不同水肥管理措施对渭北旱地苹果园温室气体排放的影响

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chinadyh
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渭北旱塬是苹果产业的优生区,不合理施肥和长期清耕制会使果园土壤环境恶化、产量品质下降。为了改善和解决果园目前存在的这些问题,本研究以12年长期定位试验为依托,通过设置主处理为生草和清耕,副处理分别为不施肥(CK)、单施化肥(NPK)和有机无机配施(MNPK),分别对2019年苹果园生草覆盖和不同施肥处理的土壤肥力效应、产量效应和环境效应进行了评估,目的在于探究生草和有机无机配施两种管理措施下的几种效应,为渭北旱地苹果园土壤水肥高效管理提供理论依据和技术支撑,研究取得如下主要结论:1.有机无机配施可显著增加土壤养分含量,改善土壤孔隙状况,有效提高土壤氮肥农学效率(NAE),增加果实产量。与NPK处理相比,MNPK处理土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量随着土层的加深呈递减的趋势。在0~20 cm土层,MNPK处理的土壤有机质和土壤全氮含量分别比NPK处理增加了16.6%和33.1%,土壤有效磷和速效钾含量分别提高了63.7%和34.2%;相比于NPK处理,MNPK处理在20~40 cm土层的土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量分别增加了45.5%、36.9%、23.7%和43.1%。MNPK处理相比NPK处理显著增加了土壤孔隙度和土壤大孔隙数目,在0~20 cm土层,土壤孔隙度和大孔隙数目分别增加了52.2%和27.2%,在20~40 cm土层,MNPK处理的土壤孔隙度和土壤大孔隙数目显著高于NPK处理61.3%和92.4%。此外,与NPK处理相比,MNPK处理的氮肥农学效率提高114.3%,产量增加39.7%。2.有机无机肥配施会使甲烷(CH4)吸收量、氧化亚氮(N2O)和二氧化碳(CO2)排放量增加,并使综合增温潜势(TGWP)升高,但会有效降低温室气体排放强度(GHGI)。与NPK处理相比,MNPK处理的CH4累积吸收量提高23.2%,CO2累积排放量增加9.4%,N2O累积排放量增加26.1%,综合增温潜势增加了26.3%,而温室气体排放强度(GHGI)降低了22.8%。有机无机配施显著增加了N2O排放系数,与单施化肥处理相比,N2O排放系数增加了51.5%,有机无机配施处理单位产量N2O的排放系数为0.05kg·t-1,与单施化肥处理和不施肥处理相比差异均不显著。3.果园长期生草可以显著提高土壤肥力,增加土壤孔隙度和大孔隙数目,提高果实产量。长期生草处理的土壤速效养分在0~40 cm土层均表现为生草处理>清耕处理,随着土层加深,各有效养分含量降低。与清耕处理相比,0~20 cm土层土壤有机质含量增加了20.4%,全氮含量增加了28.3%,速效钾含量增加了23.4%,土壤有效磷含量增加了28.5%;在20~40 cm土层,土壤有机质含量增加了13.1%,土壤全氮含量增加了26.5%,土壤速效钾增加了16.4%。此外,生草处理的土壤孔隙度在0~20和20~40 cm土层分别增加了83.1%和29.5%,生草处理的产量也显著高于清耕处理,增产率为24.8%。4.果园长期生草覆盖降低了土壤N2O的排放量,增加了土壤CH4的吸收量和CO2的排放量。相比于清耕模式而言,生草模式下土壤CH4的累积吸收量降低了30.1%,CO2的累积排放量增加了8.9%;而N2O的累积排放量为0.87 kg·hm-2,显著高出了清耕模式下N2O累积排放量的18.4%。生草和清耕处理的综合温室效应分别为198.13和225.55 kg·hm-2,两处理间差异不显著。生草和清耕模式之间的土壤温室气体排放强度(GHGI)差异显著,其中生草处理的土壤GHGI比清耕处理低32.1%。由此可知,旱地苹果园长期生草有助于降低综合增温潜势和温室气体排放强度,这种管理措施有利于果园的可持续发展。5.果园生草覆盖和有机无机配施两种因素交互后对CH4、CO2和N2O累积排放量均有显著影响。在生草覆盖条件下,与NPK处理相比,MNPK处理会显著降低N2O气体的累积排放量和CH4的累积吸收量,而显著增加CO2的累积排放量;而在清耕条件下,与NPK处理相比,MNPK处理可显著降低CH4累积吸收量和CO2累积排放量,而对土壤N2O累积排放量影响不显著。相关分析表明,土壤CH4排放量与土壤含水量呈正相关,与土壤铵态氮(NH4+-N)呈负相关,CO2的排放量与土壤含水量和土壤NH4+-N含量均呈显著负相关;N2O排放量主要受土壤NO3--N的影响。土壤N2O排放量与土壤容重为负相关关系,而与土壤孔隙度和大孔隙数呈正相关,土壤CH4排放量与土壤孔隙度和土壤大孔隙数目呈负相关,说明土壤孔隙状况和水热条件是主要影响温室气体排放的因素。
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