大氣CO2濃度升高對旱作覆膜玉米農田土壤碳氮過程的影響.pdf

1、大氣CO2濃度日益升高及其導致的氣候環(huán)境變化必然會影響作物的生長發(fā)育過程，從而直接或間接地影響土壤中養(yǎng)分元素的循環(huán)和轉化。中國作為人口大國和農業(yè)大國，面臨人口日益增長和耕地面積不斷減少的矛盾激化，而玉米是我國和世界主要的糧食作物，且陜西是玉米的主產區(qū)之一。因此，研究大氣CO2濃度升高對黃土高原干旱半干旱地區(qū)旱作覆膜玉米農田土壤養(yǎng)分尤其是碳氮循環(huán)的影響尤為必要，對當前大氣CO2濃度持續(xù)升高所帶來的負面效應，保證糧食產量和食品安全問題具有重

2、要的現實意義。目前，在CO2濃度升高條件下作物生長對其相應特征，國內外已進行過大量的相關研究工作，尤其是對水稻、小麥等C3作物的影響及氮素調控，已較為成熟。但是CO2濃度升高對玉米等C4作物影響的研究還遠遠不夠，尤其是對旱地高產玉米農田土壤碳氮過程的研究相對缺乏，在應對當前CO2濃度不斷增加、全球氣候變暖趨勢下進行C4作物高產栽培方面缺乏理論指導。本研究在中國科學院水利部水土保持研究所長武縣農業(yè)生態(tài)試驗站旱塬農田生態(tài)系統(tǒng)長期定位試驗場進

3、行改進的OTC田間模擬效果檢驗和田間定位試驗，以玉米為代表作物，設置2種大氣CO2濃度（自然大氣和700μmol·mol-1）和4種水肥管理模式（MN290、MN225、N225和N0）。檢驗了改進的OTC系統(tǒng)田間模擬氣候變化的適用效果，并將改進的OTC應用于該田間定位試驗，研究大氣CO2濃度升高對黃土高原干旱半干旱地區(qū)旱作覆膜春玉米農田土壤碳氮過程的影響，并進一步分析CO2濃度升高條件下旱作覆膜玉米農田土壤的碳氮調控機理，旨在為當前C

4、O2濃度日益上升條件下干旱半干旱地區(qū)覆膜高產栽培玉米的生產和農田水肥管理提供一定理論依據和技術支持。研究主要得到以下結論:
　　1.改進的可控CO2OTC系統(tǒng)能較精確調控CO2濃度，控制誤差范圍小，可投入試驗使用?？煽谻O2OTC內溫度較大田平均增加0.4℃，空氣相對濕度平均降低3.1％，差異均不顯著，該系統(tǒng)能夠為作物提供接近自然環(huán)境的生長條件，能夠用于未來大氣CO2濃度升高模擬試驗研究。
　　2.研究大氣CO2濃度升高對旱

5、作覆膜春玉米農田土壤剖面有機碳累積分布影響的實驗，結果表明，大氣CO2濃度升高能夠使不覆膜常規(guī)氮和不施氮肥條件下的土壤剖面有機碳累積量顯著降低17.5％(p＜0.05)，而對覆膜高氮和常規(guī)氮素水平影響差異不顯著。該結果能夠為應對大氣CO2濃度升高條件下優(yōu)化黃土高原干旱半干旱地區(qū)旱作覆膜玉米栽培措施提供一定的理論依據和數據支撐。
　　3.本試驗研究大氣CO2濃度升高對旱作覆膜春玉米農田土壤剖面全氮和無機氮（硝態(tài)氮和銨態(tài)氮）累積分布的

6、影響，結果表明，大氣CO2濃度升高能夠顯著降低覆膜高氮水平下玉米收獲期土壤全氮和無機氮的累積量，降低范圍分別為2.8％-8.0％和32.6％-129.8％。而對于玉米生育期內在常規(guī)氮和低氮素缺水的情況下土壤全氮累積量降低程度更大一些，在覆膜的高氮素水平下玉米生長V6至R1階段土壤硝態(tài)氮累積有降低趨勢，在R3和R5階段則表現出增加現象。對于玉米生育期內土壤銨態(tài)氮累積量的影響沒有明顯規(guī)律性。該結果能夠為應對大氣CO2濃度升高條件下優(yōu)化黃土高