秸稈覆蓋及免耕對黃土高原旱作農田土壤呼吸的影響.pdf

1、黃土高原是推廣保護性耕作以保持水土、固碳減排、維護農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要區(qū)域之一，但實施秸稈覆蓋及免耕對旱作條件下生農田土壤呼吸的影響及機制尚不清晰。本研究于2014~2016年采用LI-8150多通道土壤碳通量測量系統(tǒng)對黃土高原典型保護性耕作農田的土壤呼吸進行了連續(xù)定位觀測，以探討秸稈覆蓋及免耕對土壤呼吸動態(tài)的影響。結果對于揭示保護性耕作對農田土壤呼吸動態(tài)的影響，指導保護性耕作措施推廣應用具有積極的意義。研究獲得以下主要結果：
　

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個處理土壤呼吸數據，分析土壤干濕交替對不同耕作措施下農田土壤呼吸的影響。結果表明，土壤干濕交替過程中，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）土壤呼吸動態(tài)變化與無秸稈覆蓋處理（NT和T）具有明顯差異。干旱階段土壤呼吸與土壤溫度呈負相關、與土壤水分呈正相關關系，濕潤階段均相反，秸稈覆蓋及免耕條件下土壤呼吸對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個處理土壤呼吸數據，分析作

4、物生長季保護性耕作措施對土壤呼吸動態(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控，NTS和NTSW受土壤溫度和土壤濕度的共同調控。
　　（3）選取2015年12月~2016年3月NT、NTS、NTSW和TS等4個處理土壤呼吸數據，分析作物非生長季

6、保護性耕作措施對凍融條件下土壤呼吸動態(tài)的影響。在非生長季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%。非生長季土壤呼吸受溫度影響大于生長季，溫度調控的水分物態(tài)變化導致的凍融循環(huán)現象對土壤呼吸也有重要影響。NT、NTS、NTSW和TS處理分別經歷了20、10、11、15次凍融循環(huán)事件，凍融循環(huán)時期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%；而封凍時期Q10值分別為57.40、9.91、9.39和

8、24.89，大于凍融循環(huán)時期，并且NT和TS處理下Q10值遠高于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、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。秸稈覆蓋及免耕對生長季和非生長季土壤溫度和土壤含水量影響相似，但對土壤呼吸影響不同：全年土壤呼吸表現為NTSW>TS>NTS>NT，土壤呼吸在生長季隨秸稈覆蓋量的增加而增加，NTSW處理下