养分管理与耕作措施对旱地土壤碳消长过程影响的研究

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1、摘要随着全球温室气体浓度的升高，陆地生态系统碳循环备受人们关注，成为当前全球科学研究的热点问题。研究影响土壤碳消长过程及其相互关系的各种因素，对正确评价农业措施在农田生态系统碳源汇的作用及其在全球气候变化中所扮演的角色具有重要意义。本试验设在中国北方半湿润偏旱区山西寿阳试验基地，通过田间试验研究不同养分管理和耕作措施下与碳消长相关的土壤有机碳、土壤呼吸、微生物区系的动态变化及其相互关系，主要的环境因素(土壤含水量、土壤温度、降雨量等)对土壤有机碳及土壤呼吸速率的影响，揭示旱地农田生态系统养分管理和耕作措施下土壤碳消长过程变化规律及其对碳汇源的

2、贡献。本研究得出的主要结论有：1．土壤呼吸具有明显的季节性变化特点，与温度的季节变化趋势一致，冬春季较低，土壤呼吸速率达到最低点(391COrCmg／m2／d)：盛夏秋初较高，土壤呼吸速率达到最大值(1570C02．Cmg／m2／d)。土壤呼吸速率与土壤含水量(0-10em)在作物生育期呈负线性相关关系，在休闲期呈正相关。土壤呼吸速率与土壤温度(0-5cm、O-lOem)呈指数相关关系。2．不同养分管理与耕作措施对年土壤呼吸总量影响不同，最大秸秆施入量处理的土壤年呼吸量为最大(2571C02．Ckg／ha／y)，各种耕作方式下土壤呼吸量由高到

3、底的顺序依次为：少耕(2146C02-Ckg／ha／y)>免耕(1983C02Ckg／ha／y)>传统耕作(1977c02-ckWha／y)，生育期的土壤呼吸总量占土壤年呼吸量的7096以上。3．土壤微生物区系数量与土壤呼吸速率的变化趋势基本一致，尤其是细菌与放线菌数量与土壤呼吸速率呈显著的线性相关。4．由相对的土壤碳平衡角度分析：最大秸秆(2578kgC／ha)、最大牛粪(3709kgCpaa)与化肥N平衡配施处理的土壤碳增汇作用较强；少耕(3631kgC／ha)与免耕(2465kgC／ha)为土壤碳增汇，传统耕作为土壤碳源(．902kgC

4、／ha)。5．长期采取合理施肥及少免耕可以显著提高作物产量，施肥处理作物产量的增加幅度为30．1％-127．7％，其中化肥N、秸秆、牛粪合理配施(处理9)的效果更好(7791kg／ha)；少免耕耕作相对于传统耕作而言产量增加了7．2％．11．7％。本研究的创新点主要是揭示了长期早地农田生态系统养分管理和耕作措施碳消长规律及其对碳汇源贡献的作用，为旱地农田土壤碳管理提出了科学依据。关键词：长期试验，早地，耕作，养分管理，土壤呼吸，土壤碳AbstractWiththeincreaseoftheconcentrationofatmosphericg

5、reenhousegases，carbonchangeintheterrestrialecosystemhasbeenpaidgreatattention，becomingahottopicinglobalresearchcurrently．TheunderstandingofthechangesinsoilcarbonprecessesandtheirrelationswillhelpUSevaluatetheroleofagriculturalpractices鹪carbonsinks／sourcesinagroecosystemsand

6、theimpactsofthesepracticesonclimatechange．TheexperimentswereconductedinShouyangofShanxiprovince，thedrysemi-humidarea，todeterminethechangesincropyields，soilorganiccarbon，soilrespirationandsoilmicrofloraunderthedifferentnutrientmanagementandtillagepractices．Thoughanalyzingsoi

7、lcarbonchangerelatedprocesses，theirrelationsandthemajorinfluencefactors(such鹊soilmoisture，soiltemperatureandrainfall)．硼1estudyexploredthesoilcarbondynamicsaffectedbynutrientmanagementandfillagepracticesinthedrylandagroeeosystemandtheircontributionstOsoilcarbonsinks／sources．

8、Thepaperdrawstheconclusionsasfollows．1．Soilrespirationinthemaizefieldshowedasignif