绿肥不同还田方式对玉米田土壤呼吸及其组分的影响

1. 研究背景

1.1 绿肥的作用

1.1.1 绿肥的定义与作用

• 绿肥是一种天然有机肥料，主要包括豆科植物和草本植物。
• 绿肥能够改善土壤质量，增加土壤有机质，提高土壤肥力。
• 绿肥还田后，可以通过改善土壤理化性质、增加有机质输入、提高微生物活性等途径，影响土壤呼吸及其组分变化。

1.1.2 绿肥对土壤呼吸的影响

• 绿肥翻压还田能够加速根细胞的新陈代谢，从而增强土壤呼吸。
• 绿肥还田通过影响土壤温度、湿度、化学性质以及氮素循环等，对土壤呼吸产生影响。

1.2 绿肥还田方式的影响

1.2.1 不同还田方式的特点

• 全量翻压：将绿肥全部翻入土壤，增加土壤有机质，提高土壤肥力。
• 地表覆盖免耕：将绿肥覆盖在土壤表面，避免翻耕，减少土壤扰动。
• 地上部移除根茬翻压：将绿肥地上部分移除，只翻压根茬部分，减少有机物分解。
• 地上部移除免耕：将绿肥地上部分移除，不进行翻耕，保持土壤原状。

1.2.2 不同还田方式对土壤呼吸的影响

• 全量翻压和地上部移除根茬翻压能够增加土壤呼吸速率，提高土壤肥力。
• 地表覆盖免耕和地上部移除免耕能够降低土壤呼吸速率，保持土壤原状。

2. 研究目的与方法

2.1 研究目的

• 探究不同绿肥还田方式对土壤呼吸及其组分的影响。
• 明确土壤水热与土壤呼吸及其组分的关系。

2.2 研究方法

2.2.1 试验设计

• 在甘肃内陆河绿洲灌区进行田间试验，共设5个处理：绿肥全量翻压（TG）、绿肥地表覆盖免耕（NTG）、绿肥地上部移除根茬翻压（T）、绿肥地上部移除免耕（NT）和传统翻耕休闲（CT）。
• 每个处理3次重复，采用完全随机区组排列，小区面积54 m2 (6 m×9 m)。

2.2.2 测定指标

• 土壤呼吸速率（Rs）和土壤异养呼吸速率（Rh）的测定。
• 土壤自养呼吸速率（Ra）的计算。
• 土壤碳排放量的计算。
• 土壤温度和土壤水分的测定。

3. 结果与分析

3.1 绿肥不同还田方式下土壤呼吸及其组分季节变化特征

• Rs及其组分均呈现明显的季节变化特征，在4-7月快速上升，至7月下旬达到全生育期最大值。
• TG和T处理较CT处理提高土壤呼吸速率，而NTG和NT处理较CT处理降低土壤呼吸速率。

3.2 绿肥不同还田方式下土壤呼吸及其组分年平均值与碳排放量

• TG处理的Rs、Rh和Ra年平均值最高，较CT处理分别提高9.9%、10.4%和9.1%。
• NTG处理的Rs、Rh和Ra年平均值最低，其中Rs和Rh年平均值较CT处理分别降低7.7%和9.8%。

3.3 绿肥不同还田方式对土壤温度和土壤含水量的影响

• 与CT处理相比，NTG处理的土壤温度降低16.5℃，0~30 cm土层土壤水分含量提高2.4%。
• 土壤温度对异养呼吸季节变化解释程度更高，而土壤水分对自养呼吸季节变化解释程度更高。

4. 讨论

4.1 绿肥还田后土壤呼吸及其组分变化

• 绿肥还田后，通过增加有机质输入、提高微生物活性、影响土壤温度和湿度、改变土壤化学性质以及促进氮素循环等途径，对土壤呼吸及其组分产生影响。
• 不同还田方式对土壤呼吸及其组分的影响不同，这可能是由于不同还田方式对土壤理化性质的影响不同所致。

4.2 影响土壤呼吸及其组分的土壤因子

• 土壤温度和土壤水分是决定土壤呼吸速率的主导环境因素。
• 土壤温度通过影响微生物活性、酶活性、有机物分解、植物根系活动以及土壤水分和通气状况等多个方面，共同作用于土壤呼吸过程。
• 土壤水分主要通过影响土壤结构和养分的扩散和流动，直接或间接影响土壤呼吸速率。

5. 结论

• 绿肥地表覆盖免耕是该区实现保水减排的理想绿肥还田策略。
• 不同还田方式对土壤呼吸及其组分的影响不同，这可能是由于不同还田方式对土壤理化性质的影响不同所致。
• 土壤温度和土壤水分是决定土壤呼吸速率的主导环境因素。