经过较长的时期才能反映出来,而土壤微生物量对耕作措施的反应则在较短的时间内即可以显示出来。种植不同作物,免耕对土壤碳库管理指数影响不同。就小麦而言,免耕高留茬明显增加了土壤碳库指数。免耕秸秆覆盖+播前耙地增加土壤碳库管理指数,而免耕高留茬和免耕秸秆覆盖减小土壤碳库管理指数。就玉米而言,土壤的碳库指数没有明显变化。免耕秸秆覆盖、免耕高留茬增加了土壤碳库管理指数,而免耕秸秆覆盖+播前耙地降低了土壤碳库管理指数。
李舟[6]2018年在《基于多尺度分析的黄土高原保护性耕作系统下作物产量、土壤碳库与经济效益研究》文中指出保护性耕作是提高旱作农业系统水分利用效率、培肥地力、改善土壤质量的重要措施,但其效应因地区与气候条件不同而异。围绕黄土高原地区保护性耕作体系中作物产量效应、水分利用状况以及土壤碳库变化等关键内容,本研究首先采用文献调研结合Meta定量分析的方法明确了“面”尺度上黄土高原保护性耕作措施下主要作物的产量效应、水分利用特征以及有机碳库的变化;其次,通过11a长期定位观测试验,在“点”尺度上系统研究了传统耕作处理(T)、传统耕作配合秸秆覆盖处理(TS)、免耕处理(NT)和免耕配合秸秆覆盖处理(NTS)对玉米(Zea mays L.)-冬小麦(Triticum aestivum L.)-大豆(Glycine max L.)轮作系统作物产量、水分利用效率和综合经济效益等影响,并采用支持向量机模型(Support Vector Machine,SVM)对轮作系统的作物产量和水分利用效率等进行了模拟。揭示了保护性耕作措施提质增效的机理和过程,对于该措施的大面积推广应用具有理论和实践指导意义。研究获得如下主要结果:1.通过Meta分析对黄土高原地区保护性耕作效应的试验结果研究可知,与T处理相比,TS和NTS处理下小麦产量分别增加了9.7%和14.3%(P<0.05),NTS处理下豌豆(Pisum sativum L.)产量增加了29.5%(P<0.05),NT处理下大豆产量有减少趋势(P>0.05);与T处理相比,TS处理下玉米水分利用效率提高了12%,TS和NTS处理下小麦水分利用效率分别增加了8.3%和11.6%(P<0.05),豌豆水分利用效率分别增加了10.8%和20.7%(P<0.05),而NT处理下大豆水分利用效率有降低趋势(P>0.05)。对于土壤有机碳含量而言,与T处理相比,TS和NTS处理下表层(0-10 cm)土壤有机碳含量显着提高了11.7%和20.2%(P<0.05),而NT处理下土壤有机碳含量的增长趋势不显着(P>0.05)。2.长期定位研究结果表明:TS处理玉米籽粒产量、地上生物量分别比T、NT和NTS处理提高5.5%、13.1%和7.8%,冬小麦籽粒、秸秆产量和地上生物量在T、TS和NTS处理间无显着差异,但TS处理分别显着高于NT处理11.4%、12.7%和12.2%。秸秆覆盖显着提高了大豆的籽粒产量和地上生物量,耕作处理下作物的水分利用效率显着高于免耕处理。通过支持向量机模型(Support Vector Machine,SVM)验证结果表明:冬小麦、玉米以及大豆籽粒产量拟合R2值分别是0.83、0.76和0.56;水分利用效率拟合R2值分别是0.84、0.71和0.68,模型预测值和实测结果基本吻合,进一步明晰了影响作物产量和水分利用效率的主要驱动因子,为揭示保护性耕作的保水增产机理和评价其在不同自然条件下的适应性提供了依据。3.长期定位试验表明,0-30 cm四个层次土壤有机碳含量的变化趋势均表现为NTS、TS、NT较T处理有显着提高(P<0.05),在表层尤为明显。0-200 cm土层碳库活度、碳库指数和碳库管理指数在NTS处理下最高。长期固碳效益表明,NTS处理在耕作层(0-30 cm)年固碳能力为二氧化碳(CO2)29.55 t/hm2,按照2016年北京碳交易市场年均成交价计算,NTS处理的农田年均固碳收益为1483元/hm2。4.能量分析结果表明,在玉米-冬小麦-大豆轮作系统中,TS处理的总能量投入、总能量产出和净能值均为最高,分别为194.9 GJ/hm2、377.42 GJ/hm2和329.07 GJ/hm2,其净能值分别高于T、NT和NTS处理6.4%、9.1%和1.0%;经济效益分析结果表明,TS处理的年均投入和产出最高,分别为11019元/hm2和21563元/hm2,NTS处理年均净收益为5952元/hm2,分别比T、TS和NT处理高出26.3%,12.9%和15.7%。综上,在黄土高原地区开展保护性耕作可以显着增加作物产量、提高水分利用效率以及提升土壤固碳潜力,具有重要的经济和农业生态价值,在该地区具有广阔的应用前景。
李晓婷[7]2017年在《阴山北麓土壤有机碳对不同农作措施的响应机制》文中提出阴山北麓地区由于长期传统耕翻,土地裸露、土壤风蚀现象严重,造成土壤碳库的降低,影响当地气候环境和农业可持续的发展。本文主要研究阴山北麓不同施肥处理和保护性耕作措施(免耕秸秆覆盖和耕作方式)下,土壤中有机碳及其组分的变化情况,探讨不同措施下土壤有机碳和土壤酶活性、土壤养分的关系,筛选适合当地的的农作措施。研究结果如下:(1)不同施肥处理均可提高耕层土壤有机碳含量和活性有机碳含量,其中以氮磷钾配施处理较好,各指标分别较不施肥提高15.75%、27.24%、28.05%、2.71%;免耕留茬覆盖处理下,秸秆全量覆盖下的土壤有机碳、微生物量碳、可溶性有机碳和易氧化有机碳均较其它处理高,其次是秸秆半量覆盖和传统耕翻;不同耕作方式处理的土壤有机碳和活性有机碳含量均以深松处理较高,且分别提高了 41.56%、20.34%、1.50%、5.22%。(2)不同农作措施下土壤活性有机碳占总有机碳的百分比差异较大。在施肥处理下,氮磷钾配施处理ROC/SOC的值较不施肥低,而DOC/SOC、MBC/SOC的值较不施肥高;免耕留茬覆盖下,留高茬全覆盖处理的ROC/SOC值较传统耕翻低,DOC/SOC、MBC/SOC的比值均与传统耕翻的比值差异不显着;不同耕作方式处理下的下的ROC/SOC、DOC/SOC、MBC/SOC值显着低与传统耕翻。(3)不同农作措施均能不同程度地提高土壤酶活性。施肥处理下,NPK配施下的土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性均显着高于不施肥,而脲酶活性以氮磷配施较好;免耕留茬覆盖处理下,各处理对土壤酶活性的影响均不显着,以留高茬全覆盖处理较好;耕作方式处理显着提高了土壤中蔗糖酶活性,而对过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶的影响不显着,但深松处理表现最好。(4)不同农作措施处理的土壤养分均有所提高。施肥条件下,NP、NPK配施显着提高了土壤有机质含量,施氮肥处理显着提高了碱解氮含量,而对全氮的影响不显着,单施磷肥处理显着提高了速效磷和全磷含量,单施钾肥处理下的土壤速效钾和全钾含量最高;不同耕作方式处理均能显着提高土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量,且深松对全氮、全磷、全钾的影响也比较显着;免耕留茬覆盖处理下,秸秆全量覆盖较传统耕翻显着提高了土壤有机质含量,而秸秆覆盖量、留茬高度间的差异不显着,免耕秸秆覆盖均显着提高可土壤碱解氮、速效磷、速效钾、全氮、全钾含量,而对全磷的影响不显着。(5)不同农作措施均能提高作物产量,且其中表现较好的措施分别是NPK配施、深松和留高茬全覆盖,分别较对照提高了45.16%、75.32%、56.89%,且均与其它处理间的差异显着。(6)土壤有机碳和活性有机碳组分间的相关性分析发现,在这3种农作措施下,土壤有机碳与易氧化有机碳、可溶性有机碳和微生物生物量碳均呈显着正相关关系:与土壤酶活性的相关性分析发现,施肥和免耕秸秆覆盖下,土壤有机碳和过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性问均呈显着正相关关系,而耕作方式处理下的土壤有机碳与过氧化氢酶活性不相关,但与蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性相关;与土壤养分的相关性分析表明,施肥处理的土壤有机碳和土壤碱解氮、速效钾、全氮和全钾显着相关,而与速效磷、全磷不相关;保护性耕作措施的土壤有机碳与土壤中全效养分和速效养分间均呈显着正相关关系;与产量的相关性分析发现,土壤有机碳均与产量呈现正相关关系。(7)对3种农作措施的土壤指标进行主成分分析发现,3种农作措施下的主成分累积贡献率分别为100%、99.9999%、99.9999%,对土壤指标影响较大的均为前叁个主成分,以第一主成分的影响较大,且保护性耕作措施下的贡献率要高于施肥处理。总之,对土壤有机碳组分、酶活性和养分及产量的分析得出,3种措施均能提高各指标含量,但对指标间的相关分析和主成分分析表明,不同施肥方式下以NPK配施的表现最佳;而多年的保护性耕作措施更有利于土壤的可持续发展,以留高茬全量覆盖和深松秸秆还田处理表现最佳。
许淑青[8]2008年在《不同农作方式对耕层土壤理化性质的影响》文中指出本文通过设置在陇中黄土高原半干旱区连续6a的长期定位试验,研究了不同农作方式对耕层土壤理化性质的影响,旨在结合定西的生产实际,进行保护性耕作的试验研究,寻求能够提高土壤结构稳定性及肥力的耕作模式,以减少水土流失,维持土壤的持续生产力。本试验设4个处理,即T:传统耕作;NT:免耕不覆盖;TS:传统耕作结合秸秆还田;NTS:免耕秸秆覆盖。主要研究结论如下:1 NTS、NT、TS处理对土壤团聚体的改变都有积极的作用,NTS、NT、TS处理有利于粒径>0.25mm水稳定性团聚体的形成,其中秸秆覆盖效应更明显。豌豆(P-W-P序列)和春小麦(W-P-W序列)地中,NTS、NT和TS处理粒径>0.25mm水稳定性团聚体含量较T处理高,其中NTS处理的含量最高。各处理0～5cm土层中粒径>0.25mm水稳定团聚体含量明显高于5～10cm和10～30cm土层。经过6a的免耕及秸秆覆盖保护性耕作,土壤容重相对传统耕作有不同程度降低。豌豆(P-W-P序列)和春小麦(W-P-W序列)地中土壤容重在0～5cm土层中大小依此为T>NT>TS>NTS,在5～10cm为T>TS>NT>NTS。土壤孔隙度则与容重刚好相反,在0～5cm土层,土壤总孔隙度为NTS>TS>NT>T,在5～10cm土层中为NTS>NT>TS>T,两种作物的土壤孔隙度均是NTS处理的最高。这说明免耕减小了土壤容重,同时降低了土壤总孔隙度,其中以免耕加秸秆覆盖(NTS)的效果最佳。2免耕与覆盖均能增加土壤有机碳的累积,其中免耕加秸秆覆盖效果最佳。在0～30cm土层,豌豆(P-W-P序列)与春小麦(W-P-W序列)地中土壤有机碳的含量NTS、TS、NT处理与T处理相比,均有不同程度的提高,NTS处理提高了16.92%,TS处理提高了7.80%,NT处理提高了6.81%;春小麦(W-P-W序列)地土壤中有机碳含量是NTS、TS、NT处理与T处理相比,NTS处理提高了11.98%,TS处理提高了6.93%,NT处理提高了7.25%。两种作物的NTS、TS、NT处理较T处理有机碳含量都是增加的,其中秸秆覆盖对土壤有机碳含量提高贡献最大,因此NTS处理更有利于土壤有机碳含量的增加和土壤有机碳的累积。耕作和覆盖对土壤氮素的影响与有机碳类似。不同农作方式下,0～30cm土层全磷变化范围在0.78～1.09g·kg-1之间。在0～10cm土层,豌豆(P-W-P序列)和小麦(W-P-W序列)地的土壤全磷含量为:NTS>TS>NT>T。保护性耕作土壤全磷的含量变化范围在0.82～1.09g·kg-1之间,而常规耕作的土壤全磷含量在0.80～0.90g·kg-1的范围内,施行了保护性耕作措施后土壤全磷含量得到了一定程度的提高,其中免耕加秸秆覆盖的效果最佳。豌豆(P-W-P序列)地中,保护性耕作表层土壤的全钾含量在20.26～24.52g·kg-1之间,传统耕作的范围在20.97～22.58g·kg-1之间;春小麦(W-P-W序列)地中,保护性耕作表层土壤的全钾含量在20.12～24.34g·kg-1之间,传统耕作的变化范围在21.08～21.88g·kg-1之间。可以看出保护性耕作制度下土壤钾的行为不象氮、磷一样与常规耕作有大的差异。3不同的农作方式对作物产量的影响程度不同,豌豆和春小麦的产量均为:NTS>TS>NT>T。保护性耕作方式均不同程度的促进了作物产量的增长,其中NTS处理效果最佳。
杨晶[9]2009年在《陇东黄土高原塬区玉米—小麦—大豆轮作系统各组分对保护性耕作的响应》文中研究表明黄土高原地区是世界上土壤侵蚀最严重的区域之一,耕地平均侵蚀率达每年60t/hm~2。传统耕作措施和收获方式是导致水土流失和肥力下降的重要原因之一,保护性耕作技术通过减少耕作次数和返还前茬作物秸秆,具有降低生产成本,改善土壤理化性质的功效,是实现农业可持续发展的重要举措之一。为明确保护性耕作在陇东黄土高原的实施效果,本研究自2001年起,在甘肃庆阳的定位样地,以传统耕作(t)为对照,研究观测了3个保护性耕作:传统耕作+秸秆覆盖(ts)、免耕(nt)和免耕+秸秆还田(nts)下,玉米-小麦-大豆轮作系统中作物产量、土壤水分、土壤团粒结构和碳、氮元素等组分的状况,取得以下主要结果:1.2001年至2007年间,经过叁个完整的轮作周期,十茬作物的籽粒和秸秆总产量均以ts处理下最高,分别比t处理高3.63t/hm~2(P<0.05)和2.36t/hm~2(P>0.05),nts处理次之,分别比t处理高1.62t/hm~2和0.99t/hm~2,以nt处理下产量最低,籽粒和秸秆产量分别比t处理低2.48t/hm~2(P<0.05)和1.95t/hm~2(P>0.05)。而处理实施前两年,作物产量于各处理间无显着差异,说明在当地条件下作物产量对耕作措施和秸秆覆盖的响应存在滞后现象,单一免耕不利于产量的提高。2.2001年至2007年间,3种作物的籽实和秸秆水分利用效率在不同耕作措施下均无显着差异,2个秸秆覆盖处理(ts、nts)下均高于无覆盖处理(t、nt)。3.经过七年的耕作处理,0-5cm层土壤>0.25mm水稳性团粒含量依次表现为nts(34.9%)>nt(32.3%)>t(27.4%)>ts(24.37%),免耕处理与两个耕作处理之间差异显着(p<0.05)。5-10cm层水稳性团粒百分含量则以t处理最低,ts处理最高,二者之间差异显着。免耕与秸杆覆盖对提高土壤水稳性团粒含量作用有显着作用。4.2007年,nts下0-10cm土壤全碳含量显着高于t处理(P<0.05),免耕和秸秆覆盖对土壤有机碳含量的增加有显着影响,在ts、nt和nts处理下分别比t显着提高13.1%11.5%和36.1%,易氧化有机碳含量依次表现为nts(7.72g/kg)>nt(6.50g/kg)>ts(6.49g/kg)>t(5.59g/kg),其中,nts处理与其它3个处理间差异显着(P<0.05)。土壤碳库管理指数在ts、nt和nts处理下分别比t处理提高12.6%、20.1%、46.6%,说明免耕和秸秆覆盖均有利于碳库管理指数的提高。与7年前相比,土壤有机碳在全碳中所占比例在t处理中降低了1.2%,在ts、nt和nts处理下则分别提高3.1%,2.7%和18.2%。5.2007年,土壤0-10cm全氮含量在ts、nt和nts处理下分别比t处理提高9.6%、3.6%和26.5%(P<0.05),4个处理下比2001年分别提高15.4%,30%,16.2%和49.5%,而土壤矿化氮在各处理之间均无显着差异(P>0.05)。秸秆还田为土壤提供了额外的有机氮源,提高了氮素循环利用率。6.土壤0-10cm碳/氮比(C/N)在t、ts、nt和nts处理下分别较实施前的2007年降低12.75%,15.97%,6.87%和24.16%,秸杆覆盖作用显着。以上结果为在黄土高原地区推广实施保护性耕作,提高资源利用效率和促进农业可持续发展提供了理论指导。
赵睿宇[10]2017年在《地表覆盖对毛竹林土壤有机碳及酶活性的影响》文中研究说明为探究不同地表覆盖措施对毛竹林样地土壤总有机碳、土壤活性有机碳、土壤酶活性以及土壤营养成分的影响,以浙江省台州市黄岩区覆盖1年翻耕、覆盖2年翻耕、覆盖2年未翻耕山地毛竹林地为研究对象,并选取毗邻自然生长的毛竹林为对照,采用野外样地调查以及室内实验分析的方法,对不同处理样地的0~50 cm内各土层土壤有机碳含量、土壤活性有机碳含量、土壤酶及土壤养分进行了比较分析,研究不同覆盖年限和耕作措施对土壤有机碳、活性有机碳、土壤酶及土壤养分的影响。研究结果阐明了覆盖经营改善毛竹林土壤质量的机理,同时为维持竹林可持续经营提供了科学依据。主要研究结果如下:1、不同年限覆盖对毛竹林土壤有机碳、土壤活性有机碳含量的影响(1)相比于对照样地,覆盖1年毛竹林样地的土壤总有机碳、土壤轻组有机质、土壤易氧化碳含量分别增加11.2%~74.2%,31.7%~196.9%,5.0%~79.6%;覆盖2年毛竹林样地的土壤总有机碳、土壤轻组有机质、土壤易氧化碳含量增幅分别为22.2%~90.8%,36.7%~238.5%,21.9%~97.5%。(2)对照样地土壤总有机碳中水溶性有机碳所占的比例高于覆盖处理的毛竹林地。而在不同处理下,土壤总有机碳中易氧化碳所占的比例则表现为随着土层深度的加深而呈现下降的趋势。(3)叁种处理下,土壤总有机碳含量与各个土壤活性有机碳含量均呈现出较高的相关性,且土壤总有机碳和各个活性有机碳与土壤养分之间的相关性均达到显着(p<0.05)或极显着(p<0.01)水平。2、不同耕作措施对地表覆盖毛竹林地土壤有机碳、土壤活性有机碳的影响(1)与对照样地相比,覆盖2年未翻耕处理和覆盖2年翻耕处理后,0~50 cm各土层土壤总有机碳含量分别增加了8.7%~43.8%和22.2%~90.8%;土壤轻组有机质含量分别增加了13.2%~111.0%和36.7%~238.5%;覆盖2年翻耕处理下0~50cm各土层土壤易氧化碳含量增加了21.9%~97.5%,而覆盖2年未翻耕处理下0~20 cm土层中土壤易氧化碳含量增加了60.4%,47.5%。(2)对照样地土壤总有机碳中水溶性有机碳所占的比例高于覆盖两年处理的毛竹林地,而总有机碳中易氧化碳所占的比率表现为0~20 cm土层覆盖2年未翻耕>覆盖2年翻耕>对照样地,20~50 cm土层对照样地>覆盖2年翻耕>覆盖2年未翻耕。(3)叁种处理下土壤各活性有机碳与土壤总有机碳之间的相关性较高,翻耕处理下的土壤轻组有机质和易氧化碳与总有机碳之间的相关系数都是最高的。3、不同年限覆盖对毛竹林地土壤酶活性、土壤养分的影响(1)随着覆盖年限的增加,多酚氧化酶和过氧化物酶活性有所下降,并随着土层深度的加深而逐渐减小;脲酶和蔗糖酶活性有所提高,且在10~20 cm土层达到最高,覆盖样地各土层脲酶和蔗糖酶的活性均高于对照样地。(2)随着覆盖年限的增长,各个土壤养分含量均有所增加,其中有效磷和速效钾含量急剧增长;覆盖翻耕处理样地的各个土壤养分指标含量在10~20 cm土层处达到最高。(3)土壤酶和土壤养分之间存在一定的相关性。其中,多酚氧化酶和土壤全氮、有效磷、速效钾等元素都呈现负相关关系;脲酶和蔗糖酶与土壤各养分之间存在明显的正相关性。4、不同耕作措施对毛竹林地土壤酶活性、土壤养分的影响(1)与对照样地相比,经过覆盖处理后土壤多酚氧化酶和过氧化物酶活性有所降低,但土壤脲酶和蔗糖酶的活性则显着增加。(2)覆盖翻耕处理下的各个土壤养分含量都是先增加后降低,并在10~20 cm处达到最高。翻耕与未翻耕处理,浅层土壤养分含量差异显着,覆盖处理均会在一定程度上增加土壤养分的含量。(3)土壤酶和土壤养分之间存在一定的相关性,脲酶和蔗糖酶与土壤各养分指标之间存在极显着正相关关系;多酚氧化酶和土壤养分之间都呈现负相关关系;而过氧化物酶与速效钾和交换性钙之间存在负相关关系,和其他的土壤养分之间相关性不显着。
参考文献：
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[2]. 农田管理对土壤碳储量的影响及模拟研究[D]. 金琳. 中国农业科学院. 2008
[3]. 耕作方式对旱地冬小麦土壤有机碳转化及水分利用影响[D]. 王健波. 中国农业科学院. 2014
[4]. 旱地秸秆覆盖免耕对土壤有机碳的影响[D]. 逄蕾. 甘肃农业大学. 2004
[5]. 小麦—玉米免耕轮作对土壤有机碳、无机碳与微生物量碳含量的影响[J]. 董博, 曾骏, 张东伟, 郭天文, 包兴国. 土壤通报. 2013
[6]. 基于多尺度分析的黄土高原保护性耕作系统下作物产量、土壤碳库与经济效益研究[D]. 李舟. 兰州大学. 2018
[7]. 阴山北麓土壤有机碳对不同农作措施的响应机制[D]. 李晓婷. 内蒙古农业大学. 2017
[8]. 不同农作方式对耕层土壤理化性质的影响[D]. 许淑青. 甘肃农业大学. 2008
[9]. 陇东黄土高原塬区玉米—小麦—大豆轮作系统各组分对保护性耕作的响应[D]. 杨晶. 兰州大学. 2009
[10]. 地表覆盖对毛竹林土壤有机碳及酶活性的影响[D]. 赵睿宇. 中国林业科学研究院. 2017
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