施肥对稻麦轮作体系温室气体排放及土壤微生物特性的影响
农业活动引起的温室气体排放对全球变暖的影响日益得到关注，其中施肥是影响农田温室气体排放的重要因素。为了探明稻麦轮作体系下施肥对温室气体排放规律的影响和对土壤的培肥机制，在田间试验中设置等氮量施肥和优化优化施肥两个大田试验。等氮量施肥为:1）不施氮肥(CK);2)单施尿素(Urea);3)尿素配施有机肥(Urea+OM);4)尿素配合秸秆还田(Urea+SR);5)尿素配施缓控释肥(Urea+CR)。优化施肥为:1）不施氮肥(CK);2)农民习惯施肥(FP);3) FP基础上减氮25％，配施有机肥和缓控释肥(OPT1);4)OPT1基础上加秸秆还田(OPT2);5) OPT2基础上减氮20％，根区施肥(OPT3)，运用静态箱和分子生态学方法研究了施肥对农田温室气体排放和微生物群落结构的影响，取得以下进展: (1)CO2、CH4和N2O在麦季和稻季的排放特征不同，农田CO2在麦季和稻季的排放通量相近，CH4在麦季排放通量小，在稻季排放通量大;N2O排放规律与CH4相反。与CK相比，各施肥措施均增加了CO2、CH4和N2O的季节排放总量，与单施化肥相比，有机肥增加了三种温室气体的排放，缓控释肥减少了三种温室气体的排放，秸秆还田虽增加了CO2和CH4的排放，但可减少N2O的排放。 (2)CH4和N2O的总增温潜势(GWP)结果分析表明，麦季GWP主要是由N2O贡献，稻季GWP主要由CH4贡献，而整个轮作体系GWP主要由CH4贡献，因此稻麦轮作体系的减排重点在减少农田CH4的排放。等氮量施肥中，与单施化肥相比，化肥配施有机肥，秸秆还田和缓控释肥处理在整个轮作体系均有增产作用。优化施肥中，OPT1处理以及OPT2处理和OPT3处理在麦季和稻季产量均高于当地习惯施肥处理，其中OPT1处理增产作用显著，OPT3在稳产的情况下可节约40％氮肥。 (3)综合稻麦轮作体系中不同处理的温室气体增温潜势和产量水平(GHGI)，等氮量施肥中配施有机肥和配施缓控释肥处理的GHGI小于单施化肥处理，有机肥和缓控释肥在GHGI评价体系下优于化肥。优化施肥处理中，减氮25％并配施有机肥和缓释释肥处理(OPT1)以及减氮40％配施有机肥缓控释肥和秸秆还田处理(OPT3)优于当地习惯施肥，在增产和稳产的基础上减少单位产量的增温潜势，并节约氮肥。 (4)综合等氮量施肥和优化施肥处理的温室气体排放和土壤因子的相关分析，CO2排放在轮作体系内与土壤温度呈极显著正相关关系(p＜0.001)，CH4排放在稻季受土温和七壤含水量的影响。CO2、CH4和N2O在不同生育期与铵态氮、硝态氮、脲酶、微生物量碳氮存在显著相关关系。 (5)磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid, PLFA)分析表明，稻田土壤主要以革兰氏阳性菌和放线菌为主。等氮量施肥处理中，Urea+OM处理能够显著提高土壤微生物总磷脂脂肪酸的含量，同时提高真菌/细菌比值，降低G+/G-的比值，表明以20％有机肥替代化肥能够改善了微生物栖息环境，提高了稻田土壤的生态缓冲能力，改善其养分状况。不同优化施肥处理中，与CK和FP处理相比，OPT3不仅显著提高了稻田土壤微生物磷脂脂肪酸的总量，同时提高了真菌/细菌的比例，提高了土壤的生态缓冲能力。主成分分析表明，不同施肥管理影响了土壤微生物群落结构，OPT3处理影响较大的是革兰氏阳性菌和放线菌，而OPT2处理对革兰氏阴性菌和真菌影响较大。
稻麦轮作体系;施肥管理;温室气体;微生物多样性
中国农业科学院
硕士
农业资源利用
梁国庆
2015
中文
S147.2
84
2015-09-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）