模拟气候变化条件下稻田土壤碳氮及速效养分含量的动态变化

摘要

气候变化问题的产生与人类的生产和生活严密相关。由于人类活动引起的大气CO2浓度升高所导致的全球变暖已经开始影响到陆地生态系统，并将在未来较长的时间里继续产生影响。有关大气CO2浓度升高或温度升高单个因素对陆地生态系统尤其是农田生态系统的研究已经有较多报道，但是对于大气CO2浓度和温度同时作用下的稻田生态系统的研究还非常少。本研究借助于开放式田间气候变化模拟试验平台（位于江苏省常熟市古里镇，始于2011年），对水稻季四个生育期耕层根际土壤速效养分进行了动态监测和研究。试验设计四个处理:对照处理(CK)、大气CO2浓度升高处理即作物冠层CO2浓度升高至500ppmv(CE)、升温处理即作物冠层温度比对照增加2℃(WA)、大气CO2浓度和温度同时升高处理即作物冠层CO2浓度升高至500ppmv同时温度比对照增加2℃(CW)，每个处理三个重复。主要研究结果如下:
　　(1)温度升高使得水稻产量显著下降，而提高大气CO2浓度则有利于水稻地上部生物量的积累。
　　(2)提高大气CO2浓度显著降低了拔节期土壤铵态氮含量，并显著提高了同一时期硝态氮的含量;大气CO2浓度和温度同时升高对土壤铵硝含量没有显著影响。CW和WA处理下降低了分蘖期土壤中速效磷的含量，而CE处理则降低了土壤速效钾含量，CW和WA处理也显著降低了分蘖期土壤速效钾的含量。
　　(3) CW处理增加了土壤有机碳和微生物量碳的含量，降低了除成熟期外其余生育期内土壤水溶性碳的含量;提高了分蘖期和成熟期土壤有机碳和微生物量碳的含量。CW处理以及CE处理均显著提高了水稻分蘖期和成熟期的土壤全氮含量。
　　上述结果表明，模拟气候变化条件对土壤速效养分的动态在不同生育期有着不同影响，同一生育期不同速效养分的变化也差异明显。大气CO2浓度升高和温度升高对土壤速效养分的影响并不是简单的促进或拮抗作用，这个过程中涉及到土壤水分、微生物活动、植物响应等的影响。气候变化对碳氮及土壤速效养分的影响机制还需进行长期和系统的研究。

目录

声明

论文说明

摘要

第一章 文献综述

1．1 引言

1．2 气候变化对生态系统及粮食安全的影响

1．3 模拟气候变化实验技术

1．4 气候变化对土壤养分的影响

1．4．1 气候变化对土壤微生物及微生物量碳的影响

1．4．2 气候变化对土壤有机碳的影响

1．4．3 气候变化对土壤氮素的影响

1．4．4 气候变化对土壤磷素的影响

1．4．5 气候变化对土壤钾含量的影响

1．5 研究意义、内容及试验设计

1．5．1 研究目的意义

1．5．2 研究内容

1．5．3 试验设计

第二章 材料与方法

2．1 研究区域概况

2．2 试验平台与技术设施

2．2．1 供试土壤

2．2．3 试验处理

2．3 试验田间管理

2．4 土壤样品的采集与测定

2．4．1 土壤样品采集

2．4．2 土壤样品的测定

2．5 数据处理与统计

第三章 模拟气候变化条件下稻田土壤速效养分含量的动态变化

3．1 前言

3．2 结果分析

3．2．1 模拟气候变化条件对水稻产量的影响

3．2．2 模拟气候变化条件对土壤铵态氮含量的影响

3．2．3 模拟气候变化条件对土壤硝态氮含量的影响

3．2．4 模拟气候变化条件对土壤速效磷含量的影响

3．2．5 模拟气候变化条件对土壤速效钾含量的影响

3．3 讨论

3．4 小结

第四章 模拟气候变化条件下稻田土壤碳氮含量的动态变化

4．1 引言

4．2 模拟气候变化条件对土壤碳氮含量的影响

4．2．1 模拟气候变化条件对土壤微生物量碳的影响

4．2．2 模拟气候变化条件对土壤水溶性碳含量的影响

4．2．3 模拟气候变化条件对土壤有机碳的影响

4．2．4 模拟气候变化条件对土壤全氮含量的影响

4．3 讨论

4．4 小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 创新点与不足

5．2．1 创新点

5．2．2 不足与展望

参考文献

致谢