论文部分内容阅读
河套灌区是我国重要的商品粮生产基地之一,该地区由于土壤母质含盐量大,加上受气候、以及长期以来不合理的灌排条件、农业措施和人为不合理的施肥等因素的影响,造成土壤盐渍化及次生盐渍化问题突出,严重制约着农业的可持续发展。此外,农田又是温室气体排放的重要来源。因此,在该灌区开展盐碱地改土培肥、增产和农田温室气体减排的机理与技术研究意义重大。本研究在充分借鉴国内外已有成果的基础上,结合研究取得的实际提出了在盐渍化土壤中施加生物炭(DC,22.5 t/hm2)、秸秆还田(DJ,20.625 t/hm2)、秸秆深埋(DJM,12t/hm2)、脱硫石膏(DS,37.5 t/hm2)和脱硫石膏加有机肥(DSF,各37.5 t/hm2)5种改良措施,于2017-2019年进行为期3年的大田小区试验,研究施用不同改良措施对盐渍化土壤改良、固碳减排和葵花生长状况的影响,综合分析筛选出提高土壤肥力、葵花产量和固碳减排的盐碱土改良措施,以期为河套灌区盐渍化土壤综合治理提供理论基础。得出主要结论如下:(1)不同改良措施均能降低盐渍化土壤容重、增加土壤孔隙度和田间持水量,其中,生物炭处理效果最佳。各改良措施均能较稳定的增加5～25cm 土层土壤温度,促进种子萌发和葵花生长。施用改良措施可以提高土壤养分,能更好的促使NH4+-N转为NO3--N,提高土壤氮素利用率,尤以脱硫石膏加有机肥效果较显著。(2)不同改良措施对土壤0～40cm 土层的保水、蓄水作用效果较好,可解决葵花生育阶段内水分时空分布不均匀导致的作物缺水问题,且生物炭和脱硫石膏加有机肥效果较为显著。随着改良措施施用年限的延长,土壤表层的盐分整体呈逐年降低的趋势,且改良措施可有效降低土壤中的K++Na+和HCO3-的含量,降低土壤碱化度,相比而言脱硫石膏加有机肥的效果最好,在改良第三年,土壤盐分较对照降低了42.36%。经过三年的土壤改良,最终由中重度的盐渍化土壤变为了轻中度的盐渍化土壤。(3)分析土壤碳通量的日变化可知,碳通量排放整体表现出白天排放量大于晚上,处理DJM、DJ和DC的CO2的日平均排放通量较小,处理DJM、DSF、DC和DS的CH4日平均排放通量较小。回归分析表明,CH4和CO2的日排放通量大小与土壤10cm地温均呈正相关关系。(4)综合分析土壤温室气体排放通量的季节动态变化及年际变化特征可知,在施用改良措施三年后,处理DJM、DJ、DSF、DC和DS的CO2季节平均排放通量较对照依次降低了 0.58%、2.73%、21.21%、24.51%和 9.10%;处理 DJM、DJ、DC 和DS的CH4季节平均排放通量较对照降低了 48.50%、39.09%、29.25%和19.34%;处理DJM、DJ、DSF、DC和DS的N2O季节平均排放通量分别较对照降低了 41.96%、0.27%、26.17%、42.86%和1.07%。同时,改良措施可降低农田土壤CH4和N2O的综合增温潜势,最终降低温室气体排放强度,其中生物炭、脱硫石膏加有机肥和秸秆深埋的效果较好。(5)各改良措施均能促进葵花全生育期株高和茎粗的生长,增加葵花叶面积和干物质累积量,以生物炭处理最显著。5种改良措施均能提高葵花的产量和百粒质量。随着施用年限的延长,产量在逐年增加,其中,生物炭和脱硫石膏加有机肥的产量显著高于对照,最高分别增加45.24%和35.71%。综上所述,不同改良措施可有效改善土壤理化性质,提高葵花各项生育指标、增加产量,减少农田温室气体的排放。因此,在河套灌区盐渍化土壤中施入多种改良措施对盐碱地治理、农业经济发展和生态环境保护具有重要意义。其中,综合三年改良效果得出,施入生物炭22.5 t/hm2,可更好的实现盐碱土壤改良、葵花增产和固碳减排的目标,且具有一定的长效性,其次是脱硫石膏加有机肥。