耕作与施肥对直播油菜产量、植株和土壤有机碳及土壤呼吸的影响

摘要

本文选用德油6号油菜品种，通过大田试验研究了不同耕作方式（免耕、旋耕）与施肥措施（单施化肥、化肥与有机肥配施）对直播冬油菜生长、干物质积累、产量形成、植株和土壤有机碳及土壤呼吸速率的影响，以期为分析估算四川成都平原地区油菜生长季作物-土壤系统的固碳潜力与农田土壤呼吸排放CO2状况提供科学依据。结果表明:
　　1、在直播油菜生长与产量方面，免耕方式相比旋耕方式可增加油菜的株高、绿叶数、叶面积指数和单株角果数，但不同耕作方式下的干物质积累、产量及其构成因素并无显著差异。与不施肥处理相比，施肥可以明显增加油菜的株高、绿叶数、叶面积指数、干物质积累、产量及其构成因素，并以F3处理的综合效果最好，但F1、F2和F3处理间的差异并不显著。
　　2、油菜植株地上部碳积累量随生育进程推进，呈“S”型曲线变化，播种后97天到播种后156天是植株碳快速积累阶段。苗期和花期时植株各器官的碳含量免耕显著高于旋耕处理，成熟期时低于旋耕处理，但差异不显著。施肥能明显增加植株各器官的的碳含量，F2和F3增加的幅度大于F1处理。耕作方式对直播油菜植株碳积累量无显著影响。施肥明显促进了植株碳的积累，但F1、F2和F3处理间的植株碳积累量差异不显著。在免耕处理下，NTF3处理的植株碳固定量最大，为6964.41kg/hm2;而在旋耕处理下，则以CTF1处理的植株碳固定量最大，为6804.12kg/hm2。
　　3、在油菜生长季节，相比旋耕方式，免耕方式有利于土壤有机碳含量的增加，并在开花期和角果发育期达到显著差异。施肥也能显著或明显增加土壤有机碳的含量。除苗期CTF1处理偏低外，在各主要生育时期，F1、F2和F3处理间的土壤有机碳含量均无显著差异。到成熟期时，免耕方式下，NTF3处理的土壤有机碳含量最大，为24.22g/kg;而旋耕处理下，以CTF1处理的土壤有机碳含量相对最大，为21.36g/kg。
　　4、在直播油菜的苗期、角果发育期和成熟期，旋耕方式下的土壤微生物碳含量高于免耕方式，而在花期时则以免耕方式相对较高，但各主要时期不同耕作方式间的差异均未达到显著水平。施肥处理的土壤微生物碳含量均比不施肥处理高，且在油菜的各生育时期都以F2处理的土壤微生物碳含量最大。但除了开花期F2处理显著较高外，其他时期F1、F2和F3处理间的土壤微生物碳含量均无显著差异。
　　5、在油菜生长季，各处理的土壤呼吸速率的动态变化较为明显，最低值出现在1月上旬，最大峰值出现在3月中旬，总体上呈先缓慢降低、而后迅速增加、再有所下降的趋势。全生育期的平均土壤呼吸速率为1.91umolCO2/(m2.s)，冬季的平均土壤呼吸速率为1.62umolCO2/(m2.s)，春季的平均土壤呼吸速率为2.19umolCO2/(m2.s)。免耕方式的土壤呼吸速率相比旋耕方式较低，在冬季、春季和全生育期分别比旋耕方式降低了5.7％、6.6％和6.5％。施肥则明显促进了油菜各个生育时期的土壤呼吸速率，其中F2处理和F3处理（化肥与有机肥配施）的土壤呼吸速率大于F1处理（单施化肥），并以F3处理的土壤呼吸速率最高。油菜生长季各处理的土壤呼吸释放总量分别为3527.09kg/hm2～4229.90kg/hm2。其中，旋耕方式的土壤呼吸总量高于免耕方式;施肥均提高了土壤呼吸总量，并以F2处理和F3处理（化肥与有机肥配施）的土壤呼吸总量高于F1处理（单施化肥）。
　　6、分析表明，土壤温度和湿度对土壤呼吸速率有重要影响。土壤呼吸速率与上壤温度呈指数方程关系，土壤呼吸速率与土壤湿度则呈线性关系，相关系数分别为0.6654和0.4206，达显著正相关。土壤呼吸速率与生物量、植株碳积累量、土壤有机碳含量及土壤微生物碳含量均呈正相关关系。
　　综上所述，耕作方式（免耕、旋耕）和施肥处理（F1、F2和F3）对油菜产量和碳积累量均无显著影响;免耕方式有利于增加土壤有机碳含量而土壤呼吸速率相对较低;F1、F2和F3处理间的土壤有机碳含量亦无显著差异，但土壤呼吸速率表现为F3处理＞F2处理＞F1处理。因此，在本试验条件下，直播油菜可以采用免耕方式和F2处理（化肥与有机肥配合做底肥），以获得较高的产量、植株与土壤有机碳积累和较低的土壤呼吸。

目录

声明

摘要

1．前言

1．1 研究背景

1．2 国内外研究进展

1．2．1 国内外耕作措施对作物生长与产量形成的影响

1．2．2 施肥对作物生长与产量形成的影响

1．2．3 耕作与施肥对植株碳含量与作物固碳量的影响

1．2．4 耕作与施肥对土壤碳库的影响

1．2．5 耕作与施肥对土壤呼吸的影响

1．3 研究目的意义

1．4 研究内容

2、试验材料与方法

2．1 材料

2．2 试验设计与田间管理

2．3 研究技术路线

2．4 取样项目与方法

2．4．1 土样基础肥力测定

2．4．2 植株取样考察与方法

2．4．3 土壤取样与测定方法

2．4．4 分析测定指标与方法

2．4．5 测产

2．5 数据的处理与分析

3、结果与分析

3．1 耕作与施肥对油菜生长及产量的影响

3．1．1 耕作与施肥对油菜株高的影响

3．1．2 耕作与施肥对油菜单株绿叶数的影响

3．1．3 耕作与施肥对油菜叶面积指数的影响

3．1．4 耕作与施肥对油菜干物质积累的影响

3．1．5 耕作与施肥对油菜籽粒产量的影响

3．1．6 耕作与施肥对油菜产量构成因素的影响

3．2 耕作与施肥对油菜植株碳的影响

3．2．1 耕作与施肥对油菜植株及器官碳含量的影响

3．2．2 耕作与施肥对油菜主要生育时期根系的碳积累量的影响

3．2．3 耕作与施肥对油菜地上部分碳积累量的影响

3．3 耕作与施肥对土壤有机碳含量的影响

3．3．1 土壤有机碳含量的动态变化

3．3．2 耕作与施肥对油菜主要生育时期土壤有机碳含量的影响

3．4 耕作与施肥对土壤微生物碳含量的影响

3．4．1 土壤微生物碳含量的动态变化

3．4．2 耕作与施肥对主要生育时期土壤微生物碳含量的影响

3．5 耕作与施肥对土壤呼吸的影响

3．5．1 直播油菜田土壤呼吸的动态变化

3．5．2 直播油菜不同生长季节的土壤呼吸速率及耕作与施肥的影响

3．5．3 直播油菜主要生育时期的土壤呼吸速率及耕作与施肥的影响

3．5．4 耕作与施肥对油菜生长季土壤呼吸总量的影响

3．6 土壤呼吸与土壤温度、湿度的关系

3．7 土壤呼吸速率与生物量和植株碳固定量的关系

3．8 土壤呼吸速率与土壤有机碳含量、土壤微生物量碳含量的关系

4、讨论与结论

4．1 耕作与施肥对油菜生长及产量的影响

4．2 耕作与施肥对油菜植株碳的影响

4．3 耕作与施肥对土壤有机碳含量的影响

4．4 耕作与施肥对土壤微生物碳含量的影响

4．5 耕作与施肥对土壤呼吸的影响

参考文献

致谢