秸稈覆蓋及免耕對(duì)黃土高原旱作農(nóng)田土壤呼吸的影響.pdf

1、黃土高原是推廣保護(hù)性耕作以保持水土、固碳減排、維護(hù)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要區(qū)域之一，但實(shí)施秸稈覆蓋及免耕對(duì)旱作條件下生農(nóng)田土壤呼吸的影響及機(jī)制尚不清晰。本研究于2014~2016年采用LI-8150多通道土壤碳通量測(cè)量系統(tǒng)對(duì)黃土高原典型保護(hù)性耕作農(nóng)田的土壤呼吸進(jìn)行了連續(xù)定位觀測(cè)，以探討秸稈覆蓋及免耕對(duì)土壤呼吸動(dòng)態(tài)的影響。結(jié)果對(duì)于揭示保護(hù)性耕作對(duì)農(nóng)田土壤呼吸動(dòng)態(tài)的影響，指導(dǎo)保護(hù)性耕作措施推廣應(yīng)用具有積極的意義。研究獲得以下主要結(jié)果：
　

2、?。?）選取2014年7月~8月傳統(tǒng)耕作（T）、傳統(tǒng)耕作加半量前茬秸稈覆蓋（TS）、免耕（NT）和免耕加半量前茬秸稈覆蓋（NTS）4個(gè)處理土壤呼吸數(shù)據(jù)，分析土壤干濕交替對(duì)不同耕作措施下農(nóng)田土壤呼吸的影響。結(jié)果表明，土壤干濕交替過(guò)程中，T、TS、NT和NTS處理下干旱階段土壤呼吸日平均速率分別為2.16、3.56、2.26和2.45μmol CO2m-2·s-1，濕潤(rùn)階段變?yōu)?.09、5.31、2.80和3.56μmol CO2m-2·s

3、-1。干濕交替瞬間秸稈覆蓋處理（TS和NTS）土壤呼吸動(dòng)態(tài)變化與無(wú)秸稈覆蓋處理（NT和T）具有明顯差異。干旱階段土壤呼吸與土壤溫度呈負(fù)相關(guān)、與土壤水分呈正相關(guān)關(guān)系，濕潤(rùn)階段均相反，秸稈覆蓋及免耕條件下土壤呼吸對(duì)土壤溫度和水分的敏感性降低。
　?。?）選取2016年3月~2016年9月，免耕（NT）、免耕加半量前茬秸稈覆蓋（NTS）、免耕加全量前茬秸稈覆蓋（NTSW）和傳統(tǒng)耕作加半量前茬秸稈覆蓋（TS）等4個(gè)處理土壤呼吸數(shù)據(jù)，分析作

4、物生長(zhǎng)季保護(hù)性耕作措施對(duì)土壤呼吸動(dòng)態(tài)的影響。NT、NTS、NTSW和TS處理平均土壤呼吸速率分別為3.16、4.37、4.63和4.46μmol CO2m-2·s-1；平均土壤呼吸溫度敏感性（Q10）值為2.05~2.38，在全量覆蓋秸稈處理（NTSW）下最低；平均土壤溫度分別為20.74、18.63、19.93和20.44℃，平均土壤體積含水量分別為23.71％、23.84%、25.78%和21.41%，免耕加秸稈覆蓋處理（NTS和N

5、TSW）抑制溫度波動(dòng)和保水效果顯著（p<0.001）。免耕處理下土壤呼吸隨著秸稈覆蓋量的增加而顯著增加；相同秸稈覆蓋量下，免耕處理下土壤呼吸高于傳統(tǒng)耕作，生長(zhǎng)季土壤溫度和土壤濕度共能解釋59%~70%的土壤呼吸變化，其中土壤含水量較低的NT和TS主要受到土壤溫度的調(diào)控，NTS和NTSW受土壤溫度和土壤濕度的共同調(diào)控。
　?。?）選取2015年12月~2016年3月NT、NTS、NTSW和TS等4個(gè)處理土壤呼吸數(shù)據(jù)，分析作物非生長(zhǎng)季

6、保護(hù)性耕作措施對(duì)凍融條件下土壤呼吸動(dòng)態(tài)的影響。在非生長(zhǎng)季NT、NTS、NTSW和TS處理平均土壤呼吸速率分別為0.26、0.36、0.30和0.40μmol CO2m-2·s-1，分別占全年土壤呼吸的7.49%、7.50%、5.99%和8.11%，平均Q10值分別為3.88、3.80、3.00和5.38，傳統(tǒng)耕作處理（TS）下土壤呼吸和Q10值均最大；平均土壤溫度分別為-0.92℃、-0.04℃、-0.30℃和-0.84℃，平均土壤體積

7、含水量分別為21.14%、22.43%、18.08%和22.72%。非生長(zhǎng)季土壤呼吸受溫度影響大于生長(zhǎng)季，溫度調(diào)控的水分物態(tài)變化導(dǎo)致的凍融循環(huán)現(xiàn)象對(duì)土壤呼吸也有重要影響。NT、NTS、NTSW和TS處理分別經(jīng)歷了20、10、11、15次凍融循環(huán)事件，凍融循環(huán)時(shí)期Q10值分別為4.89、7.19、4.08和6.43，分別占全年土壤呼吸的1.27%、0.45%、0.35%和0.97%；而封凍時(shí)期Q10值分別為57.40、9.91、9.39和

8、24.89，大于凍融循環(huán)時(shí)期，并且NT和TS處理下Q10值遠(yuǎn)高于NTS和NTSW。
　　綜上所述，免耕加秸稈覆蓋處理（NTS和NTSW）抑制溫度波動(dòng)、保水效果顯著，并降低了土壤呼吸的溫度敏感性，使得相同秸稈覆蓋量下NTS處理土壤呼吸低于TS處理。秸稈覆蓋及免耕對(duì)生長(zhǎng)季和非生長(zhǎng)季土壤溫度和土壤含水量影響相似，但對(duì)土壤呼吸影響不同：全年土壤呼吸表現(xiàn)為NTSW>TS>NTS>NT，土壤呼吸在生長(zhǎng)季隨秸稈覆蓋量的增加而增加，NTSW處理下