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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA EI CBST
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摘要:针对免耕秸秆覆盖种植在北方旱区导致土壤温度降低,从而造成作物产量下降的问题,该研究依托山西寿阳农业部旱地农业野外科学试验站长期保护性耕作定位试验,在免耕秸秆覆盖(NTSM)的处理上增加了地膜覆盖措施,研究秸秆地膜双覆盖免耕(NTSMP)措施对农田土壤水分、土壤温度、水分利用效率及作物产量的影响。研究结果表明,在玉米生长前期,NTSMP 0~20 cm土层的土壤含水率分别比NTSM和对照处理(CT)高20.2%和21.5%,差异显著(P<0.05),但在40~110 cm土层,NTSMP处理土壤含水率却分别比NTSM及CT低8.8%~14.0%和12.7%~18.8%,差异显著(P<0.05)。整个生育期结束后,NTSMP处理的土壤储水量出现了负增长,但与CT处理相比差异并不显著(P>0.05)。玉米生育期前期(4月~5月)0~10 cm土壤平均温度,NTSMP处理比NTSM和CT分别高3.2℃和1.9℃,差异显著(P<0.05)。NTSMP处理的玉米产量分别比NTSM和CT高50.3%、36.8%(P<0.05),水分利用效率分别提高了42.5%和30.4%(P<0.05)。可见,NTSMP 在玉米生育前期可以增加表层土壤温度,提高表层土壤含水率,为玉米生长提供了良好的水热条件,并最终实现了玉米产量和水分利用效率的大幅提高。...
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA CBST
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摘要:通过山西寿阳设置的8a田间定位试验,比较了全量秸秆还田、免耕覆盖和常规耕作3种耕作措施下土壤含水量、温度及土壤微生物生物量碳变化.结果表明:免耕覆盖与全量还田处理显著提高土壤含水量,与常规耕作相比表层土壤体积含水量在玉米苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别高出18%、22%、29%、21%和3%、10%、12%、13%,具有保水保墒的作用.在苗期不同耕作措施对土壤温度的影响达到显著水平,5 cm处免耕覆盖、全量还田与常规耕作处理土壤温度依次为:18.12、18.76和19.44℃,免耕覆盖和全量还田处理平均温度比常规耕作分别低1.32℃和0.69℃.土壤微生物量碳在整个生育期动态变化是首先迅速上升在玉米生育高峰期(拔节期)达到最高峰,然后开始下降,成熟期趋于平缓.免耕覆盖与全量还田处理下玉米各生育期土壤表层微生物量碳显著高于常规耕作,在苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别比常规耕作高出70%、40%、85%和30%和10%、20%、15%和15%.土壤微生物量碳与土壤温度和土壤含水量相关和极相关....
[博士论文] 殷涛
农业水资源与环境 中国农业科学院 2019(学位年度)
[硕士论文] 殷涛
旱地农业 中国农业科学院 2015(学位年度)
摘要:农田土壤碳库的变化与耕地质量和温室气体的排放密切相关。增加农田土壤碳库,提高耕地质量及其固碳潜力对于保障我国粮食生产和缓解固碳减排压力都具有重要意义。保护性耕作作为一项能够降低农田土壤CO2排放量,提高土壤有机碳固定潜力的措施已引起全球广泛关注。国外的一些研究表明,保护性耕作提高土壤有机碳储库的主要原因是团聚体内的物理保护作用得到保障。虽然前人已经做了大量关于保护性耕作土壤团聚体固碳的研究,但关于土壤团聚体的固碳机理及其微生物的响应的研究仍处于探索阶段。本研究在长期保护性耕作定位试验的基础上,利用稳定性同位素标记技术对长期保护性耕作条件下外源有机碳的转化以及在不同粒级团聚体中的分配和去向进行研究,同时利用现代分子生物学技术对不同保护性耕作技术措施下土壤微生物群落结构及其数量开展研究,在团聚体水平和分子水平上阐明土壤碳素固持过程及其微生物响应机制。本研究主要结论如下:
  (1)明确了长期不同耕作措施下土壤团聚体的变化。全量秸秆还田(ASRT)和常规耕作(CK)措施不利于>0.25mm土壤团聚体的形成和稳定,甚至使其出现了减少的趋势;免耕秸秆覆盖(NTSM)和免耕秸秆留茬(NTLS)措施有利于>0.25mm的土壤团聚体形成和稳定。
  (2)探明了长期不同耕作措施下土壤团聚体有机碳的变化。长期的全量秸秆还田(ASRT)和常规耕作措施(CK)处理下土壤有机碳有向>0.25mm(其中的0.25-2mm部分)土壤团聚体聚集的趋势;而免耕秸秆覆盖(NTSM)和免耕秸秆留茬(NTLS)措施下土壤有机碳在土壤团聚体中的变化比较缓慢。
  (3)揭示了不同耕作措施下外源有机碳在土壤团聚体中的分布情况,长期的不同耕作措施下外源有机碳进入土壤团聚体的过程是不同的。全量秸秆还田(ASRT)处理下外源有机碳首先进入>2mm的土壤团聚体;常规耕作措施(CK)处理下外源有机碳首先进入<0.053mm的土壤团聚体;短期的免耕秸秆覆盖(NTSM)处理下,外源有机碳首先进入>2mm的土壤团聚体,随着保护性耕作时间的增加,外源有机碳首先进入<0.053mm的土壤团聚体当中。
  (4)在室内腐解培养条件下,测定了外源有机碳占土壤团聚体有机碳的比例。在90天的培养过程中,全量秸秆还田(ASRT)、免耕秸秆覆盖(NTSM)、免耕秸秆留茬(NTLS)、常规耕作(CK)措施的土壤中外源有机碳占土壤团聚体有机碳比例最高分别为3.68%、3.04%、3.28%、3.27%。在90天的培养结束后,全量秸秆还田(ASRT)、免耕秸秆覆盖(NTSM)、免耕秸秆留茬(NTLS)、常规处理(CK)外源有机碳占土壤团聚体有机碳比例分别为1.55%、1.31%、1.60%、1.64%。
  (5)利用T-RFLP技术,初步分析了旱地农田土壤细菌固碳微生物的群落结构。旱地农田土壤16S rDNA经MspⅠ酶切后检测到40个T-RF片段。0~5cm、5~10cm、10~15cm土层的各处理的优势种群均为T-RFs63bp和149bp。细菌cbbL基因MspⅠ酶切的结果显示,在0~5cm、5~10cm、10~15cm土层,24bp和177bp所代表的微生物群落是全量秸秆还田(ASRT)、免耕秸秆覆盖(NTSM)、免耕秸秆留茬(NTLS)和常规耕作(CK)处理下的所共有的微生物固碳优势群落;39bp所代表的微生物群落是免耕秸秆覆盖(NTSM)和免耕秸秆留茬(NTLS)处理所独有的微生物固碳优势群落;124bp和129bp种群所代表的微生物群落是全量秸秆还田(ASRT)和常规耕作(CK)处理所独有的微生物固碳优势群落。细菌cbbL基因HhaⅠ酶切的结果显示,免耕秸秆覆盖(NTSM)和常规耕作(CK)处理的优势种群是31bp所代表的微生物群落;在5~15cm土层除常规耕作(CK)处理外,其余处理都的优势种群都含有62bp所代表的微生物群落。
  (6)利用qPCR技术,测定了旱地农田土壤细菌固碳微生物的数量。不同耕作措施对0-15cm土层16S rDNA的丰度表现为,免耕秸秆覆盖(1.16×1014 copies·g-1)>免耕秸秆留茬(8.81×1013copies·g-1)>常规耕作(9.28×1011 copies·g-1)>全量秸秆还田(7.35×1010 copies·g-1)。不同耕作措施下0~15cm土层土壤细菌cbbL基因的丰度表现为常规处理(1.75×109 copies·g-1)>免耕秸秆留茬(1.49×109 copies·g-1)>全量秸秆还田(1.30×109 copies·g-1)>免耕秸秆覆盖(4.84×108copies·g-1),其中全量秸秆还田(ASRT)和免耕秸秆留茬(NTLS)以及常规耕作(CK)之间差异不显著(P<0.05)。不同耕作措施下0~15cm土层土壤细菌cbbM基因的丰度表现为全量秸秆还田(4.54×1011 copies·g-1)>免耕秸秆覆盖(4.06×1011 copies·g-1)>常规处理(3.44×1011 copies·g-1)>免耕秸秆留茬(3.09×1011 copies·g-1),其中各处理差异不显著(P<0.05)。
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