免耕秸秆覆盖对旱作农田土壤呼吸和碳平衡的影响

《免耕秸秆覆盖对旱作农田土壤呼吸和碳平衡的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2免耕秸秆覆盖对旱作农田土壤呼吸和碳平衡的影响1.2免耕秸秆覆盖对土壤呼吸的影响土壤呼吸（soilrespiration）是指土壤释放CO2的过程，严格意义上讲是指未扰动土壤中产生的CO2所有代谢作用，包括三个生物学过程（即土壤微生物呼吸、根系呼吸和土壤动物呼吸）和一个非生物学过程，即含碳矿物质的化学氧化过程(SinghandGupat)，这是陆地生态系统碳循环的一个重要组成部分，是碳素由陆地生态系统进入大气的最主要途径，是生态系统碳素循环的主要过程之一。土壤呼吸作为一个复杂的生物学过程，受到诸多因素的影响，如土壤温度、湿度、PH值、土壤生物、风速

2、、施肥等使得土壤呼吸一方面具有某种规律，另一方面又表现不规则的变化，显示了相当的复杂性。土壤温度和湿度是影响农田土壤呼吸的主要因素，这是因为土壤生物(主要是土壤微生物)的活动主要受这两个环境因子的影响。土壤呼吸与气温、土壤温度之间存在着显著的相关关系。土壤呼吸与土壤含水量之间相关性较差或无相关关系，可见土壤含水量在一定的条件下才明显地参与作用。此外还有植被类型及地表覆盖、土壤活性有机碳含量、落物数量和质量、土地利用、土壤的孔隙度、大气CO2浓度和大气沉降、风速和土壤污染等因素。在诸多因素共同影响下，不同农田类型土壤呼吸量不同，即使是相同农田类型也会

3、因所处气候带的差异而不同。土壤呼吸不仅有明显的季节变化，在一天之内土壤呼吸量也会出现波动，因此土壤呼吸具有极其强烈的时空变异性。许多研究表明，免耕可减少土壤呼吸[15～17]。农田生态系统CO2主要来源于土壤及地表植被的呼吸作用。秸秆覆盖对土壤呼吸的影响十分显著。近年来的研究结果认为非免耕模式下秸秆还田会增加温室气体的排放[29～31]，如CO[32]2、CH4等。Humberto等研究表明，在10年内秸秆覆盖使土层的有机碳含量增加了33%左右，2/3左右的秸秆碳都没有转化成土壤有机碳，大部分以CO[33]2和CH4的形式损失。Bossio等发现，

4、覆盖秸秆水稻田释放的甲烷是焚烧的水稻田块的5倍。秸秆还田对CO2排放的影响国内得出了比较一致的结论，有机物料和根茬较多的高产田土壤呼吸也高，并且土壤[34～40][41]呼吸随秸秆量的增减而增减。尹春梅等通过对冬闲稻田研究表明：稻草覆盖主要通过两个途径影响冬闲稻田的CO2通量：一是稻草覆盖对土壤温度有正效应,使稻2田生态系统CO2排放量显著增加，试验期间覆盖处理平均净排放CO21.99g/m·d，而2对照处理平均净吸收CO22.68g/m·d，两者差异达极显著水平(P<0.01)；二是稻草覆盖使田间杂草的生物量及其吸收的光合有效辐射显著减少,导致覆

5、盖处理白天CO2排放量提高。稻草覆盖处理土壤表层(0～15cm)相对含水量比无覆盖处理提高了9%以上，但未对CO2通量的变化产生显著影响。秸秆覆盖量过大时会造成作物根部呼吸减弱，有害气体增加，不利于作物的正常生长。某些作物秸秆产生他感化合物抑制杂草的同时，也能对所覆盖作物产生抑制[42～44]。但也有研究表明,保护性耕作可以减少[45～47]土壤有机碳的损失，增强碳汇，加以秸秆覆盖更能持续地减少CO2的排放，这些研究忽略了实施农业耕作及管理过程中，制造和运输农田物资耗能所产生的碳释放内蒙古农业大学硕士学位论文3量及人类活动所产生的CO2对温室气体的

6、贡献。美国橡树岭国家实验室(OakRidgeNationalLaboratory)West等[48～51]将农田投入换算成能量，折算出各项农田投入造成的碳释放系数，提出了相对净碳累积方程，用以衡量新耕作措施下农田生态系统对大气CO2排放的贡献。1.3免耕秸秆覆盖对土壤有机碳库的影响土壤有机碳库是土地自然属性中的重要部分，土壤有机碳含量常被认为是评价农田土壤质量的一个重要指标，土壤有机碳的大量损失可造成土壤退化以及降低农田利用的可持续性。所以土壤有机碳含量与土地耕作方式密切相关。国内外对免耕和秸秆覆盖的研究历史较长，大量研究证明，秸秆覆盖可以提高土壤

7、肥力，抑制蒸发、改善土壤水分条件，提高作物产量等[52～57]。免耕秸秆覆盖可以有效调节土壤水、肥、气、热，提高土壤孔隙度、提高水分渗透率、增加土壤水稳性团聚体含量、提高土壤有效养分（N、P、K等）、提高土壤微生物生物量、增强各种土壤酶的活性，可以显著提高土壤有机质含量、同时还可以有效降低各种重金属对土壤的污染[58]。宋明伟等[59]通过在甘肃中部干旱半干旱农业区进行6年的田间定位试验，结果表明，免耕+秸秆覆盖处理在0～30cm土层中，土壤有机碳含量比传统耕作增加了5.09%。李利利等[60]研究证明地表麦秸覆盖可以显著增加地上部小麦生物量和子粒

8、产量，对0～40cm土层的无机碳含量和分布无显著影响，0～10cm土层间的有机碳含量显著高于30～40cm土层的有机碳含量