寒地旱作秸稈還田腐解規(guī)律及土壤CO2排放的研究.pdf

1、土壤呼吸是全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，是全球氣候變化的關(guān)鍵生態(tài)過(guò)程，而陸地生態(tài)系統(tǒng)中農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)占有重要的地位。秸稈還田后可有效減少農(nóng)田秸稈露天焚燒，并且秸稈腐解后大量營(yíng)養(yǎng)元素可釋放到土壤中，維持土壤養(yǎng)分平衡，同時(shí)秸稈還田對(duì)農(nóng)田固碳減排起著積極作用，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)的發(fā)展。本試驗(yàn)針對(duì)東北寒地旱作農(nóng)田生態(tài)條件，采用尼龍網(wǎng)袋法研究了還田秸稈埋入壟行和覆蓋地表兩種處理方式下，大豆和玉米秸稈還田后的腐解規(guī)律及其養(yǎng)分的釋放特征，并以大豆-玉米

2、-玉米輪作農(nóng)田為研究對(duì)象，設(shè)置了五種耕作措施（覆蓋少耕、覆蓋免耕、留茬少耕、留茬免耕和翻耕），采用靜態(tài)箱法研究了五種耕作措施下玉米農(nóng)田土壤CO2排放的季節(jié)規(guī)律，分析了溫度、水分、秸稈覆蓋對(duì)土壤CO2排放的影響，估算了各耕作措施下的農(nóng)田歸還碳量與土壤CO2排放碳的差值。結(jié)果表明:
　　還田的大豆和玉米秸稈腐解率變化規(guī)律均表現(xiàn)為還田第一年腐解最快，腐解率可達(dá)38.31％～60.63％，第二年腐解率達(dá)65.81％～86.27％，第三年腐

3、解率達(dá)81.96％～92.67％，秸稈還田第一年中，以5月至8月腐解最快，第二年月份間沒(méi)表現(xiàn)出規(guī)律性。
　　埋入壟行方式的大豆秸稈還田第一年、第二年、第三年腐解率分別較覆蓋地表方式高25.82％、20.46％、9.50％;埋入壟行方式的玉米秸稈還田第一年、第二年、第三年腐解率分別較覆蓋地表方式高22.10％、22.83％、9.74％。
　　還田大豆和玉米秸稈中營(yíng)養(yǎng)元素釋放率大小均為:K＞C＞P＞N;秸稈還田一年后，大豆秸稈埋

4、入壟行和覆蓋地表處理C、N、P、K累積釋放量分別為66.43％和58.31％、32.64％和30.32％、48.36％和41.67％、89.72％和72.06％;玉米秸稈埋入壟行和覆蓋地表處理C、N、P、K釋放量分別為57.57％和36.87％、44.04％和23.56％、68.86％和47.05％、95.06％和80.43％。還田秸稈經(jīng)三年腐解后，大豆秸稈埋入壟行和覆蓋地表處理C、N、P、K累積釋放量分別為92.44％和83.16％、

5、87.40％和77.66％、93.49％和87.52％、99.07％和94.48％;玉米秸稈埋入壟行和覆蓋地表處理C、N、P、K累積釋放量分別為91.39％和82.06％、89.43％和76.82％、92.87％和83.32％、99.13％和96.64％。大豆秸稈中纖維素分解率高于半纖維素、木質(zhì)素，而玉米的半纖維素分解率高于纖維、木質(zhì)素;大豆秸稈和玉米秸稈中木質(zhì)素含量都有一個(gè)先增加后減少的過(guò)程，三年腐解后大豆秸稈木質(zhì)素分解率高于玉米秸稈

6、。秸稈還田一年后，大豆和玉米秸稈纖維素、半纖維、木質(zhì)素分解率分別達(dá)到45.98％～71.55％、50.12％～73.76％、15.78％～35.55％。經(jīng)三年腐解后大豆和玉米秸稈纖維素、半纖維、木質(zhì)素分解率分別達(dá)到82.32％～95.42％、85.85％～94.91％、60.57％～91.38％。
　　五種耕作處理的土壤CO2排放受季節(jié)變化明顯，CO2通量的最小值出現(xiàn)在觀測(cè)初期(4月)和觀測(cè)末期（11月），在夏季（6、7、8月）C

7、O2排放通量在2a中都是處于較高的水平。2a平均的土壤CO2排放最大通量和2a平均的土壤CO2排放平均通量大小順序均為:NTS＞MTS＞CT＞MT＞NT，秸稈還田可以明顯增加土壤CO2排放。
　　土壤CO2排放通量與土壤溫度指數(shù)方程、二次方程模擬效果良好。土層溫度與土壤CO2排放通量擬合后R2大小為:20cm＞15cm＞10cm＞5cm，說(shuō)明土壤20cm的溫度能夠更好的解釋溫度與土壤CO2排放通量的關(guān)系，指數(shù)方程擬合效果較二次方程

8、好。試驗(yàn)中表層土壤(5cm)體積含水量與各處理CO2排放通量相關(guān)性分析的結(jié)果顯示，MTS、NTS和CT的CO2排放通量與表層土壤水分關(guān)系顯著，但MT和NT處理的CO2排放通量與表層土壤水分關(guān)系不顯著。
　　兩年試驗(yàn)，秸稈覆蓋少耕和覆蓋免耕處理的還田碳較土壤CO2排放碳量分別多4495kgC·hm-2和4093kg C·hm-2，留茬少耕、留茬免耕和翻耕處理的還田碳較土壤CO2排放碳量分別少801kg C·hm-2、611kg C·