海拔高度對水稻覆膜旱作土壤碳氮轉化和穩定性的影響

《海拔高度對水稻覆膜旱作土壤碳氮轉化和穩定性的影響》是依託中國農業大學，由林杉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：海拔高度對水稻覆膜旱作土壤碳氮轉化和穩定性的影響
• 依託單位：中國農業大學
• 項目負責人：林杉
• 項目類別：面上項目

項目摘要

水稻覆膜旱作是解決稻田水資源短缺和溫室氣體排放等問題的有效技術措施之一。然而，水稻覆膜旱作後，一方面，土壤含水量降低、土溫和氧化還原電位升高，將加速土壤碳氮礦化，導致土壤碳氮儲量減少；另一方面，轉移到根系的光合產物和土壤水穩性小團聚體數量增加、進入土壤的有機物料結構更趨穩定，則有利於土壤碳氮儲量增加。關於上述相互矛盾的解釋，至今鮮見報導。本項目將從地學、生物學、環境因子和土壤條件等，揭示水稻覆膜旱作體系不同海拔高度土壤碳氮轉化規律。回答以下三個問題：①水稻覆膜旱作後，土壤碳氮儲量是否一定降低？②海拔升高引起的氣溫下降和覆膜旱作引起的土溫上升將如何影響覆膜旱作土壤碳氮轉化和穩定性？③不同海拔高度土壤和植物樣品13C和15N自然豐度的測定值，能否揭示覆膜旱作和常規淹水栽培體系之間土壤碳氮礦化和氮素損失的差異？上述差異會隨海拔高度加大嗎？上述成果將為水稻覆膜旱作節水減排和可持續發展提供理論依據。

結題摘要

通過研究不同海拔高度和覆膜年限下，水稻覆膜旱作體系中土壤碳氮儲量和土壤理化性狀、氣溫和土溫差異、初級生產力、地上地下部光合產物分配比例、進入土壤的有機物組成和有機物礦化等的差異，① 揭示了水稻覆膜旱作土壤碳氮轉化規律和穩定性，為水稻覆膜旱作節水減排和可持續發展提供理論依據。②與原有試驗假設推測的結果相反，基於區域尺度農戶田塊大樣本試驗結果首次表明，由常規淹水栽培轉變為覆膜栽培5-20年之後，1 m深度土層土壤有機碳氮含量與儲量顯著提高。③ 與常規淹水體系相比，不同海拔高度引起的氣溫變化和覆膜旱作引起的土溫變化差異，導致初級生產力、地上地下部光合產物分配比例、進入土壤的有機物組成和有機物礦化等的差異，高海拔覆膜旱作增產效果比低海拔顯著。④ 水稻覆膜旱作顯著提高了灌溉水水分利用效率500%，顯著提高了氮肥利用效率。⑤ 顯著降低了溫室氣體N2O排放量，但增加了CH4排放量，總體致溫效應顯著降低。⑥ 在土壤有機質含量高的東北寒地稻作區，該栽培體系具有巨大的推廣套用前景。 本項目研究工作， 在國外權威學術期刊（一、二區）發表論文SCI論文12篇，其中第一標註6篇、第二標註4篇；培養博士生研究生4名、碩士研究生4名； 參加項目的4位博士生均赴德國哥廷根大學或德國大氣環境研究所，開展了為期6-18個月的學術交流。