秸稈還田下減施氮肥對麥田碳、氮、水利用及生態(tài)服務價值的影響

【摘要】：針對中原經(jīng)濟區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中水資源短缺、氮肥用量大、農(nóng)業(yè)秸稈循環(huán)利用率低、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力弱等突出問題。通過秸稈直接還田、過腹還田(牛糞)、發(fā)酵后還田(沼液)3種方式替代部分氮肥還田處理(氮肥減量10%或15%),并對各處理小麥不同生育期土壤的理化生特性與小麥的生理、生態(tài)特性及產(chǎn)量進行測定,在此基礎上研究了三種秸稈還田方式和減量施肥對小麥田土壤碳儲量、產(chǎn)量及水氮利用效率的影響,并對不同處理的麥田生態(tài)系統(tǒng)碳足跡、生態(tài)服務價值進行評估,該研究為提高土壤的固碳能力和作物水氮利用效率,實現(xiàn)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中碳氮良性循環(huán),促進農(nóng)業(yè)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù),研究主要結論如下:1.麥田土壤呼吸速率越冬期最低,隨生育期推進土壤呼吸速率逐漸增大,開花期達到最大。秸稈直接還田整個生育期顯著提高土壤呼吸,過腹還田和發(fā)酵后還田拔節(jié)期后顯著提高呼吸作用。土壤脲酶活性先升高后降低,開花期達到最大。三種秸稈還田顯著提高了拔節(jié)期后脲酶活性,秸稈發(fā)酵還田顯著提高了拔節(jié)、開花期蔗糖酶活性,秸稈過腹還田顯著提高了拔節(jié)、成熟期蔗糖酶活性,秸稈直接還田顯著提高了返青到開花期蔗糖酶活性。2.秸稈直接還田和發(fā)酵還田整個生育期都提高了作物群體,秸稈過腹還田拔節(jié)期后開始提高作物群體。開花期后三種秸稈還田均顯著提高了葉面積指數(shù)。三種秸稈還田方式均顯著提高了葉片SPAD值,同時提高了拔節(jié)到開花期Fv/Fm值和Pn。三種秸稈還田方式顯著提高了小麥穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量。3.三種秸稈還田措施提高了土壤的保水能力,尤其是深層土壤的含水量,顯著提高了水分利用效率及灌溉水利用效率,其中秸稈直接還田處理效果最好。秸稈還田能顯著提高0-60cm土壤含氮量,且開花期后顯著提高小麥對氮素的吸收利用。開花期前秸稈還田顯著提高植株氮含量,秸稈還田顯著提高了氮素偏生產(chǎn)力,秸稈直接還田和過腹還田顯著提高了氮素利用效率。秸稈還田對提高耕層0-40cm土層的有機碳含量效果明顯。4.秸稈直接還田從返青期開始、秸稈過腹還田和發(fā)酵還田從拔節(jié)期開始對凈初級生產(chǎn)力(NPP)有明顯影響。麥田生態(tài)系統(tǒng)苗期表現(xiàn)為碳的弱源,越冬期開始到花后表現(xiàn)為碳匯。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)藥、灌溉、農(nóng)業(yè)機械化和化肥等外界投入中,農(nóng)田灌溉所占碳足跡比例最大,且秸稈還田顯著增加了系統(tǒng)總的碳排放量。三種秸稈還田方式顯著提高了生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)循環(huán)價值、涵養(yǎng)水分價值、土壤積累有機質功能價值;秸稈直接還田顯著提高了系統(tǒng)的農(nóng)產(chǎn)品服務價值和氣候調(diào)節(jié)價值;發(fā)酵還田顯著提高了系統(tǒng)的農(nóng)產(chǎn)品服務價值。總之,秸稈還田和減量施肥改善了土壤特性,提高了土壤中有機碳含量、全氮含量,提高了土壤的酶活性,改善了作物的光合特性,提高小麥的水氮素利用效率,也顯著提高麥田生態(tài)系統(tǒng)的多種生態(tài)服務價值。因此,研究結果對于發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè),促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。 【關鍵詞】：小麥 秸稈還田 減量施肥 碳足跡 生態(tài)服務
【學位授予單位】：河南師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S512.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 縮略語表12-13
• 1 引言13-21
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中水循環(huán)及影響因素14-15
• 1.2.2 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中氮循環(huán)及影響因素15-17
• 1.2.3 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)及影響因素17-19
• 1.3 研究目的與意義19-20
• 1.4 技術路線20-21
• 2 材料與方法21-29
• 2.1 試驗設計21-22
• 2.2 測定方法22-27
• 2.2.1 土壤肥力的測定22-23
• 2.2.2 土壤-小麥系統(tǒng)碳素的測定23
• 2.2.3 土壤-小麥系統(tǒng)氮素的測定23-24
• 2.2.4 土壤性狀的測定24
• 2.2.5 植株生長及光合生理特性的測定24-25
• 2.2.6 小麥水分利用效率測定25
• 2.2.7 小麥農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳收支估算25
• 2.2.8 碳足跡及生態(tài)服務價值估算25-27
• 2.2.9 小麥測產(chǎn)及考種27
• 2.3 數(shù)據(jù)處理27-29
• 3 結果與分析29-48
• 3.1 秸稈還田和減量施肥下麥田土壤生物特性的變化29-31
• 3.1.1 土壤呼吸速率29-30
• 3.1.2 土壤酶活性30-31
• 3.2 秸稈還田和減量施肥下小麥生長發(fā)育的變化31-36
• 3.2.1 小麥群體數(shù)量31-32
• 3.2.2 小麥葉面積指數(shù)32-33
• 3.2.3 小麥光合生理特性33-35
• 3.2.4 小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量指標35-36
• 3.3 秸稈還田和減量施肥下土壤-作物水分利用變化36-37
• 3.3.1 土壤含水量36-37
• 3.3.2 耗水量和水分利用效率37
• 3.4 秸稈還田和減量施肥下土壤-作物氮素利用變化37-40
• 3.4.1 土壤全氮37-38
• 3.4.2 植株氮含量38-39
• 3.4.3 冬小麥氮素利用效率39-40
• 3.5 秸稈還田和減量施肥下麥田生態(tài)系統(tǒng)碳收支初步估算40-43
• 3.5.1 土壤有機碳40
• 3.5.2 小麥生物量和系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)力40-41
• 3.5.3 麥田生態(tài)系統(tǒng)碳收支動態(tài)41-42
• 3.5.4 麥田生態(tài)系統(tǒng)碳收支估算42-43
• 3.6 秸稈還田和減量施肥下麥田生態(tài)系統(tǒng)碳足跡及生態(tài)服務價值估算43-48
• 3.6.1 麥田碳足跡分析43
• 3.6.2 農(nóng)產(chǎn)品服務價值分析43-44
• 3.6.3 氣候調(diào)節(jié)價值分析44
• 3.6.4 養(yǎng)分循環(huán)價值分析44-45
• 3.6.5 涵養(yǎng)水分價值分析45
• 3.6.6 土壤積累有機質功能價值分析45-48
• 4 結論與討論48-56
• 4.1 討論48-53
• 4.1.1 秸稈還田和減量施肥對麥田生態(tài)系統(tǒng)水氮利用的影響48-50
• 4.1.2 秸稈還田和減量施肥對麥田生態(tài)系統(tǒng)碳平衡的影響50-51
• 4.1.3 秸稈還田和減量施肥對麥田生態(tài)系統(tǒng)碳足跡的影響51-52
• 4.1.4 秸稈還田和減量施肥對麥田生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務價值的影響52-53
• 4.2 結論53-56
• 5 展望56-58
• 參考文獻58-68
• 致謝68-70
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄70-71

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