高CO浓度对稻田土壤养分有效性的影响

摘要

由于化石燃料燃烧、森林砍伐等人为活动的影响，大气CO<,2>浓度迅速增加，进而对生态系统的结构、功能及其生态过程产生影响。众多研究结果表明大气CO<,2>浓度促进植物光合作用，增加生物量的累积。土壤过程与植物生长密切相关，而大气CO<,2>浓度升高对农田土壤过程的影响研究结果少有报道。本文利用开放式空气CO<,2>浓度升高(FACE，Free-Air CO<,2> Enrichment)研究平台，研究了在两个N水平、大气CO<,2>浓度升高(对照+200μmol/mol)条件下，水稻在不同生长期间对矿质元素吸收的影响，以及土壤中矿质元素的变化。 用伤流液的方法研究发现，在分蘖期和抽穗期，FACE处理相对于对照有增加伤流量的趋势；在乳熟期，FACE处理则有降低伤流量的趋势，但都没有达到显著性。在水稻生长的三个时期，FACE处理均增加了伤流液中P的浓度，但只在乳熟期表现出显著性；对于伤流液中Ca、Mg、Si的浓度，在FACE处理下则有降低的趋势，K浓度在FACE处理中没有表现出很大的变化。在分蘖期，FACE处理对各种元素的吸收量影响不大；在抽穗期，FACE处理有增加了Ca、Mg、P、K和Si的吸收量的趋势，但都没有表现出显著性；在乳熟期，FACE处理显著降低了Ca、Mg和Si的吸收量，却显著增加了P的吸收量，对于K没有显著性的影响。N肥处理对各元素的浓度和吸收量都没有显著性的影响，也没有和FACE处理表现出显著性的交互作用。 土壤溶液是土壤三相中最为活跃的部分，其变化会同时引起溶液与固、气相之间的不平衡状态，从而影响着土壤中的各种化学过程。在水稻生长期间，大气CO<,2>浓度升高降低了土壤氧化还原电位，改变了水稻生长期间土壤溶液的化学组成。从各时期来看，大气CO<,2>浓度升高有增加土壤溶液中Fe，Mn，si和耕层15cm处的Ca，Mg含量的趋势，但仅在腊熟期对Fe和分蘖期对Ca表现出显著性的影响；高浓度CO<,2>除了增加低N处理的耕层15cm处K含量外，均降低了溶液中K和Na的含量，但都没有表现出显著性。N肥处理对土壤溶液中组分含量均无显著性的影响，也没有和FACE处理表现出显著性的交互作用。 经过一个稻麦轮作后，于2005年水稻生长季，根据水稻的不同生长时期，在每个副区多点随机采集土样，应用DTPA浸提法提取土壤有效态Fe、Mn、Cu和Zn。大气CO<,2>浓度升高都增加了0-5cm和5-1.5cm耕层土壤中DTPA提取态Fe、Mn、Cu、Zn的有效性，对土壤有效Zn含量的增加除在抽穗期和乳熟期的5-15cm土壤外，均达显著水平，对土壤有效Fe，Mn和Cu的增加都没达显著性。不同N肥处理对土壤DTPA提取态Fe、Mn、Cu和Zn含量无显著性的影响，CO<,2>和N肥处理也未表现出显著性的交互作用。

目录

文摘

英文文摘

前言

声明

第一章文献综述

1.1高CO2浓度对地上部分植物的影响

1.1.1对植物光合作用的影响

1.1.2对植物生物量的影响

1.2高CO2浓度对土壤的影响

1.2.1对土壤微生物的影响

1.2.2对土壤呼吸作用的影响

1.3高CO2浓度对土壤-植物系统营养元素的影响

1.3.1对植物体内养分含量的影响

1.3.2对土壤养分状况的影响

第二章高CO2浓度对水稻伤流液中矿质元素的影响

2.1材料与方法

2.1.1研究地区概况

2.1.2试验设计

2.1.3样品收集与测定

2.1.4统计分析方法

2.2结果与分析

2.2.1对水稻不同生育期伤流量的影响

2.2.2对伤流液中矿质元素浓度的影响

2.2.3对伤流液中矿质元素吸收量的影响

2.3讨论

第三章高CO2浓度对稻田土壤微量元素有效性的影响

3.1材料与方法

3.1.1研究地区概况

3.1.2试验设计

3.1.3试验样品的采集与测定方法

3.1.4统计分析方法

3.2结果与分析

3.2.1高CO2浓度对土壤有效Fe含量的影响

3.2.2高CO2浓度对土壤有效Mn含量的影响

3.2.3高CO2浓度对土壤有效Zn含量的影响

3.2.4高CO2浓度对土壤有效Cu含量的影响

3.3 讨论

第四章高CO2浓度对田间土壤溶液化学组成的影响

4.1材料与方法

4.1.1研究地区概况

4.1.2试验设计

4.1.3试验样品的采集

4.1.4统计分析方法

4.2结果与分析

4.2.1对土壤Eh值的影响

4.2.2对土壤溶液中Fe和Mn含量的影响

4.2.3对土壤溶液中Ca和Mg含量的影响

4.2.4对土壤溶液中K、Na和Si含量的影响

4.3 讨论

第五章全文总结

5.1主要结论

5.2论文创新点

5.3不足与进一步的设想

参考文献

附录

致谢