玉米秸秆还田对农田黑土co_2排放及碳氮组分的影响

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1、密级:硕士学位论文玉米秸秆还田对农田黑土CO2排放及碳氮组分的影响作者姓名：刘四义指导教师:张晓平研究员中国科学院东北地理与农业生态研究所杨学明研究员GreenhouseandProcessingCropsResearchCentre,AgricultureandAgri-FoodCanada学位类别:理学硕士学科专业:环境科学研究所:中国科学院东北地理与农业生态研究所2015年6月EffectsofReturningMaizeStrawtoFieldonCO2efflux,carbonandnitrogenfractionin

2、farmlandblacksoilByLiuSiyiSupervisedby:ZhangXiaoping,ProfessorYangXueming,AdjunctProfessorADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofScienceNortheastInstituteofGeographyandAgroecology,Chine

3、seAcademyofSciencesJune,2015声明秉承研究所严谨的学风与优良的科学道德，本人声明文中除了特别加以标注和致谢的内容外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，不包含本人或他人已申请学位或其他用途使用过的成果。与本人合作的同志对本研究做出的贡献均已在论文中予以明确说明并表示了致谢。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：_____________________日期：_____________________保护知识产权声明本人完全了解东北地理与农业生态研究所关于对研究生在研究所

4、攻读学位其间撰写的论文知识产权保护的规定。本人撰写的论文是在导师具体指导下，并得到相关研究经费支持下完成的。其数据和研究成果归属于导师和作者本人，知识产权单位属东北地理与农业生态研究所。本人保证毕业后，以本论文数据和资料发表论文或使用论文工作成果时署名第一单位仍然为东北地理与农业生态研究所。研究所有权保留学位论文及其电子版；研究所可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：__________导师签名：______________日期：_________

5、_摘要摘要秸秆还田后作物残体的分解转化是农田生态系统碳循环及养分周转平衡的一个至关重要环节。探明秸秆在土壤中的分解转化特征及其影响因素不仅对全球变暖背景下的土壤固碳研究具有重要意义，也可以为秸秆还田下的土壤养分管理提供参考依据。本文通过室内培养试验研究了不同部位玉米秸秆的化学性质（C/N、木质素含量）和土壤质地对黑土区土壤CO2排放和微生物量的影响；并基于秸秆还田的野外控制实验，研究了常规育种下两个玉米品种（先玉335和良玉99）秸秆在不同还田方式（覆盖地表、填埋入土）下的分解情况及其对农田黑土碳氮组分、CO2排放的影响。室内培

6、养实验发现：不同植株部位玉米秸秆的C/N、木质素含量等有较大差异，其分解的难易程度也不同。玉米根和茎顶部秸秆具有较高的C/N或木质素含量，相对较难分解，还田后其CO2排放、激发效应和微生物量均显著小于茎下部和叶。秸秆的木质素和氮含量均会对它的分解和CO2排放产生影响。木质素/N比木质素含量、C/N等更好地说明秸秆分解和CO2排放的差异。除玉米叶外，添加秸秆其他部位的黏壤土在培养期间的CO2排放速率、CO2累积排放量和激发效应均显著大于对应的砂壤土。黏粒保护的作用不是两种土壤中秸秆分解差异的主要原因，土壤中的有效氮等营养物质可能是

7、植物残体分解的限制因素。砂壤土中微生物量增加的幅度比黏壤土中微生物量增加的幅度大，而总溶解性氮含量小于黏壤土。与黏壤土相比，在砂壤土中实施秸秆还田更有利于土壤碳固存、微生物量保持和氮保存。野外控制实验显示：常规育种下不同品种玉米秸秆的化学组成存在明显差异，在黑土中分解的难易程度和固碳效果也不同。先玉335玉米秸秆具有较高C/N、aryl类碳含量和较低的N-alkyl和carbonyl类碳含量，相对较难分解，具有比良玉99秸秆更高的残留率和固碳量。所以，可以考虑通过选择或者培育合适玉米品种来提高玉米秸秆还田的固碳效果。还田方式对土

8、壤水热条件、秸秆分解、土壤碳氮组分等均有十分显著的影响。覆盖还田条件下玉米秸秆的分解速率较慢，具有比翻埋还田下秸秆更高的残留率、C/N和更低的含氮量。秸秆覆盖还田还促进了原有土壤有机碳的分解、影响了土壤的碳氮组分。覆盖还田下的土壤有机碳、全氮、MBC、TDN含量