半干旱农田生态系统地膜覆盖的土壤生态效应

• 作者: 凌莉 李世清 李东方 李凤民 王俊 白红英
• 来源期刊: 西北农林科技大学学报(自然科学版)
• 学科: 农学
• 关键词: 半干旱农田生态系统 地膜覆盖 土壤养分 NO-3-N累积
• 年，卷（期）: 2003,（5）
• 页码范围: 21-29
• 页数: 9页
• 分类号: S512.105.9|S158.3
• 字数: 8153字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3321/j.issn:1671-9387.2003.05.006

摘要

在年降水量415 mm的黄土高原中部黄绵土和年降水量632 mm的黄土高原南部红油土上,分别以春小麦和冬小麦为供试作物进行大田试验,研究地膜覆盖(春小麦设不覆膜、播种后覆膜30 d、覆膜60 d和全程覆膜4个水平;冬小麦设不覆膜、播种后覆膜75 d、覆膜150 d和全程覆膜4个水平)和施氮(春小麦设不施氮和每公顷施氮75 kg 2个水平;冬小麦设不施氮和每公顷施氮225 kg 2个水平)对土壤水分、温度、氮素有效性、土壤中CO2和N2O释放量的影响.结果表明,在2年的春小麦试验中,覆膜对2 m深土层的贮水量基本没有影响,但能显著提高0～20 cm土层的含水量;覆膜对5 cm土层土壤温度的影响呈"U"型变化,即在作物生长前期和后期影响显著,中期影响较小;覆膜后虽然土壤微生物体氮有下降趋势,但由于覆膜能够增加土壤呼吸和有机氮的矿化,从而显著影响收获后0～100 cm土层中NO-3-N的累积.从2个施氮水平和底墒平均值看,1999年覆膜30,60 d和全程覆膜(126 d)处理土层中累积的NO-3-N分别比不覆膜的对照增加-23.0,-10.1和49.7 kg/hm2;2000年覆膜30,60 d和全程覆膜处理土层中累积的NO-3-N分别比不覆膜的对照增加4.6,-5.0和8.2 kg/hm2.可见,全生育期覆膜能够显著增加作物收获后土壤剖面中的残留NO-3-N.不同覆膜进程对作物收获后土壤剖面中的矿质氮,特别是NO-3-N累积量的影响程度不同,产生这一现象的主要原因与作物对NO-3-N的吸收和土壤中有机氮的矿化有关:一方面由于覆膜30 d或覆膜60 d处理促进了小麦生长和对NO-3-N的吸收;另一方面由于这2个处理在第30～90天(125 d)或第60～90天(125 d)时没有地膜覆盖,有机氮的矿化能力减弱,因此土壤剖面中矿质氮,特别是NO-3-N的累积量显著减少;而全程覆膜处理,由于播种后第60～90天(125 d)耕层土壤中的水分和温度条件较好,有利于有机氮的矿化,而在这一时期,小麦对NO-3-N的吸收能力减弱,需要量减少,因此在土壤剖面中大量累积矿质氮,特别是NO-3-N.对冬小麦试验的测定结果表明,地膜覆盖能够显著增加N2O释放通量,并且与小麦生育进程有关,不管覆盖地膜与否,田间N2O释放通量均在扬花期最高,成熟期最低;从全生育期平均看,在种植作物条件下,覆膜后N2O释放通量增加4.7 μg/(m2*h);在休闲条件下,覆膜后N2O释放通量增加10.4 μg/(m2*h).显然,长期全程覆膜,对稳定或者维持土壤有机质有一定的负面效应,如土壤有机质的过分矿化,使土壤水稳性团粒、土壤中有机氮库、微生物数量和微生物体氮等减少,N2O释放通量和作物生长后期土壤剖面中NO-3-N残留累积量显著增加,同时,由于作物生长后期根系对养分的吸收利用能力减弱,土壤剖面中累积的NO-3-N非常容易通过淋溶和反硝化而损失.