两种轮作模式下秸秆还田对土壤呼吸及其温度敏感性的影响

分类： 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间： 2017-11-10 合作期刊: 《中国生态农业学报》

丁瑞霞 王维钰 张 青

摘要： 通过分析不同作物轮作模式下秸秆还田对土壤呼吸及其温度敏感性的影响, 为深入探究关中地区农田生 态系统碳循环提供理论依据。试验设置于陕西省杨凌地区, 在2012 年10 月至2014 年9 月期间以冬小麦-夏玉米轮作模式和冬小麦-夏大豆轮作模式作为研究对象, 分别设置秸秆还田(SM)和秸秆不还田(NS)两个处理, 测定分析不同处理下土壤呼吸、土壤温度及土壤含水量的变化趋势和差异, 并估算土壤呼吸的温度敏感性(Q10)。结果表明: 土壤呼吸存在明显的季节变化, 在作物生育期大部分时间内, SM 处理的土壤呼吸速率均显著高于NS处理(P夏大豆>冬小麦, 土壤呼吸总量表现为冬小麦>夏玉米>夏大豆、冬小麦-夏玉米轮作>冬小麦-夏大豆轮作。冬小麦-夏玉米轮作与冬小麦-大豆轮作的土壤温度间存在差异; 其中, 在冬小麦生育前期, 冬小麦-夏玉米轮作的土壤温度显著高于冬小麦-大豆轮作; 第2 季夏玉米生育期内5 cm 深度的土壤温度显著低于同季的夏大豆; 相比NS 处理, SM 处理能提高冬季土壤的温度, 并降低春季和夏季的土壤温度; 在高温少雨的时期内, SM 处理能够提高0~30 cm 土壤的平均含水量, 不同的前茬作物引起两种轮作模式中冬小麦耕作层土壤含水量间明显的差异，夏玉米耕作层土壤含水量显著高于夏大豆。相关分析表明, 土壤呼吸与5 cm 和10 cm 土壤温度均存在极显著的正相关性, 且与5 cm 土壤温度的相关性更好; 但土壤呼吸与0~30 cm 的土壤平均含水量无显著相关性。5 cm 和10 cm 土壤温度变化能够分别解释土壤呼吸变化的64.6%~67.3%和51.5%~59.6%。整个研究周期内, 温度敏感性(Q10)为1.70~2.01, 冬小麦-夏玉米轮作的温度敏感性显著高于冬小麦-大豆轮作, 且同一轮作模式下SM 处理的温度敏感性显著低于NS 处理。因此, 秸秆还田能够提高农田的土壤呼吸作用, 降低土壤呼吸的温度敏感性, 同时能够调节土壤的水热状况。

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